CN214297590U - 一种语音分类垃圾桶系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种语音分类垃圾桶系统，属于垃圾分类收集装置技术领域，该系统包括电源、单片机系统、语音识别模块、语音播报模块、舵机驱动模块，该系统以单片机系统为主要控制系统，控制各个模块的协调和协作，通过语音识别模块采集用户需求并且驱动整个系统开始运行，语音播报模块将特定垃圾分类之后所属类型进行播报，舵机驱动模块驱动相应垃圾桶盖打开确保垃圾准确归类。该系统运行稳定，操作方便，解决了现有的语音分类垃圾桶生产成本高，控制系统简单及使用时感应不灵敏的问题。同时语音识别模块可根据不同应用场景置换里面的存储编码的存储卡，确保不同生活场景各类细化的垃圾正确分类，应用前景广泛。
Description
技术领域
本实用新型属于垃圾分类收集装置技术领域，特别涉及一种语音分类垃圾桶系统。
背景技术
随着国家对环境保护力度的重视以及人们生活水平的提高，营造健康和谐的生活环境卫生已成为每个公民的责任。为保证垃圾正确分类，市面上已存在多种可以实现智能分类的垃圾桶，如传感器控制的垃圾桶，但是这类垃圾桶识别垃圾的种类受传感器种类限制，只能识别生活垃圾中的一部分，并且成本较高；目前存在部分语音分类垃圾桶，需要用户掌握垃圾分类规则，但是不同城市垃圾分类的规则不同，如用户对于新出台垃圾分类规则不清楚就会出现混分现象；存在部分可以通过语音分类的垃圾桶，虽然在分类上有所提高，但是其结构复杂且系统简单，生产成本高，使用时过程复杂繁琐、感应不灵敏，为了克服以上语音分类垃圾桶的缺点，特提出本实用新型的一种语音分类垃圾桶系统。
发明内容
本实用新型提供一种语音分类垃圾桶系统，解决现有技术中语音分类垃圾桶结构复杂、使用过程复杂、控制系统简单及感应不灵敏和生产成本高的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是，一种语音分类垃圾桶系统，该语音分类垃圾桶系统包括：电源、单片机系统、语音识别模块、语音播报模块、舵机驱动模块；语音识别模块连接单片机系统，单片机系统连接电源，语音播报模块连接单片机系统，舵机驱动模块连接单片机系统。
进一步的，所述单片机系统采用STM32F103C8T6单片机系统。
进一步的，所述语音识别模块采用LD3320语音识别模块。
进一步的，所述语音播报模块采用DFPlayer Mini语音播报模块。
进一步的，所述舵机驱动模块包括四个SG90舵机。
进一步的，所述STM32F103C8T6单片机系统U1的38引脚连接在电源的+5V端，STM32F103C8T6单片机系统U1的39引脚连接在电源的GND端，舵机p1的1引脚、舵机p2的1引脚、舵机p3的1引脚、舵机p4的1引脚均连接在GND端，舵机p1的2引脚、舵机p2的2引脚、舵机p3的2引脚、舵机p4的2引脚均连接在+5V端，舵机p1的3引脚连接在STM32F103C8T6单片机系统U1的21引脚上，舵机p2的3引脚连接在STM32F103C8T6单片机系统U1的22引脚上，舵机p3的3引脚连接在STM32F103C8T6单片机系统U1的23引脚上，舵机p4的3引脚连接在STM32F103C8T6单片机系统U1的24引脚上；LD3320语音识别模块U2的1引脚连接在GND端，LD3320语音识别模块U2的2引脚连接在STM32F103C8T6单片机系统U1的15引脚上，LD3320语音识别模块U2的3引脚连接在STM32F103C8T6单片机系统U1的16引脚上，LD3320语音识别模块U2的5引脚连接在STM32F103C8T6单片机系统U1的18引脚上；DFPlayer Mini语音播报模块U3的引脚1连接在+5V端，DFPlayer Mini语音播报模块U3的引脚2连接在STM32F103C8T6单片机系统U1的7引脚上，DFPlayer Mini语音播报模块U3的引脚3连接在STM32F103C8T6单片机系统U1的8引脚上，DFPlayer Mini语音播报模块U3的7引脚连接在GND端，DFPlayerMini语音播报模块U3的6引脚连接在电阻R1的一端，电阻R1的另外一端与扬声器SPK的2引脚连接，DFPlayer Mini语音播报模块U3的引脚8与扬声器SPK的1引脚连接。
