基于STM32的智能垃圾桶

杨洪俊 宋艳芳

摘 要：智能垃圾桶具有极其重要意义，可以大大提高效率，降低人工成本。智能垃圾桶具有十分广阔的市场前景，它将智能技术与清洁技术结合起來，在公共场合方面已经形成了巨大的产业。并且，智能垃圾桶综合了机械、传感器、控制理论等学科，同时，融合太阳能充电、自动打包垃圾、提醒垃圾放满、火焰报警等多方面的知识。智能垃圾桶智能程度高，只需要运输垃圾即可，实用性强，对环境的适应性好，是目前一个研究重点，也取得了一定的成果。

关 键 词：火焰检测;智能垃圾桶;STM32

20世纪以来，世界发展非常迅猛，我国在这个发展的潮流中，同样也不落后，甚至处于前列。生活水平不断提高的同时，生活垃圾的数量也呈现指数式上升。再加上中国14亿的人口，使得中国成为世界上垃圾污染最严重的国家之一。我国也采取了一些垃圾处理办法，例如填埋，回收，等等，虽说有效，但是却并没有解决问题，依旧有1/3左右的垃圾没有得到处理，对环境完成了污染。我们可以想象到，如果一直无法找到最合适的方法处理垃圾问题，那么不久的将来，我们的城市，陆地，海洋将会堆满垃圾。

1.智能垃圾桶的核心控制

智能垃圾桶的控制原理并不是太复杂，它是利控制核心板STM32，来达到控制各种传感器的。利用太阳能板给蓄电池充电达到持续续航的能力。利用红外传感器测垃圾桶内的垃圾高度以及重力传感器测垃圾桶内垃圾重量。利用温度传感器检测内部温度情况做到安全实时监测。同时安装了自动开合的功能。对于智能垃圾桶的整个设计，从硬件入手。首先是要有一个桶身，然后就是可以实现一个温度检测模块，另外还需要多个能实现挥手开盖功能和自动避障的红外感应模块。最重要的是智能垃圾桶的核心STM32单片机，用来连接其他模块，实现集中控制。

2.设计

2.1 智能垃圾桶的控制系统设计

智能垃圾桶的控制原理并不是太复杂，它是利控制核心板STM32，来达到控制各种传感器的。利用太阳能板给蓄电池充电达到持续续航的能力。利用红外传感器测垃圾桶内的垃圾高度以及重力传感器测垃圾桶内垃圾重量。利用温度传感器检测内部温度情况做到安全实时监测。同时安装了自动开合的功能。

2.2智能垃圾桶的硬件设计

本文设计的STM32最小系统主要包含时钟和复位两部分电路，连接图如图3.5所示。为了使系统能够获取较精确的主时钟，本文在时钟源选择.上采用了外部晶振电路。由一个8MHZ的晶振和两个22pF的电容组成。电路上的晶振和两个电容通常接在靠近单片机接口处，目的是能够降低外部时钟的输出失真也能够有效的减少开机等待时间[1]。复位电路是微控制器稳定运行的保障，处理器的工作频率--般很高，极易受到外部的因素干扰如电压波动或外界区域的电磁干扰。所以，为了使控制系统能够有序的运行，在选择控制器上我们需要仔细考虑电源的稳定性。当系统启动时，供电电压会有上升过程，直至达到单片机的正常工作电压。 在此期间为保证单片机不会因电压波动导致不能稳定工作，因此需要设计一个复位电路让单片机延时启动。

主时钟是一个8MHz的晶体振荡器和22pF的负载电容共同构成晶体振荡器电路，其两端分别是OSC输入端口和OSC输出端口。晶体振荡器是电路的重要组成部分，它的作用是为系统频率提供依据晶体振荡器的频率受单片机运行速度的影响。一般来说，随着C40和C46成为负载电容器，晶体振荡器频率变得越来越高[4]。为了使C40和C46具有相同的特性和尺寸，一般在1.2MHz-12MHz范围内采用20pF到30pF的电容器，在最后的硬件焊接过程中，为了减小寄生电容的稳定振荡，晶体振荡器电路和微控制器将紧密地安装在一起。

垃圾量检测就是距离检测。常用测距方案为超声波传感器是， 超声波传感器，超声波频率高，方向性好，传播速度为340米/秒，和声速相同，由于速度较慢，所以分辨率极高，而超声波传感器因其结构简单、价格低廉，稳定可靠，从而应用广泛。一体超声波传感器由于灌封在塑料壳体内，适用于潮湿、烟尘等各种恶劣的测量场合。

DS18B20它支持一线总线接口。它的优点是，体积很小占地面积小，性能优秀，抗干扰能力比较强，稳定性能好，配置方便等，能直接八测得得到的温度信号直接变换为数字信号。测量温度范围为-50～120°C，与实际误差较小。

2.3智能垃圾桶的软件设计

本系统主芯片为 STM32F103RCT6，使用 ARM 官方编译器 MDK 对其程序进行开发，工程主要分为下面几个部分：

（1）组 USER 下面存放的主要是用户代码。

（2）组 HARDWARE 下面存放的是温度、通信等外设驱动代码。

（3）组 SYSTEM 是系统相关的共用代码。

（4）组 CORE 下面存放的是 STM32F1 固件库当中的启动文件和核心文件。

（5）组 FWLib 下面存放的是 STM32F1 固件库文件，可以根据工程需要进行添加或删除。

（6）README 主要就是为本版本代码进行相关描述。

3.结论

对于智能垃圾桶的整个设计，从硬件入手。首先是要有一个桶身，然后就是可以实现一个温度检测模块，另外还需要多个能实现挥手开盖功能和自动打包垃圾的功能。最重要的是智能垃圾桶的核心STM32单片机，用来连接其他模块，实现集中控制。另外还需要有能给模块提供能源的电源模块。

参考文献：

[1]蒋志林.STM32单片机的原理及硬件电路设计探讨[M].数字技术与应用，2015，8（10）：22-65.

[2]谭淑梅.简析STM32单片机原理及硬件电路设计[J].大庆师范学院学报，2014，2（06）：21-23.

[3]王晓彦.STM32 单片机原理及硬件电路设计[J].南方农机，2020，5（14）：163-164.

山东协和学院 山东济南 250107