CN113978960A - 智能分类垃圾桶 - Google Patents

Abstract

智能分类垃圾桶，包括垃圾传感系统、自动开合系统、控制器以及多个垃圾箱；所述垃圾传感系统与控制器电连接，所述自动开合系统与控制器电连接；所述垃圾传感系统对投入的垃圾进行类型感应并将类型感应结果发送到控制器，所述控制器根据垃圾传感系统的类型感应结果控制自动开合系统对相应的垃圾箱进行开合控制。实现了垃圾箱的自动开闭盖功能、自动检测金属功能、自动检测干、湿垃圾功能，简化垃圾分类使所有人都能明白垃圾如何分类，有效回收利用资源，同时减少人与垃圾桶的接触。

Description

智能分类垃圾桶

技术领域

本发明涉及垃圾分类回收领域，特别是智能分类垃圾桶。

背景技术

随着垃圾产量的不断上升，由垃圾而产生的环境问题也越来越严重。面对大量的垃圾废物产生的问题，世界各国正在采取有力的措施和积极的态度进行垃圾废物的科学的回收处理，回收利用有用垃圾，实现资源的重复利用，而不是停留在如何控制和销毁垃圾等这些结果问题上，为地球的可持续发展做出贡献。

随着垃圾产量的不断上升，由垃圾而产生的环境问题也越来越严重。面对大量的垃圾废物产生的问题，世界各国正在采取有力的措施和积极的态度进行垃圾废物的科学的回收处理，回收利用有用垃圾，实现资源的重复利用，而不是停留在如何控制和销毁垃圾等这些结果问题上，为地球的可持续发展做出贡献。近年来韩国、欧美、日本等发达国家已陆续实行垃圾分类政策，但垃圾分类主要依靠于人工分拣，且消耗人力物力高，分类过程十分繁琐。

我国是个金属大国，金属涉及生产方面，因此极大需求金属，由于受到垃圾分类的影响，我国当前对废旧金属的回收利用率并没有达到预期期望值，因此金属的回收渠道必须专门分类为废物分类。从总体的垃圾分类形式来看，目前国内在各个城市乡村，街头小巷的垃圾桶虽然设置了不同类型的垃圾桶，但由于垃圾分类知识普及还未完善，分类效果并没有想象中的完美。同时，也会常常会看到垃圾桶明明已经装满满，但是还会有人朝垃圾桶里扔垃圾，结果就是桶的周围七零八落垃圾，很不卫生。各个国家虽然都已经开始把目光放在研究、研发一种能够自动进行垃圾分类的垃圾桶，但成品寥寥无几，再加上造价不菲；我国幅员辽阔，智能分类垃圾桶很难做到大规模地运用。本文目的是设计一种能够自动分类各种垃圾，如：金属垃圾、干垃圾、湿垃圾的垃圾桶，并且能在垃圾桶已满时提示箱内以满，不打开桶盖，从而使得废旧金属利用率得到提升，为不了解垃圾分类的人提供了便利，为城市的发展、可持续发展做出贡献。

从当今的发展形势来看，我国的人口在不断的增长，且人民生活质量方面也在不断的提高，随之而来的问题就是：城市所产生的生活垃圾正在以每年5％～10％的速度在攀升，垃圾处理问题一直是城市的大难题，垃圾的大量产生严重影响着可持续发展，垃圾的堆积与不当处理也影响到人们的生活环境以及身心健康。有关报道指出，我国这些年的垃圾堆积所消耗的土地面积多达4.3亿平方米，垃圾堆积量已然上升到60多亿吨，就仅仅只是城市产生垃圾都在以每年1.5亿吨的速度增长，许多城市没有合适的办法以及合理的场所处理垃圾，更何况还要算上乡镇的垃圾。虽然也推出了将垃圾卫生环保填埋、利用垃圾产生电能等技术支持，为解决垃圾问题做出贡献。但还有一项垃圾问题没有得到很好地解决，问题是垃圾的分类收集和回收再利用。

