基于单片机的智能垃圾桶的设计

石家庄经济学院信息工程学院电子信息工程专业

专业课程设计报告

题目基于Arduino的智能垃圾桶的设计姓名王彤

学号410109060209

班级4101090102

指导教师李明亮

2014年1 月8 日

要求：

1．指导教师按照课程设计大纲要求完成学生课程设计指导工作。2．课程设计任务书由指导教师照大纲要求填写，内容要全面。

3．课程设计报告由参加本学生填写。课程设计结束时交指导教师。4．指导教师要根据每一位学生课程设计任务完成情况，认真审核设计报告，并在课程设计结束时，给出客观、准确的评语和成绩。

5．课程设计任务书和报告要语言流畅，图表正确规范。

6．本表要用钢笔、圆柱笔填写或打印，字迹工整。

课程设计任务书

注：此表可加附页

课程设计报告

表一设计所需器材说明表

元件名称参考规格数量实物参考图Arduino开发板

Uno R3

一块

9V电池---- 一块

红外避障模块---- 三个

红外测距模块夏普GP2Y0D805Z0 一个

两个

无线遥控模块OPENJUMPER蓝牙模

块v2.0

红外感应模块HC-SR501一块

车体Openjumper小车车体套

件

一个

扩展板UNO配套的传感器扩展

板

一个

电机驱动

openjumperL298电机驱

动板

一个面包板840孔无焊板一个蜂鸣器---- 一个面包板专用线---- 若干指示灯LED灯若干

2.1 芯片说明

2.1.1 ArduinoUNO芯片

图2 Arduino UNO芯片实物图

Arduino UNO芯片，如图2 Arduino UNO是Arduino USB接口系列的最新版本，作为Arduino平台的参考标准模板。UNO的处理器核心是ATmega328，同时具有14路数字输入/输出口（其中6路可作为PWM输出），6路模拟输入，一个16MHz晶体振荡器，一个USB口，一个电源插座，一个ICSP header和一个复位按钮。与51单片机相比，Arduino UNO具有很多优势，例如功耗小、每个人模块是打包好的可以直接用，操作简单等等。所以在这里我们选用Arduino UNO芯片。

参考数据

(1) 处理器ATmega328

(2) 工作电压5V

(3) 输入电压（推荐）7-12V

(4) 输入电压（范围）6-20V

(5) 数字IO脚14 (其中6路作为PWM输出）

(6) 模拟输入脚6

(7) IO脚直流电流40 mA

(8) 3.3V脚直流电流50 mA

(9) Flash Memory 32 KB （ATmega328，其中0.5 KB 用于bootloader）

(10) SRAM 2 KB （ATmega328）

(11) EEPROM 1 KB （ATmega328）

(12) 工作时钟16 MHz

2.1.2 HC-SR501芯片

图3 HC-SR501实物图

红外感应模块可采用HC-SR501普通型人体红外感应模块热释电红外传感器。如图3 其技术参数如下：

（1）工作电压：DC5V至20V

（2）静态功耗：65微安

（3）电平输出：高3.3V，低0V

（4）延时时间：可调(0.3秒~18秒)

（5）封锁时间：0.2秒

（6）触发方式：L不可重复，H可重复，默认值为H

（7）感应范围：小于120度锥角，7米以内

（8）工作温度：-15~+70度

（9）PCB外形尺寸：32*24mm，螺丝孔距28mm，螺丝孔径2mm，感应透镜尺寸：(直径)：23mm(默认)

其功能特点如下：

（1）全自动感应：当有人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平。输出低电平。

（2）两种触发方式：L不可重复，H可重复。可跳线选择，默认为H。

A.不可重复触发方式：即感应输出高电平后，延时时间一结束，输出将自动从高电平变为低电平。

B.可重复触发方式：即感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围内活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平(感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点)。

（3）具有感应封锁时间(默认设置：0.2秒)：感应模块在每一次感应输出后(高电平变

为低电平)，可以紧跟着设置一个封锁时间，在此时间段内感应器不接收任何感应信号。此功能可以实现(感应输出时间和封锁时间)两者的间隔工作，可应用于间隔探测产品；同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。

（4）工作电压范围宽：默认工作电压DC5V至20V

（5）微功耗：静态电流65微安，特别适合干电池供电的电器产品。7.输出高电平信号：可方便与各类电路实现对接。

把人体红外感应模块放在垃圾桶盖上，放在桶盖中心位置，一个即可。若有条件，可放4个甚至跟多，均匀的放在桶盖边上，并联即可。

2.1.3 红外避障模块原理

图4 红外障传感器实物图

如图4 红外避障模块采用普通的红外障传感器，该传感器模块对环境光线适应能力强，其具有一对红外线发射与接收管，发射管发射出一定频率的红外线，当检测方向遇到障碍物（反射面）时，红外线反射回来被接收管接收，经过比较器电路处理之后，绿色指示灯会亮起，同时信号输出接口输出数字信号（一个低电平信号），可通过电位器旋钮调节检测距离，有效距离范围2～80cm，工作电压为3.3V-5V。该传感器的探测距离可以通过电位器调节、具有干扰小、便于装配、使用方便等特点，可以广泛应用于机器人避障、避障小车、流水线计数及黑白线循迹等众多场合。

其主要参数说明如下：

(1) 当模块检测到前方障碍物信号时，电路板上绿色指示灯点亮电平，同时OUT端口持续输出低电平信号,该模块检测距离2～80cm，检测角度35°，检测距离可以通过电位器进行调节，顺时针调电位器，检测距离增加；逆时针调电位器，检测距离减少。

(2) 传感器主动红外线反射探测,因此目标的反射率和形状是探测距离的关键。其中黑色探测距离最小,白色最大;小面积物体距离小,大面积距离大。

(3) 传感器模块输出端口OUT可直接与单片机IO口连接即可，也可以直接驱动一个5V继电器；连接方式：VCC-VCC;GND-GND;OUT-IO

(4) 比较器采用LM393，工作稳定；