智能垃圾桶-中北大學大學生電子設計競賽-項目總結技術報告.doc

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中北大學大學生電子設計競賽 項目總結技術報告 負責人： 朱槐強 學 號： 1206044242 學 院、系： 儀器與電子學院 專 業(yè)： 電子科學與技術 聯(lián)系電話： 18734876895 E＿mail: 1172599860@qq.com 項目名稱： 智能垃圾桶 指導教師: 唐軍 2015年 3 月 29 日 一、項目參加人員、負責內(nèi)容以及技術特長： 主要人員 負責內(nèi)容 技術特長 朱槐強 論文撰寫 豐富項目經(jīng)驗，數(shù)電、模電基礎扎實 程建康 軟件編寫 熟練使用51、MSP430、MK60單片機 黃憲坤 硬件搭建 熟練各種仿真軟件以及電路板制作 二、項目背景 隨著全球智能化時代的到來，人們對生活品質的追求也日益提高，方便、舒適、時尚、智能的生活方式已經(jīng)漸漸成為人們的主流消費要求，是市場發(fā)展的必然趨勢。智能化高新行業(yè)引領市場，完全滿足消費需求。 本作品為更好地服務人們，以其可移動、更人性化的創(chuàng)意，相比市場上的普通垃圾桶，優(yōu)勢不言而喻。 三、主要研究內(nèi)容 智能垃圾桶，通過智能車體與智能垃圾桶的結合，實現(xiàn)了垃圾桶可移動的設想，智能車體以兩個直流電機為驅動，由單片機控制車體的平衡并實現(xiàn)車體的自由動作。同時在車體上安裝智能避障傳感器、藍牙通信接收模塊、以及語音模塊、通過單片機協(xié)調(diào)各模塊的功能，以實現(xiàn)智能避障，語音開蓋以及手機藍牙掌控。手機APP起主要控制作用，通過藍牙通信向單片機發(fā)送移動指令，根據(jù)指令，單片機將控制兩直流電機產(chǎn)生不同的動作，以實現(xiàn)垃圾桶前、后、左、右的狀態(tài)。 智能垃圾桶部分采用內(nèi)外嵌套兩層結構，內(nèi)部結構可拿出，方便了垃圾的傾倒，整個桶身密閉設計，桶蓋上安裝有人體紅外感應器，當手與垃圾桶達到檢測距離后，桶蓋自動打開。 四、總體思路與研究方案 1. 總體思路 作品系統(tǒng)設計原理圖如下圖：作品本身可劃分兩個部分，一個是可移動垃圾桶本身，另外一部分就是手機APP控制軟件；可移動智能垃圾桶由以下七大塊組成：語音模塊、藍牙模塊、電源模塊、電機舵機執(zhí)行機構、紅外感應模塊、避障模塊以及加速度計陀螺儀。它們共同受單片機主控制器的控制。已達到完成產(chǎn)品不同的功能。 圖 1 產(chǎn)品系統(tǒng)設計原理圖 手機上位機軟件通過藍牙通信模塊實現(xiàn)與單片機的通信，進而通過單片機實現(xiàn)對電機、舵機的控制（實質是對小車以及開關桶蓋的控制）。同時語音模塊也可以實現(xiàn)對以上的控制，雙控制方案使得我們的產(chǎn)品使用起來更加方便。小車在行進過程中加速度陀螺儀模塊不斷校準車體的平衡，從而讓小車在只有兩個輪子的支撐下而不倒。避障模塊是為防止人為控制失誤而撞到家居而設計。當避障模塊檢測到前方近距離有障礙物是便不會前行，并提醒用戶“要撞上了”。人體紅外感應模塊安裝在垃圾桶蓋邊緣。當檢測到人的手與垃圾桶達到一定距離后，便“通知”單片機，由單片機控制舵機轉動，打開桶蓋。電源模塊為整個系統(tǒng)提供能源。在設計此模塊時我們本著節(jié)能環(huán)保的目標，在實現(xiàn)系統(tǒng)供電的前提下不浪費能源。即能提高能源利用率也省去了，經(jīng)常充電的麻煩。 2. 實施方案 單片機主控制器我們選擇stm32單片機，該單片機具有資源多處理速度快等特點，完全滿足產(chǎn)品設計需求；人體紅外感應模塊我們選擇HC-SR501。該模塊可進行全自動人體感應，檢測精度高，同時具有兩種觸發(fā)方式。 使用起來更加方便，減輕了我們的設計任務。同時輔助紅外避障模塊。在不同的環(huán)境提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 加速度陀螺儀選擇MPU--6050模塊。該模塊整合了3軸陀螺儀、3軸加速器， 由主要I2C端口以單一數(shù)據(jù)流的形式，向應用端輸出完整的9軸融合演算技術InvenSense的運動處理資料庫，可處理運動感測的復雜數(shù)據(jù)，降低了運動處理運算對操作系統(tǒng)的負荷，并為應用開發(fā)提供架構化的API。在平衡控制上它是不錯的選擇。 藍牙通信模塊有主機從機之分，我們選擇的是從機模塊。該模塊配合藍牙手機使用，主要接收由藍牙手機的發(fā)來的控制信息，接收后傳給單片機，由它對信息進行處理，并作出相應的反應。 避障模塊我們選用普通的紅外避障傳感器即可滿足設計要求。 語音模塊是除藍牙外的主要控制工具，我們選用原則為該模塊可進行高精度語音識別。進而把語音指令反應給單片機。最終由單片機進行處理。 5、 主要研究結果 垃圾桶可以在維持自身平衡的前提下，接受手機的控制，實現(xiàn)前后左右停等幾項操作。當手接近垃圾桶時，桶蓋自動打開。 六、存在的問題及今后努力方向 語音識別輔助控制沒有完成，車體接受手機控制不是很靈活。程序仍需繼續(xù)調(diào)試。今后打算實現(xiàn)語音識別控制功能。并將藍牙換成WIFI無線通信，控制距離加長，更加方便實用。