垃圾桶是一座城市必不可少的一部分，给人们如何处理垃圾提供一个定点，垃圾桶的作用是保证一个区域的整洁，美化环境，回收垃圾。但再怎么说，垃圾桶终究只是一个容器，容器也会有限度，如何在有限容量内最大成分的利用，就是分类垃圾桶的主要目的，很多垃圾都具有回收再利用的价值，这是可持续发展所倡导的。例如，回收1吨废纸可生产好纸800公斤，可以少砍17棵大树，可节约一半以上的造纸能源，减少35％的水污染；一吨废塑料经过回收加工精炼，可变成600公斤左右的汽油和柴油；用废玻璃回收玻璃，节省石英砂、碱等原料，还能节约能源，用废金属冶炼金属，大大节约能源消耗，减少空气污染，像一些厨余垃圾如果皮、菜叶、蛋壳等，可以采用堆肥发酵法加工，使之变成环保的绿色肥料。废物的回收利用在技术上并不困难，但由于废物处理和混合积累成为垃圾，废物回收至关重要。它可以节省金钱和时间在国家的废物处理，它也把废物变成宝藏，节省资源，也提高了人们的素质。然而就目前来说，我国的垃圾分类普及率并不高，因此需要一个能智能分类的自动化垃圾桶，既能对垃圾进行分类，给扔垃圾的人们普及垃圾分类知识，又能做到自动开关，减少人与垃圾桶的接触。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供智能分类垃圾桶，实现了垃圾箱的自动开闭盖功能、自动检测金属功能、自动检测干、湿垃圾功能，简化垃圾分类使所有人都能明白垃圾如何分类，有效回收利用资源，同时减少人与垃圾桶的接触。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

智能分类垃圾桶，包括垃圾传感系统、自动开合系统、控制器以及多个垃圾箱；所述垃圾传感系统与控制器电连接，所述自动开合系统与控制器电连接；所述垃圾传感系统对投入的垃圾进行类型感应并将类型感应结果发送到控制器，所述控制器根据垃圾传感系统的类型感应结果控制自动开合系统对相应的垃圾箱进行开合控制。

进一步，所述垃圾传感系统包括干湿垃圾感应器以及金属垃圾感应器；所述干湿垃圾感应器对投入的垃圾进行湿度检测来判断投入的垃圾为干垃圾还是湿垃圾；所述金属垃圾感应器对投入的垃圾进行金属检测来判断投入的垃圾是否为金属垃圾。

进一步，所述智能分类垃圾桶还包括接近传感器；所述接近传感器对是否有人接近垃圾箱进行感应并将接近感应结果发送到控制器；所述接近传感器感应到有人接近垃圾箱后控制器控制垃圾传感系统工作。

进一步，所述接近传感器判断信号感应范围内有人与否以及是否要投放垃圾，如果有，由控制器控制垃圾传感系统工作并根据垃圾传感系统的类型感应结果控制自动开合系统打开相应的垃圾箱，控制器再经过5s延时后控制自动开合系统关闭相应的垃圾箱。

进一步，所述接近传感器为红外传感器。

进一步，所述智能分类垃圾桶还包括箱满感应器；所述箱满感应器对垃圾箱是否箱满进行感应并将箱满感应结果发送到控制器。

进一步，所述智能分类垃圾桶还包括显示系统，所述显示系统与控制器电连接，所述控制器控制显示系统显示类型感应结果和垃圾箱的开合结果。

进一步，所述显示系统包括lcd屏幕。

进一步，所述控制器为STC89C52单片机。

进一步，所述干湿垃圾感应器为湿度传感器。

本发明的有益效果是：

实现了垃圾箱的自动开闭盖功能、自动检测金属功能、自动检测干、湿垃圾功能，简化垃圾分类使所有人都能明白垃圾如何分类，有效回收利用资源，同时减少人与垃圾桶的接触。

附图说明

图1为本发明的整体构思图；

图2为本发明的硬件电路图；

图3为本发明的电源电路图；

图4为本发明的晶振电路图；

图5为本发明的继电器驱动电路图；

图6为超声波测距传感器电路图；

图7为金属垃圾感应器电路图；

图8为红外传感器电路图；

图9为湿度传感器电路图；

图10为本发明的主程序流程图；

图11为本发明的LCD程序流程图；

图12为超声测距流程图；

图13为lm393湿度传感器电路图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一：

如图1至图13所示，智能分类垃圾桶，包括垃圾传感系统、自动开合系统、显示系统、控制器以及多个垃圾箱；所述垃圾传感系统与控制器电连接，所述自动开合系统与控制器电连接，所述显示系统与控制器电连接；所述垃圾传感系统对投入的垃圾进行类型感应并将类型感应结果发送到控制器，所述控制器根据垃圾传感系统的类型感应结果控制自动开合系统对相应的垃圾箱进行开合控制，所述控制器控制显示系统显示类型感应结果和垃圾箱的开合结果。

