互联网+智能垃圾桶设计

李淼鑫，胡俊峰，刘炎杨，张晓娟

（天津职业技术师范大学工程实训中心，天津，300222）

1 原理与设计

项目的设计理念是打造一款可以语音识别，能够帮助人们更加方便地进行投放垃圾和垃圾分类，其结构紧凑、运行智能，省去了人们投放垃圾时的烦恼，还能够对可压缩垃圾进行压缩处理，降低垃圾占用的空间。整个结构分为三层，箱体外形尺寸50*50*82cm。第一层为压缩区域和电路结构，第二层为扇形旋转投放结构，第三层为垃圾存放及垃圾袋更换结构。整个垃圾投放过程从语音识别到最终垃圾进入垃圾桶内存放的过程实现了自动化运转，节省了人们投放垃圾的时间，提升了垃圾分类投放的准确性，为垃圾的分类处理提供了保障。

2 硬件设计与实现

2.1 硬件设计

该智能垃圾垃圾箱的硬件设计是利用STM32单片机、语音识别模块、直流电机、舵机、工业级触摸串口屏红外对管传感器以及相应的供电模块和设备实现。其整体结构框图如图2所示。

图1 外部结构示意图

图2 结构示意图，去掉箱板

该智能分类垃圾箱的供电电源是通过220V家用电，首先由变压器将220V变压至24V，24V用于给压缩电机供电，然后分别将24V通过稳压模块分别稳压至12V 、6V，用于给电机驱动、舵机、串口屏、单片机、语音模块等用电硬件供电。制作过程中因过多电源同时供电，导致工作时电压不稳设备不能正常工作，因此该硬件电路采用了多稳压单独供电的方法，保证各个硬件能够在额定电压下稳定工作。

2.2 技术功能实现

我们有核心技术壁垒，将云计算、云存储、数据库、智能终端结合起来，用户信誉系统更为我们的产品使用和推广提供了“软保障”。另外我们有软件UI著作权，亲近用户的界面风格和Linux系统设计使得我们可以将系统移植再开发，更加高效地完成长远需求。

图3 应用框架

2.3 设计方案

（1）垃圾自动分类可分为以下几步，第一步选择模式下选择自动模式，单片机通过处理语音模块识别后的信息先控制电机打开垃圾桶门，并将结果显示在屏幕上如图，第二步再根据传过来的数据判断是否可以压缩进行压缩，第三步，打开压缩仓底部门将垃圾落进分类仓。第四步，根据垃圾所属类别控制舵机将垃圾旋转到对应垃圾桶的上方。第五步，控制分类仓底部仓门将垃圾落入对应垃圾桶，分类完成。

（2）垃圾袋更换，通过点击模式选择选择换垃圾袋则可以控制相应垃圾箱的舵机带动连杆，进行垃圾袋拆装更换。

（3）垃圾检测是否装满，当屏幕停留在模式选择页面，通过红外对管自动检测垃圾桶是否装满。如果装满则屏幕会反馈对应垃圾箱的位置。

（4）手动模式进行垃圾分类。选择模式选择下手动模式，点击选择相应垃圾，则可进行分类。

图4 嵌入式程序设计框图

图5 屏幕UI软件设计

2.4 软件功能实现

该垃圾桶人机交互UI界面自主设计，简单明了，与单片机程序系统兼容，由该屏幕可控制多种模式，包括自动模式、手动模式、部件调试、垃圾袋的换取、垃圾桶检满的显示等等，同时显示垃圾种类信息和操作等。由此看出屏幕对整个作品起着画龙点睛的作用。不仅方便操作，还节省了设计其它按键所占用的空间，是当今时代智能设备的标配。

图6 人机交互操作界面的设计框图

3 结论

当今社会，还未形成垃圾分类的观念，人们对垃圾分类的重要性和必要性及垃圾问题的严重性和紧迫性意识尚不充足，垃圾问题成为全球性难题。而我们的互联网智能车系统成本低，性价比高，功能丰富，二次研发性好，灵活性大可用于任何场景，能服务各类社会群体，市场需求大，迎合社会发展需要，环保问题严重的今天，迫切需要这样一种系统来服务社会解决社会问题。我们也会继续根据国内外科技创意继续学习，继续优化本系统功能。