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        基于STC89C52RC單片機控制的地埋式多功能垃圾箱設(shè)計

        2022-04-20 07:04:04賴興茂雷芳
        科教創(chuàng)新與實踐 2022年5期
        關(guān)鍵詞:單片機系統(tǒng)設(shè)計

        賴興茂 雷芳

        摘要:本研究設(shè)計的產(chǎn)品地埋式多功能垃圾箱主要由硬件系統(tǒng)組成,包括框架、紅外傳感器、光強傳感器、光電傳感器、單片電腦、步進電機、照明系統(tǒng)和景觀顯示面板等,通過外部傳感器收集相關(guān)數(shù)據(jù),光強傳感器和光電傳感器,單片機控制關(guān)閉垃圾分送門,滿負荷報警收集箱,燈光屏幕和景觀燈面板分別開和關(guān)。實驗表明,該系統(tǒng)可靠性高,成本低,使用方便,結(jié)構(gòu)簡單,為城市垃圾智能化處理提供了一定的基礎(chǔ)。

        關(guān)鍵詞:地埋式多功能垃圾箱;STC89C52RC單片機;綠色環(huán)保

        近年來,隨著生態(tài)城建設(shè)的普及,城市生活垃圾處理已經(jīng)成為一個難題。為了使收集過程更加有效和人性化,滿足建設(shè)文明生態(tài)城的需要,科學(xué)、環(huán)保、智能垃圾桶的設(shè)計成為一個值得深入研究的課題,本次課題擬設(shè)計一個智能、方便、美觀的地埋式多功能垃圾箱。

        1 總體設(shè)計

        本研究設(shè)計的產(chǎn)品地埋式多功能垃圾箱主要由硬件系統(tǒng)組成,包括框架、紅外傳感器、光強傳感器、光電傳感器、單片電腦、步進電機、照明系統(tǒng)和景觀顯示面板等。通過外部傳感器收集相關(guān)數(shù)據(jù),光強傳感器和光電傳感器,單片機控制關(guān)閉垃圾分送門,滿負荷報警收集箱,燈光屏幕和景觀燈面板分別開和關(guān)。

        2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

        本次設(shè)計的地埋式自動化垃圾箱主要能實現(xiàn)四大功能:①掃碼開蓋;②太陽能板給系統(tǒng)供電;③當外界亮度下降到閾值,打開LED燈模塊給周圍進行照明;④垃圾箱滿載報警。為實現(xiàn)上述功能,用STC89C52RC單片機作為主控芯片,配合光伏發(fā)電模塊、充電電池模塊、傳感器檢測模塊、控制投放口開合的驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)、LED照明系統(tǒng)等。系統(tǒng)框架圖如圖1。

        2.1單片機

        主控芯片采用STC89C52RC單片機,是新一代高速、低功耗,強抗干擾的單機芯片,指令代碼兼容8051單片機,可以選擇12時鐘機器周期和6時鐘機器周期,工作電壓5.5V~3.3V,工作頻率0~40MHz,片上集成512KB RAM,用戶應(yīng)用程序空間為8K,32個通用I/O,復(fù)位后P1、P2、P3、P4是準雙向口,PO是漏極開路輸出,作為總線擴展時用,不用加上拉電阻,作為I/O時要加上拉電阻,無需專用編程器,無需專用仿真器,通過串口直接下載用戶程序,數(shù)秒即可完成,具有EEPROM、看門狗功能,共有3個16位定時器。

        2.2光伏發(fā)電及電供電池模塊

        光伏發(fā)電模塊采用太陽能單晶硅18v30w面板,尺寸520×400×25 mm,重量2.5公斤,轉(zhuǎn)換高達18%,衰減緩慢,使用壽命25年。太陽能控制器使用的是12V / 24v10a光伏電源控制器,規(guī)格尺寸為128×72×33 mm。能量儲存電池使用12v20ah鉛電池和硅光伏電池。25℃的平均充電電壓是14、4~15、0v和應(yīng)用是溫度- 40℃~ + 70℃。充電需要6到12個小時。當電池充滿電時,單電池可以在48小時內(nèi)提供5W的燈泡。

        2.3滿載報警

        在每個垃圾桶的底部,配備一個重量傳感器來檢測垃圾桶里的垃圾量。當發(fā)現(xiàn)垃圾桶已滿時,重量傳感器將立即通過STC89C52RC單片機的串口接口向清潔工提供信息。收到反饋后,保潔人員通過紅外遙控器按下按鈕,將地埋箱從地面緩慢提起,將垃圾箱拉出推至清掃車上,完成傾倒和壓縮過程。為達到多用途埋地垃圾的完全防水效果,在底座底部和垃圾周圍涂上防水材料,杜絕垃圾造成的二次污染。此外,居民將垃圾扔進回收站后,垃圾袋會直接落入地下。在環(huán)衛(wèi)運輸過程中,工作人員只需操作遙控升降機將地下的垃圾提升到地面。

        2.4 LED照明模塊

        LED照明模塊主要運用了光強傳感器。用于檢測外部環(huán)境的光強,在白天光線不足的情況下,光強傳感器會將信號傳送到主控制芯片,以控制更多的LED燈亮起。當光線充足時,LED燈和面板顯示的景觀被控制和關(guān)閉。光強傳感器用來檢測周圍環(huán)境的光強,可以啟動一個單獨的電腦芯片或轉(zhuǎn)換模塊。當傳感器周圍的亮度沒有達到設(shè)定的閾值時,連接器就會發(fā)出高信號。當周圍的光線超過閾值時,終端就會發(fā)出低電平信號。終端連接到單片機上,通過高電平和低電平檢測光強。因為終端也可以直接控制繼電器,從而產(chǎn)生光學(xué)控制開關(guān)。傳感器配有可調(diào)的壓力傳感器,以調(diào)節(jié)檢測到的光強。電流超過15毫安,工作電壓為3.5伏。

        2.5執(zhí)行電機

        變速箱電機采用步進電機,直徑為28厘米,工作電壓為12v,步進角為5.625×1/64,減速比為1/64,采用uln2003驅(qū)動,也可以接成2相使用。

        3 系統(tǒng)總體程序設(shè)計

        太陽能電池板用陽光給電池充電,電池為所有的電器供電。當垃圾堆放箱內(nèi)的垃圾堆放重量達到預(yù)設(shè)重量時,外接傳感器將信號傳輸?shù)絾纹瑱C上,控制報警燈,禁止打開垃圾堆放門。當光強傳感器檢測到周圍環(huán)境的光強低于閾值時,單芯片電腦將會控制LED燈。

        4 結(jié)論

        本設(shè)計通過STC89C52RC單片機的程序控制,能夠更好的操作控制地埋式垃圾箱,實現(xiàn)多功能化。

        參考文獻:

        [1]李芳.地埋式垃圾箱壓縮裝置的液壓系統(tǒng)設(shè)計[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備,2019,06:24-25+31.

        [2]方學(xué)軍.地埋式升降垃圾箱控制系統(tǒng)設(shè)計[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊,2008,12:200-201.

        基金項目:2021年度大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)省級項目,項目名稱為地埋式多功能垃圾箱,項目編號為S202113257004

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