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中北大學(xué)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽 項(xiàng)目總結(jié)技術(shù)報(bào)告 負(fù)責(zé)人： 朱槐強(qiáng) 學(xué) 號(hào)： 1206044242 學(xué) 院、系： 儀器與電子學(xué)院 專 業(yè)： 電子科學(xué)與技術(shù) 聯(lián)系電話： 18734876895 E＿mail: 1172599860@qq.com 項(xiàng)目名稱： 智能垃圾桶 指導(dǎo)教師: 唐軍 2015年 3 月 29 日 一、項(xiàng)目參加人員、負(fù)責(zé)內(nèi)容以及技術(shù)特長(zhǎng)： 主要人員 負(fù)責(zé)內(nèi)容 技術(shù)特長(zhǎng) 朱槐強(qiáng) 論文撰寫(xiě) 豐富項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，數(shù)電、模電基礎(chǔ)扎實(shí) 程建康 軟件編寫(xiě) 熟練使用51、MSP430、MK60單片機(jī) 黃憲坤 硬件搭建 熟練各種仿真軟件以及電路板制作 二、項(xiàng)目背景 隨著全球智能化時(shí)代的到來(lái)，人們對(duì)生活品質(zhì)的追求也日益提高，方便、舒適、時(shí)尚、智能的生活方式已經(jīng)漸漸成為人們的主流消費(fèi)要求，是市場(chǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。智能化高新行業(yè)引領(lǐng)市場(chǎng)，完全滿足消費(fèi)需求。 本作品為更好地服務(wù)人們，以其可移動(dòng)、更人性化的創(chuàng)意，相比市場(chǎng)上的普通垃圾桶，優(yōu)勢(shì)不言而喻。 三、主要研究?jī)?nèi)容 智能垃圾桶，通過(guò)智能車體與智能垃圾桶的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了垃圾桶可移動(dòng)的設(shè)想，智能車體以兩個(gè)直流電機(jī)為驅(qū)動(dòng)，由單片機(jī)控制車體的平衡并實(shí)現(xiàn)車體的自由動(dòng)作。同時(shí)在車體上安裝智能避障傳感器、藍(lán)牙通信接收模塊、以及語(yǔ)音模塊、通過(guò)單片機(jī)協(xié)調(diào)各模塊的功能，以實(shí)現(xiàn)智能避障，語(yǔ)音開(kāi)蓋以及手機(jī)藍(lán)牙掌控。手機(jī)APP起主要控制作用，通過(guò)藍(lán)牙通信向單片機(jī)發(fā)送移動(dòng)指令，根據(jù)指令，單片機(jī)將控制兩直流電機(jī)產(chǎn)生不同的動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)垃圾桶前、后、左、右的狀態(tài)。 智能垃圾桶部分采用內(nèi)外嵌套兩層結(jié)構(gòu)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)可拿出，方便了垃圾的傾倒，整個(gè)桶身密閉設(shè)計(jì)，桶蓋上安裝有人體紅外感應(yīng)器，當(dāng)手與垃圾桶達(dá)到檢測(cè)距離后，桶蓋自動(dòng)打開(kāi)。 四、總體思路與研究方案 1. 總體思路 作品系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖如下圖：作品本身可劃分兩個(gè)部分，一個(gè)是可移動(dòng)垃圾桶本身，另外一部分就是手機(jī)APP控制軟件；可移動(dòng)智能垃圾桶由以下七大塊組成：語(yǔ)音模塊、藍(lán)牙模塊、電源模塊、電機(jī)舵機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、紅外感應(yīng)模塊、避障模塊以及加速度計(jì)陀螺儀。它們共同受單片機(jī)主控制器的控制。已達(dá)到完成產(chǎn)品不同的功能。 