CN112938225A - 一种基于语音交互的智能垃圾桶控制系统及垃圾桶 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于语音交互的智能垃圾桶控制系统及垃圾桶,所述控制系统包括了语音播报模块、语音识别模块、垃圾溢出模块、人体检测模块、烟雾检测模块、金属检测模块、桶盖电路模块和单片机控制系统。人体检测模块检测到人体靠近可以自动开启垃圾桶盖,当靠近者不投垃圾说关闭口令,语音识别模块可以监测识别口令,垃圾桶盖自动关闭。当垃圾溢出模块检测到桶内垃圾已满,语音播报模块会语音提示使用者。烟雾检测模块检测桶内是否有烟雾产生。金属检测模块检测投入的有金属时,垃圾桶发出语音提示使用者。垃圾检测传感器检测到不再有垃圾投入,智能垃圾桶自动关闭桶盖。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾分类处理技术领域,特别是涉及一种基于语音交互的智能垃圾桶控制系统及垃圾桶。
背景技术
随着生活水平的提高我们在生活中产生的生活垃圾也越来越多,在家中、办公室、宿舍甚至是公司,垃圾的分类存放与处理都是困扰我们的一大重要问题。我国人民文化素质的提高,垃圾分类的理念也在逐步增强,大部分人对于垃圾类别的概念还不明确,使得在投放垃圾时不能合理投放。目前市场上的垃圾桶都较为简单,有些是脚踩式开桶盖,不能实现自动开合桶盖,也无法对垃圾进行初步有效的分类。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷,而提供一种基于语音交互的智能垃圾桶控制系统,本控制系统可控制垃圾桶自动开合桶盖、实现垃圾检测和语音交互。
本发明的另一方面,是提供一种基于所述控制系统的垃圾桶,具有初级分类功能。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是:
一种基于语音交互的智能垃圾桶控制系统,包括单片机控制模块,用于给所述控制系统供电的电源模块,分别与所述单片机控制模块的输入端通讯连接的金属识别模块、人体识别模块、烟雾检测模块、垃圾溢出模块和语音识别模块,以及分别与所述单片机控制模块的输出端通讯连接的语音播报模块和桶盖电路模块。
在上述技术方案中,所述单片机控制模块为型号为STC12C5A60S2的单片机。
在上述技术方案中,所述金属识别模块为M100金属传感器,所述M100金属传感器的DOUT引脚与所述单片机的P0.2引脚相连接。
在上述技术方案中,所述人体识别模块为型号为D62的光电传感器,所述光电传感器的D0引脚与所述单片机的P0.0引脚相连接。
在上述技术方案中,所述烟雾检测模块为MQ-2烟雾传感器,所述MQ-2烟雾传感器与所述单片机的P0.3引脚相连接;
所述垃圾溢出模块为红外反射传感器,所述红外反射传感器的型号为HC-SR04,所述红外反射传感器的D0引脚与所述单片机的P0.1引脚相连接。
在上述技术方案中,所述语音识别模块为LD3320语音识别模块,所述LD3320语音识别模块的RX引脚与所述单片机的P1.3引脚相连接,所述LD3320语音识别模块的TX引脚与所述单片机的P1.2引脚相连接;
所述语音播报模块为JQ6500语音播报模块,所述JQ6500语音播报模块的RX引脚与所述单片机的P3.1引脚相连接。
在上述技术方案中,所述桶盖电路模块为SG90舵机,所述SG90舵机的PWM引脚与所述单片机的P1.4引脚相连接。
本发明的另一方面,一种垃圾桶,包括桶体、桶盖和所述的控制系统。
在上述技术方案中,还包括翻转板,所述翻转板位于桶体内顶部且由分类电机驱动转动,所述桶体内设置顶部开口的金属类垃圾分桶和非金属类垃圾分桶,所述翻转板位于所述金属类垃圾分桶和非金属类垃圾分桶之间的正上方位置,所述金属识别模块位于所述翻转板的一侧,所述分类电机与所述单片机控制模块通讯连接。
在上述技术方案中,所述金属类垃圾分桶和非金属类垃圾分桶的顶部均固定一垃圾溢出模块。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1.本发明不仅可以降低垃圾投放时间还可以对垃圾进行有效分类实现可用资源的回收。对于环境的优化建设很有意义而且能够实现劳动力的节约,投放方便,可实现垃圾的初步分类,对社会的发展有深远意义。
2.本发明的智能垃圾桶可以自动开启桶盖方便投入;进行语音播报提示和识别指令;检测金属物,防止资源浪费;检测烟雾,发出语音报警防止事故发生,安全投放垃圾;使用的单片机控制系统以及底层电路设计价格低廉性能稳定,有效减小垃圾桶的设计成本,支持大规模使用。
3.金属类垃圾分桶和非金属类垃圾分桶以及翻转板的设置,实现了垃圾初级
附图说明
图1为本发明语音播报模块功能流程图。
图2为本发明人体检测模块功能流程图。
图3为本发明烟雾检测模块功能流程图。
图4为本发明金属物检测模块功能流程图。
