一种垃圾分类语音系统的设计

摘 要：本文介绍了设计一种垃圾分类语音系统，主要由安装在垃圾桶把手处的压力传感器，检测放大器，中央处理器，语音识别器，语音输出端，语音测试端以及供电电源组成；以实现语音提示，垃圾桶自动开合，垃圾自动分类等主要功能。

关键词：语音提示 自动开合 垃圾分类

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-1578（2018）01-0054-02

1 引言

随着垃圾产量日益增长。其引发的环境问题日益突出。面对垃圾泛滥成灾的局面，世界各国的视线已经不停留在如何控制和销毁垃圾的问题上，而是采取积极的态度和有利的措施进行科学的处理，回收利用垃圾，实现资源的重复利用。欧美、日本等发达国家已实行垃圾分类政策多年，但垃圾分类主要依靠于人工分拣，分类过程繁琐。2015年4月，国家发改委、住建部、财政部、环保部、商务部联合印发通知，确定南通、南京、苏州等26个城市（区）为第一批生活垃圾分类示范城市（区）。“十二五”期间，市委、市政府决定，在南通市区范围内率先启动生活垃圾分类试点，将生活垃圾分类管理列为生态文明建设重点范围，力求通过开展生活垃圾分类管理，提高垃圾资源化处置管理水平，促进循环经济发展。因此生活垃圾分类，势在必行。

因此如何通过垃圾分类管理，最大限度地实现垃圾资源的利用，减少垃圾处置量，改善人类生存环境质量，是当前世界公共关注的问题。本文所设计的垃圾分类语音系统，通过设置语音系统能够有效提高垃圾分类的准确性，还能起到智能开启垃圾桶的效果。

2 总体设计

本文设计的垃圾分类语音系统能够实现语音提示以及垃圾分类，防止垃圾誤放的能力，包括安装在垃圾桶把手处的压力传感器，检测放大器，中央处理器，语音识别器，语音输出端，语音测试端以及供电电源；供电电源将电源电压转换成各个部件所需要的电压并给各部件供电，压力传感器与检测放大器电连接，检测放大器与所述中央处理器电连接，中央处理器与所述语音识别器电连接，中央处理器用于根据压力传感器信号判别垃圾桶是否打开，通过串口通讯给语音识别器发出播放相应语音命令；语音识别器分别与语音输出端及语音测试端电连接，语音输出端将语音识别器播放的语音段电信号转换成声波，语音测试端利用按键测试语音识别器是否工作正常。

当用户手握把手并打开垃圾桶盖时，传感器模块感应打开垃圾桶盖的压力或振动，并将压力或振动信号转换成电信号，经放大滤波比较等，然后将处理后信号送入CPU模块，通过程序控制与判断，得出垃圾桶盖打开，然后通过串口发出命令给语音模块播放相应语音，告知用户投放哪种类型的垃圾，以便起到更好的垃圾分类效果。总体设计框图如图l所示。

3 控制部分硬件电路设计

样机采用典型sTC89C51型单片机，控制电机运转，实现垃圾桶自动开合、检测分类、语音提示等主要功能。控制电路原理图如图2所示。从功能模块的角度，可以将垃圾分类语音系统分为五个主要模块。各模块具体功能如下：

（1）电源模块：电源是保证机器人稳定、可靠运行的关键部件，它直接影响着机器人性能的好坏。将电源电压转换成各个部件所需要的电压并给各部件供电。电机电源采用稳压电源模块，通过电源稳压芯片如7805等，转换成系统要求的5V直流，并整流滤波使电压稳定。

（2）语音模块：语音识别器分别与语音输出端及语音测试端电连接，语音输出端将语音识别器播放的语音段电信号转换成声波，语音测试端利用按键测试语音识别器是否工作正常。

（3）压力传感器模块：压力传感器通过感应打开垃圾桶盖时触摸产生的压力与振动，并将压力与振动信号转成成电信号，送给检测放大器。

（4）检测放大器模块：检测放大器将压力传感器输出信号进行滤波放大整形，使之符合CPU模块识别要求。

（5）CPU模块：中央处理器用于根据压力传感器信号判别垃圾桶是否打开，通过串口通讯给语音识别器发出播放相应语音命令。

4 软件程序设计

本设计在keil环境中采用C语言编程：

//c语言源程序

#include

typedef unsigned char uint8；

sbit KEY1=P1^7；

uint8 First[]={0x7E，0x04，0x03，0x00，0X01，0xEF}；

/*UART初始化 波特率：9600*/

void UART_init（void）

{

SCON = 0x40； // 10位uart，允许串行接受

TMOD = 0x20； // 定时器1工作在方式2（自动重装）

TH1 = 0xFD；

TL1 = 0xFD； //设置波特率为9600

TR1 = 1；

}

/*外中断0下降沿触发，并打开总开关、分开关*/

void int0_init（void）

{

IT0 = 1；

EA = 1；

EX0 = 1；

}

/*UART 发送一字节 入口参数uint8的数据类型 即要发送的数据*/

void UART_send_byte（uint8 dat）

{

SBUF = dat；

while （TI == 0）；

TI = 0；

}

/* UART 发送字符串

第一个参数要发送字符串或数据的首地址

第二个参数是要发送的数据或字符串的长度*/

void UART_send_string（uint8 *buf，uint8 len）

{ uint8 i；

for（i=0；i

UART_send_byte（*buf++）；

}

void delay（void）

{

unsigned int j；

for（j=0；j<10000；j++）；

}

void my_int0（） interrupt 0

{

EX0 = 0；

UART_init（）；

UART_send_string（First，6）；

KEY1 = 0；

delay（）；

KEY1 = 1；

EX0 = 1；

}

main（）

{

int0_init（）；

}

；匯编语言源程序

ORG 0000H

LJMP MAIN

ORG 0003H

LJMP MY_INT0

ORG 0100H

MAIN： SETB IT0 ；下降沿触发中断0

SETB EA

SETB EX0

SJMP $

MY_INT0： CLR EX0

LCALL FASONG

CLR P1.7 ；亮灯示意指令发送完毕

LCALL DELAY

SETB P1.7

SETB EX0

RETI

FASONG： MOV SCON， #40H ；串口为工作方式1

MOV PCON， #00H ；SMOD=0，波特率不倍增

MOV TMOD， #20H ；定时器1工作模式2

MOV TH1， #0FDH

MOV TL1， #0FDH ；11.052MHz，9600bps

SETB TR1

CLR A

MOV R7， #06H

MOV DPTR， #TABLE

LOOP： MOVC A，@A+DPTR

MOV SBUF， A

JNB TI， $ ；等待发送完毕

CLR A

CLR TI

INC DPTR

DJNZ R7， LOOP

CLR TR1

RET

DELAY： MOV R6， #01H

L0： MOV R5， #0FFH

L1： MOV R4， #0FFH

DJNZ R4， $

DJNZ R5， L1

DJNZ R6， L0

RET

TABLE： DB 7EH， 04H， 03H， 00H， 01H， 0EFH ；播放第一首歌

END

5 结语

本设计通过设置语音系统能够有效提高垃圾分类的准确性。有助于树立正确的垃圾分类的观念，起到很好的引导和管理作用，并且系统的智能化程度高，并有助于节能环保。

参考文献：

[1] 樊纲.低碳城市在行动[M].北京：中国经济出版社，2011.

[2] 王子彦.中国城市垃圾分类回收的问题及对策[J].生态经济，2009.

[3] 徐金龙.城市生活垃圾管理的国际经验[J].生态经济，2012.

作者简介：薛小晶（1982-），女，南通科技职业学院讲师，主要从事机电专业教学研究。