智能垃圾桶-中北大学大学生电子设计竞赛-项目总结技术报告.doc

中北大学大学生电子设计竞赛项目总结技术报告负责人：朱槐强 学 号：1206044242学 院、系：仪器与电子学院专 业： 电子科学与技术 联系电话：18734876895Email: 1172599860qq.com项目名称：智能垃圾桶指导教师:唐军 2015年 3 月 29 日一、项目参加人员、负责内容以及技术特长：主要人员 负责内容技术特长朱槐强论文撰写丰富项目经验，数电、模电基础扎实程建康软件编写熟练使用51、MSP430、MK60单片机黄宪坤硬件搭建熟练各种仿真软件以及电路板制作二、项目背景 随着全球智能化时代的到来，人们对生活品质的追求也日益提高，方便、舒适、时尚、智能的生活方式已经渐渐成为人们的主流消费要求，是市场发展的必然趋势。智能化高新行业引领市场，完全满足消费需求。 本作品为更好地服务人们，以其可移动、更人性化的创意，相比市场上的普通垃圾桶，优势不言而喻。 三、主要研究内容 智能垃圾桶，通过智能车体与智能垃圾桶的结合，实现了垃圾桶可移动的设想，智能车体以两个直流电机为驱动，由单片机控制车体的平衡并实现车体的自由动作。同时在车体上安装智能避障传感器、蓝牙通信接收模块、以及语音模块、通过单片机协调各模块的功能，以实现智能避障，语音开盖以及手机蓝牙掌控。手机APP起主要控制作用，通过蓝牙通信向单片机发送移动指令，根据指令，单片机将控制两直流电机产生不同的动作，以实现垃圾桶前、后、左、右的状态。 智能垃圾桶部分采用内外嵌套两层结构，内部结构可拿出，方便了垃圾的倾倒，整个桶身密闭设计，桶盖上安装有人体红外感应器，当手与垃圾桶达到检测距离后，桶盖自动打开。 四、总体思路与研究方案1. 总体思路 作品系统设计原理图如下图：作品本身可划分两个部分，一个是可移动垃圾桶本身，另外一部分就是手机APP控制软件；可移动智能垃圾桶由以下七大块组成：语音模块、蓝牙模块、电源模块、电机舵机执行机构、红外感应模块、避障模块以及加速度计陀螺仪。它们共同受单片机主控制器的控制。已达到完成产品不同的功能。图 1 产品系统设计原理图 手机上位机软件通过蓝牙通信模块实现与单片机的通信，进而通过单片机实现对电机、舵机的控制（实质是对小车以及开关桶盖的控制）。同时语音模块也可以实现对以上的控制，双控制方案使得我们的产品使用起来更加方便。小车在行进过程中加速度陀螺仪模块不断校准车体的平衡，从而让小车在只有两个轮子的支撑下而不倒。避障模块是为防止人为控制失误而撞到家居而设计。当避障模块检测到前方近距离有障碍物是便不会前行，并提醒用户“要撞上了”。人体红外感应模块安装在垃圾桶盖边缘。当检测到人的手与垃圾桶达到一定距离后，便“通知”单片机，由单片机控制舵机转动，打开桶盖。电源模块为整个系统提供能源。在设计此模块时我们本着节能环保的目标，在实现系统供电的前提下不浪费能源。即能提高能源利用率也省去了，经常充电的麻烦。2. 实施方案 单片机主控制器我们选择stm32单片机，该单片机具有资源多处理速度快等特点，完全满足产品设计需求；人体红外感应模块我们选择HC-SR501。该模块可进行全自动人体感应，检测精度高，同时具有两种触发方式。 使用起来更加方便，减轻了我们的设计任务。同时辅助红外避障模块。在不同的环境提高了系统的稳定性。 加速度陀螺仪选择MPU-6050模块。该模块整合了3轴陀螺仪、3轴加速器， 由主要I2C端口以单一数据流的形式，向应用端输出完整的9轴融合演算技术InvenSense的运动处理资料库，可处理运动感测的复杂数据，降低了运动处理运算对操作系统的负荷，并为应用开发提供架构化的API。在平衡控制上它是不错的选择。 蓝牙通信模块有主机从机之分，我们选择的是从机模块。该模块配合蓝牙手机使用，主要接收由蓝牙手机的发来的控制信息，接收后传给单片机，由它对信息进行处理，并作出相应的反应。 避障模块我们选用普通的红外避障传感器即可满足设计要求。 语音模块是除蓝牙外的主要控制工具，我们选用原则为该模块可进行高精度语音识别。进而把语音指令反应给单片机。最终由单片机进行处理。5、 主要研究结果 垃圾桶可以在维持自身平衡的前提下，接受手机的控制，实现前后左右停等几项操作。当手接近垃圾桶时，桶盖自动打开。六、存在的问题及今后努力方向 语音识别辅助控制没有完成，车体接受手机控制不是很灵活。程序仍需继续调试。今后打算实现语音识别控制功能。并将蓝牙换成WIFI无线通信，控制距离加长，更加方便实用。