摘 要本设计采用STM32微处理器来作为主控，设计了一款智能垃圾桶系统。本系统在核心控制方面主要以STM32微处理器芯片作为关键核心，根据每一个目标功能的要求，分别设计了相对应的步进电机拖动电路、LCD1602显示电路、ULN2003步进电机驱动电路、蜂鸣器电路、红外检测电路和ESP8266型WiFi电路等功能模块。本课题采用了C语言来编写代码，完成了对智能垃圾桶系统主程序、报警子程序、步进电机转动子程序、液晶显示子程序、无线数据收发子程序等一些部分的分别设计，使它与每一个目标功能都相对应，采用软硬件联调的方式将目标代码下载到STM32微处理器中进行工作执行。经过实物的制作和功能测试，该系统基本实现了预期功能，可以被广泛地应用于智能家居场合，具有较高的实用价值和应用前景。
目录
一、 引言 1
（一） 发展背景 1
（二） 国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 整体方案设计 2
（一） 原理框图 2
（二） 模块电路功能 2
三、 系统硬件设计 3
（一） 主控电路设计 3
（二） 垃圾桶前方人体检测电路设计 4
（三） 垃圾桶显示电路设计 5
（四） 垃圾桶盖启闭电路设计 6
（五） 手机APP遥控通信电路设计 8
四、 系统软件设计 10
（一） 主程序流程设计 10
（二） 垃圾桶前方人体检测子程序流程设计 11
（三） 垃圾桶显示子程序流程设计 11
（四） 垃圾桶盖启闭子程序设计 12
（五） 手机APP遥控通信子程序流程设计 13
五、 实物功能调测 16
（一） 实物制作 16
（二） 功能调测 16
总结 19
参考文献 20
致 谢 21
附录一 原理图 22
附录二 PCB图 23
附录三 元件列表 24
引言
发展背景
随着人们环境保护意识的提升，垃圾分类的重要性也被越来越多的人所了解 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: &351916072& 
。许多城市都出台了相关政策要求严格规范垃圾分类，按照垃圾品种分类，可以有效地对垃圾分类回收，实现资源再利用。伴随着突如其来的新冠疫情，无接触式垃圾是阻断病菌传播途径的方式之一。
然而，一场突如其来的新冠疫情，对垃圾分类提出了新的要求，即既要分类，又要最大化的减少接触，阻断传染途径，减少卫生问题，特别是医院、商场、车站等卫生问题恶劣场合。即便是普通家庭，伴随着家居环境的优化与人们生活质量提高，智能垃圾桶产品的需求量也与日俱增。
鉴于上述分析，倘若能借助单片机技术和传感器技术，完成一款智能垃圾桶控制系统设计，能够自动检测垃圾桶前用户位置情况，并在必要的时候自动打开垃圾桶盖或者关闭垃圾桶盖，有效的提升垃圾投放的便捷性，为用户带来更好的使用体验。
国内外发展现状
目前国内外智能垃圾桶盖控制系统常常采用的技术主要有红外感应式、热释电感应式等方式，如表1所示。其中红外感应式能够实现对垃圾桶前方的感应距离做到精准控制，而热释电检测方式则无法保证精确距离。
表1 智能垃圾桶分类
类型
红外感应式
热释电感应式
手动启闭方式
优点
能够精准感应，启闭灵活
成本低
成本低
缺点
容易受到强光干扰
无法保证感应距离，容易失控
容易带来卫生问题
本文主要研究内容
针对上述分析，本文的主要研究内容包括：确定系统的核心模块，完成电路的硬件设计与软件开发，并实现以下预期功能：
能够实现垃圾桶的液晶显示功能。
能够实现对垃圾桶前方是否有人进行检测；
能够实现手机APP遥控功能；
能够实现对垃圾桶盖的拖动功能。
整体方案设计
原理框图
对照本课题的研究目标，系统拟采用模块化电路设计的思路，将整个智能垃圾桶控制系统分为STM32微处理器最小系统、LCD1602液晶显示电路、ULN2003步进电机驱动电路、有源蜂鸣器电路、ESP8266型WiFi通信电路步进电机拖动电路、和红外线传感器电路，几个模块之间的逻辑关系如图1所示。


图1 智能WiFi垃圾桶系统框图设计
模块电路功能
系统选用了红外对传感器来构建检测电路，它能够通过高低电平接口来与微处理器进行数据交互。最终实现对垃圾桶前方人体检测功能。
系统选用了ESP8266型WiFi模块来构建手机APP遥控，它能够通过串口来与微处理器进行数据交互。最终实现无线网络数据的收发功能。
系统选用了红外对传感器来构建显示电路，它能够通过并行接口来与微处理器进行数据交互。最终实现数据显示功能。
系统选用了步进电机来构建垃圾桶盖的启闭电路，它能够通过并行接口来与微处理器进行数据交互。最终实现对垃圾桶盖的开启关闭自动控制。
系统硬件设计
主控电路设计
STM32微处理器简介
本课题设计的这款智能垃圾桶控制系统各项功能指标已经得到确立，为了可以将各项指标达到性能最大化，本课题拟将使用STM32微处理器来构建核心部分，其内部搭配了其他一些性能灵活的外围电路模块，如十六位定时器、管脚资源、串口接口以及总线管理器等部分，STM32微处理器选用的是FLASH来实现程序代码存储，存储性能能够高达512K字节，临时数据存储机制选用的是RAM存储器，存储容量可以达到64k字节，在时钟信号输出方面，本课题选用的是12M的高稳定无源晶振，可以使得STM32微处理器高性能的运行在72MHz处理速度。


图2 微处理器芯片
最小系统电路设计
晶振电路输出的时钟信号频率值将基本上决定整体系统的功率消耗，考虑到这款智能垃圾桶控制系统内部使用到的每个必要电路，只要将晶振频率设置为12MHz就可，为了使得时钟信号稳定性达到最大化，本课题选用的是无源晶振，为了使得系统上电后能够立即获得时钟信号，本课题将通过两片30pF和晶振进行线路连接，实现谐振控制，以此将12MHz时钟频率信号稳定的送入到STM32微处理器的XTAL1和XTAL2两个管脚。

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