譚耀楊+張薇

【摘要】 隨著智慧校園的提出，各種圍繞智慧校園建設(shè)的軟硬件設(shè)施正如火如荼地開(kāi)展，本文設(shè)計(jì)的是基于STM32ARM芯片智慧校園垃圾管理系統(tǒng)，此系統(tǒng)由三部分組成：智能垃圾箱部分，無(wú)線傳輸部分，報(bào)警監(jiān)控部分。解決收集垃圾箱儲(chǔ)藏情況的難題，避免手腳和垃圾桶的接觸，遠(yuǎn)離細(xì)菌。新型的智能垃圾桶給人們的生活帶來(lái)了很多的方便，與社會(huì)提出的營(yíng)造“綠色生活”相適應(yīng)。

【關(guān)鍵詞】 STM32 zigbee 上位機(jī)報(bào)警

一、前言

本系統(tǒng)創(chuàng)新點(diǎn)含有檢測(cè)人體與垃圾箱的距離，自動(dòng)打開(kāi)關(guān)閉垃圾箱，zigbee網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，自行調(diào)試的上位機(jī)軟件的報(bào)警處理處理，充分發(fā)揮stm32的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于傳統(tǒng)51設(shè)計(jì)的智能垃圾桶，系統(tǒng)穩(wěn)定性有很強(qiáng)的提高。發(fā)揮語(yǔ)音播放的宣傳效果特別是對(duì)于中小學(xué)校園在環(huán)保宣傳上的作用，沒(méi)有一味的利用別人的語(yǔ)音報(bào)警。使用不同顏色的LED顯示垃圾桶的存儲(chǔ)狀態(tài)。

二、設(shè)計(jì)方案

2.1系統(tǒng)總體框架

智能垃圾桶：stm32主控 紅外感應(yīng)，超聲波測(cè)距，正負(fù)離子發(fā)生器和紫光燈殺菌除臭， zigbee實(shí)時(shí)監(jiān)控窗口，太陽(yáng)能電池板供電 從機(jī) 主機(jī)

2.2紅外模塊

紅外模塊是由紅外線技術(shù)作支撐的產(chǎn)品，靈活性高，功耗低，工作電壓低，在各類自動(dòng)感應(yīng)電器設(shè)備中有較大應(yīng)用，并且在電池供電的自動(dòng)控制產(chǎn)品方面也得到較大認(rèn)可。

控制方法：本次控制采用可重復(fù)觸發(fā)，當(dāng)紅外感應(yīng)到人體靠近時(shí)，輸出口out輸出高電平，控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，打開(kāi)垃圾桶，若附近一直有人體移動(dòng)，則一直輸出高電平。當(dāng)附近沒(méi)有人體移動(dòng)時(shí)，高電平延時(shí)5秒鐘，然后輸出低電平，控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，關(guān)閉垃圾桶。

2.3超聲波模塊

超聲波主要通過(guò)超聲波模塊發(fā)出信號(hào)，當(dāng)遇到障礙物會(huì)反射回來(lái)，從而判斷有無(wú)障礙物， 程序運(yùn)行時(shí)，超聲波一直檢測(cè)桶內(nèi)垃圾高度。當(dāng)外部中斷啟動(dòng)時(shí)（紅外感應(yīng)到人體靠近），停止測(cè)量。當(dāng)人扔完垃圾后垃圾箱關(guān)上后又開(kāi)始測(cè)量。檢測(cè)到垃圾桶內(nèi)垃圾已經(jīng)滿時(shí)，垃圾桶不能再打開(kāi)，并通過(guò)無(wú)線發(fā)射信號(hào)給總部，提醒回收垃圾。若垃圾桶內(nèi)垃圾未滿，則下次有人靠近時(shí)垃圾桶可自動(dòng)打開(kāi)。當(dāng)垃圾桶內(nèi)垃圾清理完畢，電機(jī)恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.4語(yǔ)音模塊

