无线智能垃圾桶 论文.docx
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无线智能垃圾桶论文
2011年广东省首届大学生电子创新设计
大赛论文报告
作品：
无线智能垃圾桶
WirelessIntelligenceTrash
参赛学校：
XXXXXXXXXXXXXXX
参赛学生：
XXXXXXXXX
指导老师：
XXXX
2011年5月10日
竞赛论文原创性声明
本队员郑重声明：
所呈交的论文是本队员在导师的指导下独立完成的。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
本队员完全意识到本声明的法律后果由本队员承担。
作者签名：
XXX、XXX、XXX日期：
2011年5月10日
摘要
针对目前紧张的生活方式，人们越来越注重于娱乐休闲的生活方式，提出一种基于PIC18系列单片机为核心控制器的娱乐休闲方式。
设计了智能垃圾桶的移动装置，智能垃圾桶无线遥控装置，智能垃圾桶感应式开盖装置，智能垃圾满载提醒装置，太阳能充电，智能寻光装置。
通过遥控装置控制垃圾桶行走就像儿时玩遥控玩具车的乐趣，感应式开盖避免了使用者与垃圾桶的直接接触即方便又卫生。
在能源方面采用太阳能电池板对内部的蓄电池充电符合当今社会的环保主题，同时为了应对复杂的天气变化还附加了市电充电的功能。
关键词：
PIC18F452遥控寻光感应太阳能
Inviewofthepresenttensewayoflife,peoplepaymoreandmoreattentiontointhewayoflife,entertainmentandleisureisproposedbasedonPIC18seriesmicrocontrollerasthecorecontrollerentertainmentleisure.Designthemobiledevice,thetrashbinswirelessremotecontroldevice,binsinductiveopencoverdevice,thegarbagecarryingreminddevice,solarcharging,intelligentsearchlightdevice.Throughtheremotecontroldevicecontroltrashcanwalklikeachildhoodplayingthepleasureofremotecontroltoycar,inductiveopencoveravoideddirectcontactwithgarbagecanuserisconvenientandhealth.Usingsolarpanelsonenergyofinternalbatteryaccordwithenvironmentalthemeintoday'ssociety,homingdevicemakesthelightmoreperfect.
Keywords:
PIC18F452remoteSearchlightinductionsolar
前言
目前市场上居家用的垃圾桶都是固定在某个位置的普通垃圾桶，可移动性差。
随着人们生活质量的不断提高，人们对于构造舒适休闲的生活的观念不断的加强。
因此出现了感应式开盖的垃圾桶，从而避免了人与垃圾桶直接接触的机会。
但垃圾桶更加人性化的领域还是空缺。
现代社会，环保、健康、娱乐、低碳日益受到重视，低碳产品的推广日益受到瞩目，而我们这个设计结合了以上的种种。
当用户劳累了一天回到家里都不怎么想动了，这时如果要扔垃圾的话拿起旁边的遥控器一按，垃圾桶就会自动去到用户旁边。
垃圾桶运动的过程中自动避障不会与家具发生碰撞，垃圾桶采用感应自动开盖，避免了人与垃圾桶的直接接触，使用起来方便且卫生。
而内部电池的充电则由充电站负责，充电站采用了市电，和太阳能电池板灵活切换的方式充电。
垃圾桶供电采用的是12V低压的蓄电池，安全可靠，极具推广价值。
可应用于客厅，书房等领域。
1总体方案设计
1.1设计思路
设计一款具有可定向寻找控制者的移动垃圾桶，该垃圾桶可以用遥控进行控制、可定向寻找且具有防止人为操作失误导致垃圾桶与家具发生碰撞的功能，为了减少用户与垃圾桶直接接触的次数，垃圾桶具有感应式开盖、关盖和满载自动报警的功能。
还具有自动寻找充电站，电量饱满时在充电站附近待命，电量过低时自动充电。
充电站具有太阳能和市电自动转换功能，当太阳能不能满足充电时，自动转换到市电充电。
最终做到节能、环保、智能、便捷等。
1.2方案设计
该垃圾桶通过遥控控制单片机的前进、后退，左转、右转。
