基于单片机的自动感应垃圾桶设计

曹家豪 杨利亚 林科良 朱冠融 徐特立 应宏 沈柯安

摘 要：本文设计了一种基于单片机的自动感应垃圾桶，该垃圾桶具有自动开盖功能，避免了传统垃圾桶在使用过程中，要用手按压或用脚踩压才能开盖所带来的不方便和不卫生等问题。

关键词：单片机;垃圾桶

垃圾桶是人类生活中的必需品，伴随着人类走过了每一个时代。随着科学技术的快速发展和人们生活水平的提高，大家对生活品质也更为关注。目前市面上的垃圾桶有带盖和不带盖的两种形式，不带盖的垃圾桶不仅会影响美观，而且会因为异味的扩散影响生活空气环境。带盖的垃圾桶需要用手按压或用脚踩压才开盖，这种开盖方式既不方便也不卫生。本文设计一种基于单片机的自动感应垃圾桶，会自动判断是否有人接近，有人接近时垃圾桶盖自动打开，离开时桶盖自动关闭。这样有效抑制异味的散发，扔垃圾时能自动开盖，避免接触，有效抑制细菌传播，给我们生活带来便利和健康。

1、系统设计

控制器是自动感应垃圾桶的核心部件，本系统选用STC89C52RC单片机作为控制器。此单片机是STC公司生产的一种低功耗、高性能 CMOS 8位微控制器，具有8K字节系统可编程Flash存储器[1]。具有成本低、小巧、易于产品化，能方便的构成各种智能设备及各种智能仪器仪表等特点。

热释电红外传感器模块是热释电红外传感器信号处理芯片配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成的被动式红外开关。该模块结构如图1所示，有三个引脚，“+”与“-”端接直流工作电压4.5—20V，“+”端接正极，“out”端是输出端，当有人靠近时，输出端输出电压为3V，当无人靠近时，输出电压为0。这样就可以通过输出端的输出的电压来感测人有没有靠近垃圾桶。

热释电红外模块通过“out”脚可以接收到人体有没有靠近的信息，再把信息通过单片机的I/0口发送到单片机，再利用单片机来控制电机转动，来实现垃圾桶盖开启和关闭控制。本设计采用直流电机，直流电机的两个引脚接上的直流电源极性来决定电机的转动方向，但是由于单片机I/0端驱动能力有限，所以我们选用LMD18200芯片来驱动直流电机。LMD18200是专用于直流电动机驱动的H桥组件。同一芯片上集成有CMOS控制电路和DMOS功率器件，利用它可以与主处理器、电机和增量型编码器构成一个完整的运动控制系统。它有11个引脚，采用TO-220和双列直插式封装，图2所示为TO-220封装的LMD18200芯片外形及引脚说明。LMD18200逻辑真值表如表1所示，当单片机I/O给LMD18200芯片的控制信号为5脚（PWM）为H、3脚（转向）为H、4脚（刹车）为L，控制的电机就正转，若要电机停止，只需让4脚（刹车）为H。当控制信号为5脚（PWM）为H、3脚（转向）为L、4脚（刹车）为L，控制的电机就反转，若要电机停止，只需让4脚（刹车）为H，单片机通过LMD18200芯片来驱动直流电机，来控制垃圾桶盖开启和关闭。直流电机驱动模块芯片LMD18200的电压需要+12V，12V的电压通过7805稳压模块稳压成+5V电源，为单片机供电。

我们用P0.0口作为红外控制端，分别用单片机P1.0、P1.3、P1.7三个I/O口来控制LMD18200的方向输入端（DIR）、刹车输入端（BPAKE）、PWM端。经上面分析，当P1.7=1、P1.0=1、P1.3=0，电机正转，要使电机停止，只需让P1.3=1。当P1.7=1、P1.0=0、P1.3=0，电机反转，要使电机停止，只需让P1.3=1。其控制的关键程序段如下所示。

while（1）

{ if（（P0_0==1）&&（flag==0）） //flag是桶盖打开标志位，1表示桶盖打开，0表关闭

{P1.7=1; P1.0=1; P1.3=0; //电机正转，控制打开桶盖

delay（20000）; //延時，等待桶盖打开完成

P1_3=1; //电机停转，保持桶盖打开状态

flag=1;} //设置桶盖打开标志

else if（P0_0==1&&flag==1）

{ {P1.7=1; P1.0=0; P1.3=0; //电机反向运转，关闭桶盖

delay（20000）; //延时，等待桶盖关闭完成

P1_4=1;//电机停转，保持桶盖关闭状态

flag=0;//设置桶盖关闭标志

} }

2、结果调试

在PROTUES软件中我们用开关SW1模拟是否有人接近S1打到1处，表示有人接近垃圾桶，电机正转，几秒后电机停转，保持桶盖打开状态。S1打到2处，表示离开，电机反转，几秒后电机停转，保持桶盖关闭状态 。经仿真调试，结果正确。

3、结论

本文设计的基于单片机的自动感应垃圾桶，操作方便。实验结果表明，系统完全达到了“大学生科技创新项目“的设计要求，并且设计简单、扩展性好、安装维护简单，具有很强的使用价值。能够应用于智能垃圾桶生产与生活使用中，能提高生活水平。

[参考文献]

[1]张仁朝，蔡小兰，陈房添. 基于单片机控制的智能环保垃圾桶设计[J].电子测试，2019，8.

基金项目：本文属台州市大学生科技创新项目资助（ 2019DKC13）

（作者单位：台州职业技术学院，浙江 台州 318000）