所述垃圾传感系统包括干湿垃圾感应器以及金属垃圾感应器；所述干湿垃圾感应器对投入的垃圾进行湿度检测来判断投入的垃圾为干垃圾还是湿垃圾；所述金属垃圾感应器对投入的垃圾进行金属检测来判断投入的垃圾是否为金属垃圾。

所述智能分类垃圾桶还包括接近传感器；所述接近传感器对是否有人接近垃圾箱进行感应并将接近感应结果发送到控制器；所述接近传感器感应到有人接近垃圾箱后控制器控制垃圾传感系统工作并由显示系统显示接近感应结果；

所述智能分类垃圾桶还包括箱满感应器；所述箱满感应器对垃圾箱是否箱满进行感应并将箱满感应结果发送到控制器。

控制器采用STC89C52单片机，为智能分类垃圾桶的核心元件基础，主要以单片机为核心控制中心。

所述接近传感器为红外传感器。

所述自动开合系统为继电器。

所述显示系统包括lcd屏幕。

所述箱满感应器为超声波测距传感器。

所述红外传感器判断信号感应范围内有人与否以及是否要投放垃圾，如果有，由控制器控制垃圾传感系统工作并根据垃圾传感系统的类型感应结果控制自动开合系统打开相应的垃圾箱，控制器再经过5s延时后控制自动开合系统关闭相应的垃圾箱。

通过红外传感器判断信号感应范围内有人与否以及是否要投放垃圾，如果有，由控制器控制自动开合系统对相应的垃圾箱进行开合控制，并由显示系统显示“open”表示垃圾箱打开，再经过5s延时后显示系统显示“close”表示自动关闭垃圾箱，通过超声波测距传感器检测垃圾箱是否装满。

智能分类垃圾桶实现垃圾分类、提示垃圾类型、垃圾箱自动开合、箱满检测的功能。

lcd屏幕为LCD1602。

所述智能分类垃圾桶还包括电源模块，保证机器稳定、可靠运行。

所述金属垃圾感应器内部设置蜂鸣器，有金属感应时会响起，用以区分金属与非金属垃圾；

所述干湿垃圾感应器为湿度传感器，区分干、湿垃圾；

对控制器(STC89C52单片机)的软件程序为在Keil5软件中用C语言进行编程。

所述控制器电连接有按键，通过按键进行设置。

智能分类垃圾桶具有以下功能：

(1)自动开闭盖功能

红外传感器感应到有人接近垃圾箱后，控制器控制垃圾传感系统进行类型感应，控制器根据垃圾传感系统的类型感应结果控制继电器将相应的垃圾箱打开(即开盖)，经过设定的5s延迟后，控制器控制继电器将相应的垃圾箱合上(即闭盖)。

(2)自动检测金属功能

垃圾箱包括金属垃圾箱、非金属垃圾箱。

金属垃圾感应器感应垃圾是否为金属，控制器根据检测结果控制继电器相应打开金属垃圾箱或非金属垃圾箱的盖，放入不同的垃圾箱中，实现金属与非金属的分类。

(3)自动检测干、湿垃圾功能

垃圾箱还包括干垃圾垃圾箱、湿垃圾垃圾箱。

通过干湿垃圾感应器感应垃圾为干垃圾还是湿垃圾，根据检测结果控制继电器相应打开干垃圾垃圾箱或湿垃圾垃圾箱，放入不同的垃圾箱中，实现干、湿垃圾的分类。

(4)满箱检测感应功能

通过超声波测距传感器对垃圾箱内的垃圾进行超声波测距，当垃圾堆满一定高度时，达到超声波检测位置，则控制器不再控制继电器打开满箱的垃圾箱，并将垃圾箱满箱的信息显示在显示系统中。