图5为本发明系统设计结构图。
图6是实施例4的布置位置图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
一种基于语音交互的智能垃圾桶控制系统,包括单片机控制模块,用于给所述控制系统供电的电源模块,分别与所述单片机控制模块的输入端通讯连接的金属识别模块、人体识别模块、烟雾检测模块、垃圾溢出模块和语音识别模块,以及分别与所述单片机控制模块的输出端通讯连接的语音播报模块和桶盖电路模块;
其中所述金属识别模块用于识别垃圾中是否有金属,所述人体识别模块用于监测是否有人靠近,所述烟雾检测模块用于监测垃圾桶内是否有烟雾,所述垃圾溢出模块用于检测垃圾桶内垃圾是否装满,所述语音识别模块用于监测识别口令语音,所述语音播报模块用于播放语音播报,所述桶盖电路模块用于驱动垃圾桶的桶盖开启和关闭。
金属识别模块检测到拉入垃圾中含有金属时,或者烟雾检测模块检测到垃圾桶内有烟雾时,或者垃圾溢出模块检测到垃圾装满时,将相关检测信息反馈给所述单片机控制模块,单片机控制模块对所述语音播报模块发出指令进行相关语音播报。
具体的,金属识别模块识别到金属时,语音播报模块进行金属投入播报有利于垃圾分离处理,减少错投,减少投入者的可用财产损失,当烟雾检测模块检测到烟雾时,语音播报模块进行播报进行报警,防止火灾产生,实现垃圾安全处理。垃圾溢出模块检测到垃圾装满时,语音播报模块进行播报提示桶内垃圾已满。如此实现有效的垃圾投放安全便捷和垃圾分类回收。
人体检测模块,能够监测和识别到是否有人靠近垃圾桶。首先人体检测模块将是否有人靠近的信息反馈到单片机控制系统,然后单片机控制系统控制桶盖电路模块进行相关动作,人体靠近时,桶盖电路模块驱动垃圾桶的桶盖开启。
所述语音识别模块可对相关指令的关键词进行识别,比如“开盖”、“闭盖”等,语音识别模块将识别出的指令发送给单片机控制系统控,单片机控制系统控控制桶盖电路模块进行相关动作。
首先单片机控制系统查收是否有开启和关闭桶盖的信息,然后控制桶盖电路模块实现自动开启和关闭垃圾桶盖,防止垃圾的外泄造成环境污染。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上,对各模块的型号进行优化。
所述单片机控制模块为型号为STC12C5A60S2的单片机。
作为优选方式,所述金属识别模块为M100金属传感器,所述M100金属传感器的DOUT引脚与所述单片机的P0.2引脚相连接。
作为优选方式,所述人体识别模块为光电传感器,更具体的光电传感器的型号为D62,所述光电传感器的D0引脚与所述单片机的P0.0引脚相连接。光电传感器响应时间非常短,使用寿命长,光电传感器的探测距离可以调节,当在传感器有效的范围内有人体时,光电传感器将光信号转换为电信号,并反馈到单片机控制系统,单片机控制系统调配桶盖电路进行相应的动作。
作为优选方式,所述烟雾检测模块为MQ-2烟雾传感器,所述MQ-2烟雾传感器与所述单片机的P0.3引脚相连接。使用MQ-2型号的烟雾传感器,相应时间快、寿命长、稳定性好及灵敏度高。如图3是烟雾检测模块的设计图,首先检测桶内是否产生烟雾,然后将信号反馈到单片机控制系统,单片机控制系统控制相关模块进行工作。
作为优选方式,所述垃圾溢出模块为红外反射传感器,更具体的所述红外反射传感器的型号为HC-SR04,所述红外反射传感器的D0引脚与所述单片机的P0.1引脚相连接。红外反射传感器能够对桶内空间进行实时监测,当装入的垃圾溢满时,溢出模块的信号会反馈到单片机控制系统,单片机控制系统控制相关模块进行动作。
作为优选方式,所述语音识别模块为LD3320语音识别模块,所述LD3320语音识别模块的RX引脚与所述单片机的P1.3(RX2)引脚相连接,所述LD3320语音识别模块的TX引脚与所述单片机的P1.2(XT2)引脚相连接,使用LD3320语音识别模块,该模块为非特定人语音识别模块不需要用户进行语音训练,通过串口的方式和单片机进行通信,可以动态编写识别关键词的列表,对所需关键词进行识别。
作为优选方式,所述语音播报模块为JQ6500语音播报模块,所述JQ6500语音播报模块的RX引脚与所述单片机的P3.1(TX1)引脚相连接,所述LD3320语音识别模块的TX引脚与所述单片机的P3.0(RX1)引脚相连接,使用JQ6500语音播报模块,通过简单的串口通信方式即可进行播放特定语音播报,如图1是语音播报模块的设计。首先检测投入垃圾是否有金属或者桶内有烟雾产生或者桶内垃圾已满,然后将反馈传到单片机控制系统,单片机控制系统对语音播报模块发出指令进行相关语音播报。
作为优选方式,所述桶盖电路模块为SG90舵机(9克舵机),所述SG90舵机的PWM引脚与所述单片机的P1.4引脚相连接。
实施例3
一种包括如实施例1或实施例2所述控制系统的垃圾桶。
垃圾桶包括桶体和桶盖,电路模块驱动桶盖开关。桶盖和桶盖电路模块可采用一体机构的开合门模块。