也可以一键定向寻找，只要对着垃圾桶按一下定向键，垃圾桶就会自动寻到用户的位置，并来到用户的旁边（垃圾桶过来过程遥控对向垃圾桶），这时再按一下定向键垃圾桶就停止运动，待使用者用扔完垃圾后，只需按一下返回键，垃圾桶就自动回到充电站附近继续待命。
红外线传感器的作用是当垃圾桶在用户操作失误将要撞到家具的时候给中央控制系统发出信号，控制系统即使垃圾桶停止前进。
当用户要扔垃圾时靠近垃圾桶，垃圾桶顶部的感应器向控制器发出信号，然后控制器控制垃圾桶开盖，微动开关的作用是当垃圾桶盖完全打开的时候向控制系统发出信号，控制系统检测到信号的时候即控制拉盖电机停止工作。
当垃圾满了之后垃圾桶盖没有到位即装在垃圾桶盖边缘的微动开关没有闭合，这时控制系统发出满载提醒。
垃圾桶由内部蓄电池提供，当蓄电池的电能显示不足时，垃圾桶自动充电。
定向寻找
图1系统总控制图
图2程序框图
1.3单元模块设计
设计可划分为电源模块，底部结构（行走模块），避障模块，无线遥控模块，电机控制桶盖部分，自动寻操控者模块，寻充电站充电模块。
1.3.1电源模块
内部由蓄电池供电，主要由太阳能电池板进行充电，体现新时代低碳生活。
但是如果在特殊的情况下，比如连绵几天的阴雨天气，这时阳光强度低太阳能电池满足不了需求时就转为市电进行充电。
这样的设计既环保又能满足用户的需求。
考虑到垃圾桶在运行时的稳定性，本设计采用了电压的稳压模块，同时在调试的过程中考虑到L298会用到12V电源，和5V单片机电源，所以在调试过程中我们选择了蓄电池提供的电源经过L7812将电压稳定到12V后直接给电机供电，然后采用一片L7805把电压稳定在5V，给单片机和其他模块供电，其中L7812有二极管来防止回流。
图3电源电路图
1.3.2底部结构（行走模块）
考虑到垃圾桶必须能够前进、后退、停止、行走时整体平稳、并能够灵活转向，最终选择了四轮的地盘，后轮为驱动轮。
当左轮车速度高于右边电机的速度时，小车右转，反之左转。
在垃圾桶前进时，左右两驱动轮与前面两个万向轮形成四支点支撑，从而使整体结构平稳。
图4驱动电路图
1.3.3避障模块
当使用者控制垃圾桶往目的地前进时可能会因为误操作导致垃圾桶与家具或其它东西碰撞，因此在垃圾桶的前端安装了四个红外线传感器，当传感器探测到前方有障碍物时，控制系统做出判断，强制让垃圾桶后退，从而避免垃圾桶与障碍物发生碰撞。
图5避障电路图
1.3.4无线遥控模块
在垃圾桶底部安装了无线接收模块，当遥控器里的按键被按下，遥控器向接收模块发射信号，无线模块就在相对应的端口输出高电平，然后单片机扫描到高电平并做出相应的控制。
从而实现了遥控前后左右行走的功能，这样就可以让使用者像玩摇控车一样的玩垃圾桶。
图6无线发射模块电路原理图
图7无线接收模块电路原理图
1.3.5定向寻找控制者
当用户想快速扔垃圾时，只需按下定向寻找键，垃圾桶就会迅速寻找控制者的位置，并来到控制者的旁边，它在通往控制者的过程中，会自动避障。
使用完垃圾桶后，按一下返回键它就会自动回到待命点继续待命，听候你的使唤。
图.8定向寻找示意图
1.3.6电机控制桶盖部分
当用户需要扔垃圾的时候，只要把手靠近垃圾桶时垃圾桶盖上的传感器感应到就自动打开，减少了人与垃圾桶的直接接触的机会，既卫生又方便。
实现的原理是在垃圾桶盖的前部安装红外线传感器，当人进入感应器感应的区域时，感应器输出低电平，然后这个信号传输到单片机I/O口，单片机就控制负责这个模块的电机工作，从而把盖子打开。
当然离开那个区域后延时一秒就会自动合上盖子。
图9拉盖电机驱动电路图
1.3.7寻充电站模块
该模块采用了两个光电开关安装在垃圾桶的左右。
工作原理：
当垃圾桶在充电区域内时，它左右两边的光电开关感应到左右两边的墙壁，然后小车沿着墙壁行走，这时由左右两边的两个光电开关控制垃圾桶与墙壁保持平等前进。
最后垃圾桶前面的光电开关感应到前面有障碍物时，原地旋转90度后继续前进，直至找到充电站并与充电触片接触并进行充电为止，同时垃圾桶停止工作。
图10感应器安装位置示意图
1.3.8充电站模块
充电站采用了太阳能充电和市电充电两种方式灵活切换。
当太阳能电池板的输出功率到达要求时就用太阳能电池板充电，反之用蓄电池充电器充电。
实现的原理是由单片机通过电压检测电路检测太阳能电池板的输出电压作为依据控制相应的硬件电路。
充电站与垃圾桶之间有弹性接触片，当垃圾桶上的触片与充电站的触片接触后，垃圾桶里面的继电器内部常开开关闭合同时电池停止对桶内部电路的供电，垃圾桶停止工作且静止充电。
图11充电站电路图
2系统调试
2.1遥控控制
按下遥控器A，垃圾桶向前行走
按下遥控器B，垃圾桶后退