所述智能分类垃圾桶围绕垃圾传感系统、自动开合系统、显示系统和控制器形成硬件电路，硬件电路以STC89C52单片机为核心，通过红外传感器感应是否有人接近垃圾箱，通过超声波测距传感器感应垃圾箱是否箱满，检测到有人接近垃圾箱后，由干湿垃圾感应器以及金属垃圾感应器对投入的垃圾进行类型感应，控制器根据类型感应结果在超声波测距传感器感应到垃圾箱未满的情况下控制自动开合系统打开相应的垃圾箱，并通过显示系统显示垃圾箱的状态等信息。

硬件电路图中各元件清单如下：

表1元件清单

规格	名称	标号	数量
				10uF	电解电容	C9	1
22pF	陶瓷电容	C10，C11	2
				IN4148	二极管	D2，D9，1	3
11.0592MH	晶振	J1	1
				KEY1	按键	K1	1
LED	led灯	LED5，LEI	3
				3V-5V	金属模块	P2	1
10K	电阻	R1	1
				10K	电位器	RT1	1
ST89C52	单片机	U1	1
				LCD1602	液晶	U2	1
4.7K	排阻	U3	1
				SWITCH	开关	U4	1
POW	电源	U5	1
				S8550	三极管	U7	1
BELL	蜂鸣器	U8	1
				SR04	超声浊	U9	1
JDQ-5	继电器	U10，U28，	3
				红外感	红外避障	U11	1
LM393	比较器	U32	1
					湿度传感	U34	1

核心元件STC89C52RC单片机

核心元件为STC89C52单片机，其功能特性大致有以下几点：4K字节Flash闪速存储器，片内时钟电路以及振荡器，32个可编程I/O口线，128字节内部RAM，1个全双工串行通信口，1个5向量的两级中断结构，2个16位定时器/计数器。

STC89C52RC引脚功能简介：

P0口能直接用于对外部存储器的读、写操作，所以称为数据总线口，是一个三态双向口。准双向口P1是为用户使用的I/0口。同为准双向口的P2口是作为高8位地址线用，从系统扩展。而当p2口不扩展外部存储器时，也可以作为I/0口线使用。p3口是双功能口。

硬件电路包括电源电路，电源电路采用外部供电的方式供电，供电电压为DC(直流)5v，通过变压器将外部供电电源转变为5V，Swich是电源开关，pow是电源输入端，通过接口给各线路供电，为保护系统的安全性，增加了开关按键，按下开关后p3输出电源vcc，vcc输出到1，通电后可随时开关电源，防止因电压不符导致硬件损坏，电源经过经过整流桥后，再通过电源芯片得到+5V和+9V，为系统及周围芯片提供电源。

硬件电路包括按键电路，通过按键电路进行系统设置。当按键按下后输出低电平，松开时，由于上拉电阻的作用，单片机检测引脚为高电平。

硬件电路包括晶振电路，为系统提供基准的频率这就是晶振的主要作用，晶振电路组成的重要部分，其作用是。为了使得系统各部分能够保持同步，晶振电路用来给系统提供基本的时钟信号。单片机运行的速度直接受晶振的频率高低影响，大部分情况下，若是单片机的运行速度越慢，说明此时的晶振频率越来越低。

硬件电路包括继电器驱动模块。继电器是一种电子控制器件，主要在电路中起着自动调节电路、转换电路、给电路给予保护等作用。继电器既有输出回路控制系统，也有被控制系统，是一个双回路器件；自动控制原理有关的的电路中，会经常使用到继电器。其工作原理实际上是用较小的电流去控制较大电流。

继电器是一个简单的驱动，它可以自行驱动，也能利用自身特性去驱动其他的电路元器件，为什么会使用电机驱动，因为选用的52单片机的工作电流很小，在毫安级以下，且工作电压一般在5V或以下，这使得单片机几乎不可能去驱动一些较大功率的元器件。采用继电器驱动，继电器作为单片机与其他较大功率负载接口。