圖 1 產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖 手機(jī)上位機(jī)軟件通過(guò)藍(lán)牙通信模塊實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的通信，進(jìn)而通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)、舵機(jī)的控制（實(shí)質(zhì)是對(duì)小車以及開(kāi)關(guān)桶蓋的控制）。同時(shí)語(yǔ)音模塊也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)以上的控制，雙控制方案使得我們的產(chǎn)品使用起來(lái)更加方便。小車在行進(jìn)過(guò)程中加速度陀螺儀模塊不斷校準(zhǔn)車體的平衡，從而讓小車在只有兩個(gè)輪子的支撐下而不倒。避障模塊是為防止人為控制失誤而撞到家居而設(shè)計(jì)。當(dāng)避障模塊檢測(cè)到前方近距離有障礙物是便不會(huì)前行，并提醒用戶“要撞上了”。人體紅外感應(yīng)模塊安裝在垃圾桶蓋邊緣。當(dāng)檢測(cè)到人的手與垃圾桶達(dá)到一定距離后，便“通知”單片機(jī)，由單片機(jī)控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，打開(kāi)桶蓋。電源模塊為整個(gè)系統(tǒng)提供能源。在設(shè)計(jì)此模塊時(shí)我們本著節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)，在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)供電的前提下不浪費(fèi)能源。即能提高能源利用率也省去了，經(jīng)常充電的麻煩。 2. 實(shí)施方案 單片機(jī)主控制器我們選擇stm32單片機(jī)，該單片機(jī)具有資源多處理速度快等特點(diǎn)，完全滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求；人體紅外感應(yīng)模塊我們選擇HC-SR501。該模塊可進(jìn)行全自動(dòng)人體感應(yīng)，檢測(cè)精度高，同時(shí)具有兩種觸發(fā)方式。 使用起來(lái)更加方便，減輕了我們的設(shè)計(jì)任務(wù)。同時(shí)輔助紅外避障模塊。在不同的環(huán)境提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 加速度陀螺儀選擇MPU--6050模塊。該模塊整合了3軸陀螺儀、3軸加速器， 由主要I2C端口以單一數(shù)據(jù)流的形式，向應(yīng)用端輸出完整的9軸融合演算技術(shù)InvenSense的運(yùn)動(dòng)處理資料庫(kù)，可處理運(yùn)動(dòng)感測(cè)的復(fù)雜數(shù)據(jù)，降低了運(yùn)動(dòng)處理運(yùn)算對(duì)操作系統(tǒng)的負(fù)荷，并為應(yīng)用開(kāi)發(fā)提供架構(gòu)化的API。在平衡控制上它是不錯(cuò)的選擇。 藍(lán)牙通信模塊有主機(jī)從機(jī)之分，我們選擇的是從機(jī)模塊。該模塊配合藍(lán)牙手機(jī)使用，主要接收由藍(lán)牙手機(jī)的發(fā)來(lái)的控制信息，接收后傳給單片機(jī)，由它對(duì)信息進(jìn)行處理，并作出相應(yīng)的反應(yīng)。 避障模塊我們選用普通的紅外避障傳感器即可滿足設(shè)計(jì)要求。 語(yǔ)音模塊是除藍(lán)牙外的主要控制工具，我們選用原則為該模塊可進(jìn)行高精度語(yǔ)音識(shí)別。進(jìn)而把語(yǔ)音指令反應(yīng)給單片機(jī)。最終由單片機(jī)進(jìn)行處理。 5、 主要研究結(jié)果 垃圾桶可以在維持自身平衡的前提下，接受手機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)前后左右停等幾項(xiàng)操作。當(dāng)手接近垃圾桶時(shí)，桶蓋自動(dòng)打開(kāi)。 六、存在的問(wèn)題及今后努力方向 語(yǔ)音識(shí)別輔助控制沒(méi)有完成，車體接受手機(jī)控制不是很靈活。程序仍需繼續(xù)調(diào)試。今后打算實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別控制功能。并將藍(lán)牙換成WIFI無(wú)線通信，控制距離加長(zhǎng)，更加方便實(shí)用。