本系統(tǒng)采用時(shí)ISD公司的ISD4004語(yǔ)音芯片。

ISD4004芯片介紹：ISD4004芯片采用CMOS技術(shù)，里面含有振蕩器，濾波器，放大器等，芯片的所有操作都由微控制器完成，操作命令可以通過(guò)串口通信接口送入。工作原理：ISD4004工作于SPI串行接口，本系統(tǒng)的ISD4004芯片與STM32的SPI2相接，

2.5 zigbee模塊

意義：利用穩(wěn)定性還有價(jià)格都比較理想的zigbee芯片去完成，取代傳統(tǒng)的鋪設(shè)線路。從而能夠在當(dāng)前基礎(chǔ)上搭建智慧校園節(jié)約很大成本，系統(tǒng)做大的時(shí)候利用zigbee組成無(wú)線的局域網(wǎng)，完成低成本高穩(wěn)定性的效果。此協(xié)議是一種短距離，低功耗的無(wú)線通信技術(shù)，主要特色有低成本，低功耗，低電量，穿墻性能好，通信距離可達(dá)4km，支持大量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，支持自組網(wǎng)通信，主要適合用于自動(dòng)控制領(lǐng)域比如：工業(yè)自動(dòng)化和遠(yuǎn)程控制如：智能家居方面，可以嵌入各種機(jī)械設(shè)備。該技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)如：移動(dòng)POS端、智能建材，交通，智能家居，工業(yè)自動(dòng)化、智能化建筑、等領(lǐng)域。

三、系統(tǒng)特色

1、無(wú)觸摸式開(kāi)啟：紅外感應(yīng)，自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)，一方面可以避免人的身體直接接觸，衛(wèi)生清潔，另一方面可以隔絕異味和細(xì)菌。

2、無(wú)線傳輸，實(shí)時(shí)監(jiān)控：隨時(shí)掌握各個(gè)垃圾桶的儲(chǔ)藏情況，到時(shí)打掃，省時(shí)省力。

3、利用太陽(yáng)能電池板供電： 避免因?yàn)閿嚯姸a(chǎn)生不能給系統(tǒng)供電的麻煩。

4、語(yǔ)音提示，溫馨相伴：放入垃圾后有相應(yīng)的語(yǔ)音提示，垃圾入箱一小步，健康生活一大步，保護(hù)環(huán)境我們?cè)诼飞稀Ｈ诵曰?wù)，對(duì)提高環(huán)保意識(shí)很有幫助。

5、功能明確，意義非凡：通過(guò)LED不同顏色（紅黃綠）顯示垃圾箱不同存儲(chǔ)狀態(tài)

6、含有ZigBee網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，上位機(jī)報(bào)警處理，充分發(fā)揮stm32的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于傳統(tǒng)51設(shè)計(jì)的智能垃圾桶，系統(tǒng)穩(wěn)定性有很大的提高。

四、結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)分析感應(yīng)垃圾桶的市場(chǎng)規(guī)模、感應(yīng)智能垃圾箱的競(jìng)爭(zhēng)狀況、產(chǎn)品的供需求狀況以及智能感應(yīng)垃圾箱主要企業(yè)經(jīng)營(yíng)情況、智能感應(yīng)垃圾箱相關(guān)主要企業(yè)的市場(chǎng)占有率，同時(shí)對(duì)智能感應(yīng)垃圾箱的未來(lái)發(fā)展做出科學(xué)的預(yù)測(cè)。通過(guò)多年的追蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)外目前暫時(shí)還尚未出現(xiàn)達(dá)到類似功能的智能垃圾箱。

盡管智能垃圾箱這個(gè)概念很早就有提出，但真正達(dá)到要求滿足生活需要的很少，并且隨著生活節(jié)奏的加快，很多人都不愿花時(shí)間隨時(shí)監(jiān)控垃圾桶的存儲(chǔ)情況，不能從根本上解決這一問(wèn)題。次垃圾管理系統(tǒng)，在培養(yǎng)人們的垃圾入箱的意識(shí)，有著極大促進(jìn)作用。同時(shí)在智慧校園，智慧城市建設(shè)方面有著巨大市場(chǎng)潛力。