图5为继电器驱动电路图，若想驱动负载，就先确定三极管的阀值，若阀值超过设定，52单片机会由高电平向低电平转变，三极管导通继电器吸合，继电器的作用就相当于开关，以用来打开或关闭负载。因为继电器在断开的瞬间会产生一个反向电流，这时若是在电压不稳定的情况下，三极管有可能会出现击穿现象，从而导致反向电流的产生，为了防止反向电流，所以才加入了二极管，利用了二极管具有单向导通的特性，pnp三极管在电路中起着驱动继电器的作用。

继电器不会在无脉冲信号的情况下工作，只有当使用的脉冲信号作为驱动信号，才能使继电器正常运作。为了更直观的知道继电器是闭合还是开启状态，选择加入led灯，当继电器闭合的时候led灯就亮。

硬件电路包括超声波测距传感器电路。在收集一定资料后，采用型号为HC-SR04的超声波模块作为超声波测距传感器，它价格低廉，测量距离精确、足够远，大致在2cm～450cm之间，模块整体设计精致小巧便于携带、性能稳定。HC-SR04超声波模块有4个引脚，先说输出端，p3脚作为回响信号用作输出端，超声波的触发信号的输入端是p2引脚，与单片机相连时p2脚接在单片机的P2.0口，p3脚则接在单片机的和P2.1口。接下来是电源与接地，p1引脚接5V电源，gnd则接p4引脚。超声波测距模块的工作原理大致如下：首先超声波的输出探头T发送超声波，碰到障碍物后反射回来，再通过超声波的输入探头R接收反射信号；控制口发出一个高电平信号，就可以在接收口等待高电平输出，HC-SR04超声波模块会自动发送信号，自动检测是否有信号返回。如何调试超声波传感器的传输距离：首先确定想要的超声波测量值，之后接通电源，定时器便开始计时，超声波模块探头T就会输出信号，当碰到障碍反射信号回来，探头R就用于接收信号，随后输出口变为低电平，就可以确定定时器的值，这段时间就称为高电平时间，最后通过式子“测试距离＝(高电平时间*声速)/2”得到测试距离，声速一般取用340m/s。

硬件电路包括LCD1602电路。LCD1602为液晶显示器芯片。考虑到要显示垃圾桶开闭盖状态，以及箱内的容量，垃圾类型可以随桶盖开闭状态切换，不需要太大的显示屏。采用LCD1602液晶显示器作为显示屏。该显示屏可以显示两行数据共32个字符。该lcd显示屏的显示效果较好，体积小，功耗低，用以模拟显示垃圾桶开闭状态，垃圾类型，容量，是一款非常实用的液晶显示设备。

LCD 1602有16个引脚，它的引脚功能如下：

表2 LCD1602引脚介绍

引脚号	引脚名称	引脚功能
			1	GND	电源接地端
2	VCC	5V电源正极
			3	VL	调节显示器对比度
4	RS	寄存器选择端
			5	RW	读写信号线
6	E	使能端口
			7～14	D0～D7	双向数据端口
15	BL+	背光正极
			16	BL-	背光负极

LCD1602的工作电压在3.5V～5V，内部有可以进行操作清屏或者光标移动的复位电路，且带有储存数据的存储器。LCD1602与单片机相连，通过单片机程序来控制液晶的显示。并且外部设有电位计，用于调节Lcd1602屏幕的显示亮度。

LCD 1602有16个引脚，其中RS、RW的值控制单片机对它的读写：

表3 LCD工作状态介绍

LCD1602液晶显示在执行程序指令之前要进行模块标志位的忙信号，只有当它的忙标志位为低电平时才表示可以执行指令。

硬件电路包括金属垃圾感应器电路。在投放垃圾时当红外传感器感应到有人后金属垃圾感应器就会开始检测是投放的垃圾中有金属，如果有金属的话，就打开金属垃圾箱，原理为：当金属物体向金属探测器靠近，当达到探测信号范围，就会产生谐波，且金属物体与探测器距离越近，这个谐波的电场强度就会越大，谐波场强的变化，就会造成振幅变化，金属探测器就是通过振幅变化来识别是否为金属物体。若识别到金属物体，探测器的探头线圈就会产生一个交变电磁场，探头线圈可以感应到金属物体中的涡轮，金属的涡轮会改变探头线圈的阻抗性。金属探测器内部设有音响(即蜂鸣器)，音响声信号大小随着金属物体与探测器距离改变，距离越近声音越大，原理是当探头线圈阻抗改变时，探测器内的振荡器振幅也会随之改变。此振幅变化量作为检测信号被放大、转换并转换为音频信号，驱动音频电路的声输出。