语音播报模块,单片机控制模块,烟雾检测模块可集成于桶盖上。
实施例4
为了使得金属探测器在探测后,垃圾桶能够进行初步分类,本实施例在实施例3的基础上增加翻转板,所述翻转板位于桶体内顶部且由分类电机驱动转动,所述桶体内设置顶部开口的金属类垃圾分桶和非金属类垃圾分桶,所述翻转板位于所述金属类垃圾分桶和非金属类垃圾分桶之间的正上方位置,所述金属识别模块位于所述翻转板的一侧,所述分类电机与所述单片机控制模块通讯连接。
金属识别模块既可以固定于桶盖下方,也可以固定于桶体内壁上,所述分类电机可采用型号为JGY-2430的电机,连接单片机的任意IO引脚即可。
桶盖开启后,将垃圾置于翻转板上,当金属识别模块检测到拉入垃圾中含有金属时,将检测信号传递给单片机控制模块,单片机控制模块驱动分类电机转动,翻转板朝向金属类垃圾分桶一侧,垃圾滑入至金属类垃圾分桶内,当金属识别模块未检测到拉入垃圾中含有金属时,单片机控制模块驱动分类电机转动,翻转板朝向非金属类垃圾分桶一侧,垃圾滑入至非金属类垃圾分桶内。
更进一步的,所述金属类垃圾分桶和非金属类垃圾分桶的顶部均固定一垃圾溢出模块,保证每一个垃圾桶内溢出时,都能发出满溢信号。
为了易于说明,实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语,用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是,除了图中示出的方位之外,空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如,如果图中的装置被倒置,被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此,示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位),这里所用的空间相对说明可相应地解释。
而且,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来,而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于语音交互的智能垃圾桶控制系统,其特征在于,包括单片机控制模块,用于给所述控制系统供电的电源模块,分别与所述单片机控制模块的输入端通讯连接的金属识别模块、人体识别模块、烟雾检测模块、垃圾溢出模块和语音识别模块,以及分别与所述单片机控制模块的输出端通讯连接的语音播报模块和桶盖电路模块。
2.如权利要求1所述的基于语音交互的智能垃圾桶控制系统,其特征在于,所述单片机控制模块为型号为STC12C5A60S2的单片机。
3.如权利要求2所述的基于语音交互的智能垃圾桶控制系统,其特征在于,所述金属识别模块为M100金属传感器,所述M100金属传感器的DOUT引脚与所述单片机的P0.2引脚相连接。
4.如权利要求2所述的基于语音交互的智能垃圾桶控制系统,其特征在于,所述人体识别模块为型号为D62的光电传感器,所述光电传感器的D0引脚与所述单片机的P0.0引脚相连接。
5.如权利要求2所述的基于语音交互的智能垃圾桶控制系统,其特征在于,所述烟雾检测模块为MQ-2烟雾传感器,所述MQ-2烟雾传感器与所述单片机的P0.3引脚相连接;
所述垃圾溢出模块为红外反射传感器,所述红外反射传感器的型号为HC-SR04,所述红外反射传感器的D0引脚与所述单片机的P0.1引脚相连接。
6.如权利要求2所述的基于语音交互的智能垃圾桶控制系统,其特征在于,所述语音识别模块为LD3320语音识别模块,所述LD3320语音识别模块的RX引脚与所述单片机的P1.3引脚相连接,所述LD3320语音识别模块的TX引脚与所述单片机的P1.2引脚相连接;
所述语音播报模块为JQ6500语音播报模块,所述JQ6500语音播报模块的RX引脚与所述单片机的P3.1引脚相连接。
7.如权利要求2所述的基于语音交互的智能垃圾桶控制系统,其特征在于,所述桶盖电路模块为SG90舵机,所述SG90舵机的PWM引脚与所述单片机的P1.4引脚相连接。
8.一种垃圾桶,其特征在于,包括桶体、桶盖和如权利要求1-7中任一项所述的控制系统。
9.如权利要求8所述的垃圾桶,其特征在于,还包括翻转板,所述翻转板位于桶体内顶部且由分类电机驱动转动,所述桶体内设置顶部开口的金属类垃圾分桶和非金属类垃圾分桶,所述翻转板位于所述金属类垃圾分桶和非金属类垃圾分桶之间的正上方位置,所述金属识别模块位于所述翻转板的一侧,所述分类电机与所述单片机控制模块通讯连接。
10.如权利要求9所述的垃圾桶,其特征在于,所述金属类垃圾分桶和非金属类垃圾分桶的顶部均固定一垃圾溢出模块。
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