大学生创新项目申报书.doc

附件 3

大学生创新训练项目申报书

项目名称基于智能垃圾桶的研究

主持人

所在系部机械工程系

联系电话188

指导教师

申请日期2016-11-22

起止年月

一、申请理由（知识条件，特长、兴趣，相关经历等）

<1> 项目背景：

垃圾桶是家庭、小区、公共场所等不可缺少的设施。然而，在一些公共场合，虽然到处都有垃圾桶，但陈旧无新意，缺乏一些人性化设计，使人们用起来既不方便也不卫生。例如：垃圾没有丢进桶内，导致遍地狼藉、臭气冲天，严重污染环境；垃圾难以取出，费时费力。

传统的生活垃圾收集方式对环境的污染，困扰着人们的日常生活和健康。其一，无盖的垃圾桶虽然方便人们投送垃圾，但是存在卫生问题，垃圾的各种难闻的气味特别容易通过空气传播，而细菌的感染间接地给人们来了种种疾病的隐患，影响人们的生活；其二，有盖的垃圾桶相对卫生但是很不方

便，而且必须通过自己亲自开垃圾桶的盖子才能扔垃圾，这样就容易造成接触感染，既不卫生又影响心情。

<2>自身条件：

做事认真负责，踏实肯干，有良好的组织能力和协调能力，同时在一些比赛

中收获的一些经验和具备的能力，参与一些结构设计大赛，慧鱼机器人比赛

的研究，对于结构方面有一定的了解。熟悉掌握INVENTOR,单片机的基本原理。

做事认真，勤劳，动手能力强，善于发明创造，获得过许多奖项，如工程力

学竞赛一等奖，工图比赛二等奖，参与过三下乡活动，积极热心，团结友好。

擅长编程，获得校计算机比赛一等奖，聪明肯干，为人朴实，任劳任怨，曾

获校三好学生的奖项。

熟悉各种计算机软件，设计力学结构，机械结构，曾获校区结构大赛二等奖，节能减排大赛一等奖。

二、项目研究内容（目前研究的现状、研究方法、实验方案、解决的关键技术和创新点

等）

1总述

设计总述

垃圾桶内部硬件主要由 HT46F49E芯片控制中心，信号检测电路、控制电路与语音电路四部份组成。通过信号检测电路模块检测到探测范围内有人进入或者其他检测信

号时，经过芯片控制中心模块的分析处理后启动控制电路模块做出相关开盖、关盖等应

动作，语音电路模块也随之启动并播放设定的语音，提醒人们保护环境，讲究卫生，当

垃圾量过多时可以通过金属电阻应变片传感器传递给控制电路，接通外部亮灯电路。

HT46F49E单片机具有休眠功能，在无人使用时可以进入休眠，节约能源。

内部为两个子垃圾桶，一个装可回收垃圾，另一个装不可回收垃圾，还具有渗沥液收集部分。

垃圾桶的外部设计成长方形，在垃圾桶的表面设计宣传保护环境卫生的标语和口号，倡导人们爱护环境、保护环境，同时可以充分利用垃圾桶外壳的广告功能，设计

一些环保宣传画

主要原理

2．主要设计

硬件结构

（ 1） HT46F49E单片机

HT46F49E单片机采用5V 稳压电源供电。工作在 8MHz时钟频率。由于采用RISC结构，此系列单片机具有高运算速度和高性能的特性有了集成的A/D和PWM功能的优势，再加

上低功耗、高性能、制的输入/ 输出和低成本等特性

（2）热释红外传感器 :

平时①端输出低电平，②端输出高电平。当有移动发热体迸太监视范围时，热释电红外传感器接收到红外能量，并输出检测信号。该信号经放大器放大后，由比较器进

行比较判断，再由信号处理电路处理后输出控制信号。此时输出端①变为高电平，而输

出端②变为低电平。在模块的外部可接增益调节电位器，以调节放大器的增益。

（ 3）震动传感器

这种应变片是利用真空沉积技术将半导体材料沉积在带有绝缘层的试件上制成的。它通过改变真空沉积时衬底的温度来控制沉积层电阻率的高低，从而控制电阻温

度系数和灵敏度系数。因而能制造出适于不同试件材料的温度自补偿薄膜应变片。薄

膜型半导体应变片吸收了金属应变片和半导体应变片的优点，并避免了它的缺点，是

一种较理想的应变片。

（ 4）压力传感器

其核心部分是一块沿某晶向切割的N 型的圆形硅膜片。在膜片上利用集成电路工艺方法扩散上四个阻值相等的 P 型电阻。用导线将其构成平衡电桥。膜片的四周用圆硅环

（硅杯）固定，其下部是与被测系统相连的高压腔，上部一般可与大气相通。在

被测压力P 作用下，膜片产生应力和应变。

（ 5）语音模块

软件设计

结构设计

本作品中选用拍合式电磁铁，其结构如下图所示

线圈 1 套在铁心 2 上，两者固定不动，衔铁 3 是运动部分。当线圈部分通过一定值电流过后，在铁心、衔铁、气隙中间就产生一定数量的磁通。图中虚线所示为磁通流过的路径。在磁通的作用下，产生一定大小的电磁吸力，将衔铁吸向铁心，企图是

气隙 4 减到最小。图中箭头表示衔铁吸引时运动的方向。当线圈中电流停止后，电

磁吸力就消失。

当电磁铁通电后，产生电磁吸力，再运用杠杆原理使桶盖打开；当电磁铁断电后，电磁吸力消失，此时垃圾桶盖由于重力作用关闭。

结构设计

智能垃圾桶简易图

3．创新点：

智能垃圾桶避免了传统垃圾桶的气味难闻，传播病菌的缺点，通过感应人体热源来自动开关桶盖，并且有语音提醒，垃圾重量感应的特点。

三、项目进度安排（查阅资料、选题、自主设计项目研究方案、开题报告、实验研究、数据统计、处理与分析、研制开发、填写结题表、撰写研究论文和总结报告、参加结题答

辩和成果推广等）

整个项目的实施需要大致一年的时间，结合我校的教学时间安排，初步的计划进度安

排及时

间节点如下：

1.——，完成智能垃圾桶所有的机械设计和程序设计，该内容包括：单片机的设计

和选用，热传感器和压力传感器的设计，语音电路的设计，垃圾桶外形结果设计；对

智能语音、自动开闭盖、重量提醒的程序设计

2.——，对设计进行理论上的检查

3.——，完成个部分具体参数的设定，选择合理的数据参数，列出所需的零件产品

清单

4.——，购买零件，开始加工外形金属结构，锡焊电路，整体组装。

5.——，后期调试及成果展示

四、拟利用资源（实验室、研究所、创新基地、实践基地、仪器设备、资料等）

1.金工实习基地，进行产品加工。

2.图书馆，在设计制造期间继续研究相关书籍，作出更好地改进。

3.计算机实验室，对程序进行调试。