金属垃圾感应器的主要特点如下：

(1)工作电压：0～3V；(2)工作电流：0.5mA～3mA；(3)负载能力：0～200mA负载。

硬件电路包括红外传感器电路。所选用的红外传感器为对环境适应较强且价格便宜的型号TRCT5000，该传感器有效测距距离范围大致在2cm～30cm左右，工作电压为5v，工作电流在10mA以内，且外边可安装一个电位器，用于调节红外传感的检测距离，若是想增加检测距离，则顺时针调节电位器的旋钮，反之则逆时针调节。其具有一对红外线发射与接收管，发射管发射出频率的红外线，当电源接通时，led灯会亮起红色，当检测方向遇到障碍物时，红外线反射回来被接收管接收，经过比较器电路处理之后，信号输出接口输出数字信号，为低电平信号。

硬件电路包括干湿垃圾感应器电路。干湿垃圾感应器应用LM393芯片驱动，其主要特点如下：

(1)工作电源电压范围宽，单电源、双电源均可工作，单电源可在2v到36V之间工作，双电源的工作范围则是在±1～±18V间；

(2)输出可以用开路集电极连接“或”门；

(3)消耗电流小，输入驱动直流电Icc＝0.8mA；

(4)外设电位器，用于调节湿度灵敏阀值，经网上搜索得知，湿度在65％以上的垃圾可分类为湿垃圾，因此可将湿度传感器湿度设置65％，当湿度小于65％，DO＝1，当湿度大于65％，DO＝0。

STC89C52单片机的主程序

首先由红外传感器通过红外感应确认是否有人靠近，有人接近后，控制器发出信号，由lcd屏幕显示当前信息(垃圾桶容量状态)，之后由金属垃圾感应器和干湿垃圾感应器通过类型感应判断垃圾类型。若是干垃圾，则打开干垃圾垃圾箱，led1灯亮起，显示黄光，并且lcd屏幕显示垃圾类型“Dry garbage”；延迟5s后，关闭干垃圾垃圾箱，lcd屏幕显示“Close”表示垃圾箱关闭；若为湿垃圾，则打开湿垃圾垃圾箱，led2灯亮起，显示蓝光，lcd屏幕显示垃圾类型“wet garbage”，延迟5s后关闭湿垃圾垃圾箱；若为金属垃圾，则打开金属垃圾箱，金属垃圾感应器的蜂鸣器会响起，提示为垃圾类型“Metal waste”，led3灯亮起，显示绿光，延迟5s后关闭金属垃圾箱。当金属垃圾箱、干垃圾垃圾箱、湿垃圾垃圾箱内的垃圾达到一定值时，由超声波测距传感器感应判断垃圾箱是否满箱，并显示在LCD屏中，显示结果为“Trash full”。

lcd屏幕的液晶显示程序设计

LCD 1602有16个引脚，其中RS、RW的值控制单片机对它的读写：

表4 LCD工作状态介绍

在执行程序指令之前LCD1602液晶显示要进行模块标志位的忙信号，只有当它的忙标志位为低电平时才表示可以执行指令。

LCD1602要显示字符时，就要获得该字符的现实的RAM地址。它内部的控制寄存器有11条控制指令，包括清屏，光标移位等指令。

LCD的主要作用是能直观的显示模拟智能分类垃圾桶的各个功能测试，显示垃圾类型、显示箱内容量，这些都通过LCD屏幕显示，让智能垃圾桶的功能更为直观。

超声波测距传感器程序首先是对系统环境初始化，设定定时器T0工作模式为6位定时计数器模式，置位总中断允许位EA并给显示端口P2清0。然后就调用超声波发生子程序送出一个超声波脉冲，为了避免超声波从发射器直接传送到接收器引起的直射波触发，需要延时约0.1ms，这也就是超声波测距器会有一个最小测距离的原因，之后，才打开外中断0接收返回的超声波信号。由于采用的是12MHz或者按时11.0592的晶振，计算器每计一个数就是1us，，当主程序检测到接收成功的标志位后，将计数器T0中的数(即超声波来回所用的时间)按计算公式“测试距离＝(高电平时间*声速)/2”计算，即可得垃圾与超声波测距器之间的距离，设计时取声速为340m/s。