按下遥控器C，垃圾桶左转
按下遥控器D，垃圾桶右转
先按B再按C，垃圾桶后退左转
先按B再按D，垃圾桶后退右转
按下定向键，垃圾桶自动抵达控制者旁边
按下返回键，垃圾桶自动回到充电站附近
2.2物体靠近垃圾桶盖时垃圾桶自动开盖。
3创新点
1、根据调查，市场上垃圾桶的设计无论从外观上还是功能上都在不断的完善，甚至已经具备感应式开盖，但是可以用遥控控制行走且有防碰撞功能的垃圾桶还没有出现，本作品走在市场的前列。
2、在娱乐与实用方面有所结合，它既可以当摇控玩具车一样玩，也可以自动走到你跟前让你方便地扔掉手上的垃圾。
它绝对满足了21世纪人们所要求的一物多用化。
3、低电的时候垃圾桶会自动寻找充电站充电，并且充电站有防过充保护。
4、太阳能板充电技术早已趋向成熟了，但是把太阳能充电技术应用于垃圾桶的的充电系统中也属首创。
充电站不仅利用了太阳能，同时考虑到产品的实用性采用了太阳能和市电灵活切换充电的方式。
4设计总结
通过参加首届大学生电子创新大赛，我们在老师的指导下，积极的深入到竞赛的项目中，查阅相关学科国内外的最新文献资料，接触学科发展前沿，开阔了我们的视野，激发了我们对学科专业知识的学习与研究的兴趣。
我们带着问题去学习、思考以及动手操作，从项目的设计方案、具体实施都必须独立思考，变被动的学习转变为主动学习，有助于提高我们创造性思维。
比赛为个性化发展提供了平台。
同时，小组成员必须分工协作，统筹兼顾，共同努力，才能共同完成项目，这样使我们的组织协调能力，合作精神得到了很大的提高。
比赛过程中，在指导老师细心的指导，分享他的经验，并和我们一起探讨解决问题的方法，使我们在解决问题的过程中走少了很多弯路。
非常感谢指导老师的辛勤付出。
5参考文献
1何立民,单片机应用系统设计,北京:
航天航空大学出版社
2李广弟,单片机基础,北京:
北京航空航天大学出版社,2001年
3何希才,新型实用电子电路400例,电子工业出版社,2000年
4赵负图,传感器集成电路手册,第一版,化学工业出版社,2004年
5陈伯时,电力拖动自动控制系统,第二版,北京:
机械工业出版社,2000年6月
6张毅刚,彭喜元,新编MCS-51单片机应用设计,第一版,哈尔滨工业大学出版社,2003年
7张明峰,PIC单片机入门与实战,北京航天航空大学出版社，2004年
附录
附录1系统操作说明
按下遥控器A，垃圾桶向前行走
按下遥控器B，垃圾桶后退
按下遥控器C，垃圾桶左转
按下遥控器D，垃圾桶右转
先按B再按C，垃圾桶后退左转
先按B再按D，垃圾桶后退右转
附录2元器件明细表：
序号
名称
型号
1
单片机
PIC18F452
2
发射芯片
PT2272
3
接收芯片
PT2262
4
光电开关
红外感应器
5
减速电机
空心杯减速电机
6
微动开关
7
稳压二极管
12V
8
稳压管
L7805
9
蓄电池
12V1.3AH
10
电机驱动芯片
L298
调试仪器
12
直流稳压电源
13
数字万用表
14
附录3程序（部分）
#include"pic18.h"
#include"h.h"
#include"init.h"
#include"interrupt.h"
#include"delay.h"
#include"YD.h"
#include"key.h"
/*
__CONFIG（1,0x2200）;
__CONFIG（2,0x0f0e）;
__CONFIG（3,0x0100）;
__CONFIG（4,0x0081）;
*/
/*************主函数***********************=/
voidmain（）
{
TRISA=0;
TRISB=0XFF;
TRISC=0;
TRISD=0XF0;
PORTA=0;
PORTB=1;
PORTC=0;
PORTD=0XF0;
init（）;//初始化
while
（1）
{
key（）;
if（y==1）
{
TMR0ON=1;//启动定时器
intnum=0;//延时清零
PORTA=~PORTA;
y=0;//开盖标志位清零
}
if（intnum==25）
{
intnum=0;
RD1=!
RD1;
if（kgai==0）
{
for（j=190;j>0;j--）
for（i=800;i>0;i--）
{
ENK=1;
INK=0;//关盖
}
}
w=1;//垃圾溢满警告标志位
TMR0ON=0;//关闭定时器
ENK=0;//关盖停止
PORTA=~PORTA;
}
}
}
附录4作品实物图
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