干湿垃圾感应器为lm393湿度传感器，lm393湿度传感器驱动芯片1m393电压比较器电路，接10k电阻是为了上拉电阻，限流作用，引脚3为外接器件用来进行采集电路为检测湿度部分，Lm393只会输出两种电平，就是低电平1跟高电平0，引脚1为输出电平，工作原理为：当电压大于2.5V就会输出高电平，低于2.5V时输出低电平。

所以1m393芯片驱动电路中，引脚3外接的无论是光敏，水位，烟雾，湿度等器件这个引脚只是采集电压进行比较最后输出是的都是高低电平0和1，与Lm393相连的湿度传感器，外部设有电位器，用于调节湿度灵敏阀值，当湿度低于阀值时，D0输出高电平1，当湿度达到要求时，D0输出低电平0，这时就可以通过相连的继电器驱动52单片机，单片机再发出信号给Lcd屏幕，就可以在lcd屏幕显示垃圾类型“湿垃圾”。

表5 Lm393引脚介绍

引脚号	引脚名称	引脚功能
			1	OUT A	输出A
2	IN A-	反相输入A
			3	IN A+	同相输入A
4	GND	接地端
			5	IN B+	同相输入B
6	IN B-	反相输入B
			7	OUT B	输出B
8	<u>Vcc</u>	电源电压

lcd屏幕显示“CLOSE”表示垃圾箱关闭，“STATE”表示垃圾箱容量剩余。

当有物体到达红外传感器的感应范围时，红外传感器发送信号给单片机，最后通过lcd屏幕显示结果，lcd屏幕显示“testing”表示正在测试垃圾类型，由垃圾传感系统对垃圾类型进行检测。

投入的垃圾为干垃圾，则“testing”后lcd屏幕显示为“Dry garbage”，表示垃圾类型为干垃圾，并且LED灯1亮起，打开干垃圾垃圾箱。显示垃圾类型5s后，关闭干垃圾垃圾箱，lcd屏显示“close”。

投入的垃圾为湿垃圾，则“testing”后lcd屏幕显示为wet garbage(湿垃圾)，湿度达到湿度传感器设定值时，控制器向继电器发出信号打开湿垃圾垃圾箱，再由lcd屏显示湿垃圾，且LED灯2亮起，表示湿垃圾垃圾箱打开，并在5s延时后关闭湿垃圾垃圾箱，lcd屏幕显示“close”，表示湿垃圾垃圾箱关闭。

投入的垃圾为金属垃圾，则金属垃圾感应器检验到金属后，金属垃圾感应器产生的振幅经放大、变换后转换成音频信号，驱动音响电路发声，提示为金属垃圾，随后lcd屏幕显示“Metal waste”(金属垃圾)，并且led灯3亮起，亮起绿灯，打开金属垃圾箱，并在5s延时后，关闭金属垃圾箱，lcd屏幕显示“close”，表示金属垃圾箱自动关闭。

超声波测距传感器设于垃圾箱的箱盖。

利用超声波测距传感器检测垃圾箱满箱状态，当物体离超声波测距传感器过近时，相当于垃圾距离垃圾箱盖过近，此时视为垃圾箱满箱状态，lcd显示屏显示“Trashfull”，且垃圾箱容量满格显示。这时就算有物体到达红外传感器反应范围，也不会进行垃圾检测，达到满箱提示的目的。

通过将lcd屏幕、传感和自动开合等功能应用在垃圾箱上，将自动化控制知识领域放在垃圾桶上，使人们改变对传统垃圾箱的理解，并从中学会垃圾分类，使垃圾箱变得人性化，让越来越多的人注意并重视垃圾分类，从而达到环保效果。红外感应后自动开合垃圾箱，节省了人们开盖的麻烦，消除了可能会接触到垃圾桶内细菌的情况。智能分类识别，节省了大量的人力、物力资源。另一方面，满箱检测功能可使满箱时桶盖不会打开，消除了垃圾堆满掉出外面的可能，增强生态保护的理念，也大大美化了垃圾桶周边环境，提高人民对环境保护的意识，为世界所倡导的可持续发展做出一定贡献。

智能分类垃圾桶实现垃圾的自动开闭盖功能、自动检测金属功能、自动检测干、湿垃圾功能、满箱检测感应功能，简化垃圾分类使所有人都能明白垃圾如何分类，有效回收利用资源，同时减少人与垃圾桶的接触。融合了红外传感器、金属垃圾感应器、湿度传感器以及继电器，运用典型STC89C52控制芯片，lcd屏幕显示，实现垃圾桶自动开闭盖、检测垃圾类型并进行分类等主要功能。

通过52单片机与继电器，接收红外传感器、金属垃圾感应器、湿度传感器发出的信号，将各传感器所收集到的高低电平信号处理，做出相应反应并由lcd屏幕显示结果。

当人靠近垃圾桶并到达红外传感器的探测距离时，红外传感器接受信号并传递给控制器，控制器控制打开相应的垃圾箱，省去了人们手动打开垃圾箱的必要，避免带上垃圾箱的细菌，减少了人与垃圾箱的直接接触；湿度传感器检测干、湿垃圾，金属垃圾感应器检测垃圾是否为金属，然后垃圾传感系统把类型感应结果发送给控制器，控制器控制下打开相应的垃圾箱，将垃圾放入不同的垃圾箱中，实现金属垃圾、干垃圾湿垃圾的分类；垃圾落入不同垃圾箱后，经过控制器控制，再经过5s延时设定时刻后自动关闭垃圾箱。通过超声波测距传感器检检测垃圾是否装满。智能分类垃圾桶方便一目了然，简化了垃圾分类流程，实现了垃圾的分类与自动化，应用前景广阔。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.智能分类垃圾桶，其特征在于：包括垃圾传感系统、自动开合系统、控制器以及多个垃圾箱；所述垃圾传感系统与控制器电连接，所述自动开合系统与控制器电连接；所述垃圾传感系统对投入的垃圾进行类型感应并将类型感应结果发送到控制器，所述控制器根据垃圾传感系统的类型感应结果控制自动开合系统对相应的垃圾箱进行开合控制。

2.根据权利要求1所述的智能分类垃圾桶，其特征在于：所述垃圾传感系统包括干湿垃圾感应器以及金属垃圾感应器；所述干湿垃圾感应器对投入的垃圾进行湿度检测来判断投入的垃圾为干垃圾还是湿垃圾；所述金属垃圾感应器对投入的垃圾进行金属检测来判断投入的垃圾是否为金属垃圾。

3.根据权利要求1或2所述的智能分类垃圾桶，其特征在于：所述智能分类垃圾桶还包括接近传感器；所述接近传感器对是否有人接近垃圾箱进行感应并将接近感应结果发送到控制器；所述接近传感器感应到有人接近垃圾箱后控制器控制垃圾传感系统工作。

4.根据权利要求3所述的智能分类垃圾桶，其特征在于：所述接近传感器判断信号感应范围内有人与否以及是否要投放垃圾，如果有，由控制器控制垃圾传感系统工作并根据垃圾传感系统的类型感应结果控制自动开合系统打开相应的垃圾箱，控制器再经过5s延时后控制自动开合系统关闭相应的垃圾箱。

5.根据权利要求3或4所述的智能分类垃圾桶，其特征在于：所述接近传感器为红外传感器。

6.根据权利要求1或2所述的智能分类垃圾桶，其特征在于：所述智能分类垃圾桶还包括箱满感应器；所述箱满感应器对垃圾箱是否箱满进行感应并将箱满感应结果发送到控制器。

7.根据权利要求1或2所述的智能分类垃圾桶，其特征在于：所述智能分类垃圾桶还包括显示系统，所述显示系统与控制器电连接，所述控制器控制显示系统显示类型感应结果和垃圾箱的开合结果。

8.根据权利要求7所述的智能分类垃圾桶，其特征在于：所述显示系统包括lcd屏幕。

9.根据权利要求1或2所述的智能分类垃圾桶，其特征在于：所述控制器为STC89C52单片机。

10.根据权利要求1或2所述的智能分类垃圾桶，其特征在于：所述干湿垃圾感应器为湿度传感器。

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