进一步的，DFPlayerMini语音播报模块电源输入为3.3V-5V。
本实用新型的有益效果是：本实用新型提供了一种语音分类垃圾桶系统，使用单片机系统为主要控制系统，控制各个模块的协调和协作，通过语音识别模块，采集用户需求并且驱动整个系统开始运行，语音播报模块播报特定垃圾所属垃圾类型，便于用户使用，并且在使用过程中可以使用户积累垃圾分类知识，舵机驱动模块驱动特定垃圾所属类型的垃圾桶盖打开确保垃圾投放时达到正确分类的目的，从而起到合理回收资源与环境保护的作用。本实用新型系统运行稳定，操作方便，解决了现有的语音分类垃圾桶生产成本高，控制系统简单及使用时感应不灵敏的问题。同时语音识别模块可根据不同应用场景置换里面的存储编码的存储卡，确保不同生活场景各类细化的垃圾正确分类，应用前景广泛。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的语音分类垃圾桶系统结构示意图。
图中：1、电源，2、单片机系统，3、语音识别模块，4、语音播报模块，5、舵机驱动模块。
图2是本实用新型实施例提供的语音分类垃圾桶系统PCB图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。本实用新型不存在方法或软件的创新。
下面结合附图及具体实施例对本实用新型的应用原理作进一步描述。
本实用新型提供的一种语音分类垃圾桶系统主要包含单片机系统和语音模块，语音模块包含语音识别模块、语音播报模块、语音执行模块，语音执行模块即舵机驱动模块；语音识别模块、语音播报模块、语音执行模块都通过单片机连接到系统。
如图1所示，本实用新型实施例的语音分类垃圾桶系统主要由电源1、单片机系统2、语音识别模块3、语音播报模块4、舵机驱动模块5组成；
语音识别模块3连接单片机系统2，单片机系统2连接电源1，语音播报模块4连接单片机系统2，舵机驱动模块5连接单片机系统2；
其中语音识别模块3由内置麦克风和语音识别芯片组成；语音播报模块4由扬声器和语音播报芯片组成，舵机驱动模块5由舵机和垃圾桶组成，其中舵机上的齿轮与垃圾桶盖上主轴啮合。
单片机系统2使用宏明制造的STM32F103C8T6芯片，该芯片是一种低功耗、高性能的单片机。STM32F103C8T6启动模式为：
BOOT0=0，BOOT1=X时从用户闪存启动，处于正常的工作模式，即FLASH模式；
BOOT0=1，BOOT1=0，内置SRAM启动，处于调试模式；
BOOT0=1，BOOT1=0，从系统存储器启动，处于ISP模式。
语音识别模块3使用LD3320语音识别芯片。LD3320是基于非特定人语音识别（SI-ASR：Speaker-Independent Automatic Speech Recognition）技术的语音识别/声控芯片。提供了真正的单芯片语音识别解决方案，LD3320芯片上集成了高精度的A/D和D/A接口，不再需要外接辅助的Flash和RAM，即可以实现语音识别/声控/人机对话功能，真正降低系统成本。内置高精度A/D和D/A通道，不需要外接AD芯片，只需要把麦克风接在芯片的AD引脚上；非特定人语音识别技术，不需要用户进行录音训练；可动态编辑的识别关键词语列表，只需要把识别的关键词语以字符串的形式传送进芯片，即可以在下次识别中立即生效，识别引擎不关心关键词语列表中的关键词语的内容，可以是命令，人名，歌曲名字，操作指令等等任何的汉字字符串。可以播放声音文件，并提供550mW的内置放大器。具有高准确度和实用的语音识别效果，支持用户自由编辑50条关键词语条，在同一时刻，最多在50条关键词语中进行识别，终端用户可以根据场景需要，随时编辑和更新这50条关键词语的内容。每条关键词语最大可以支持的字数，从算法角度是限制在30字以内。但是从实际情况来看，用户一口气说超过8个字以上的条目时，会出现说错字/说漏字/说多字/打嗝/停顿等情况，这些情况都会严重影响识别并造成识别错误。因而一般来说，如果要获得理想的识别效果，建议每条关键词语的字数不要过长，避免影响效果。
语音播报模块4使用DFPlayer语音模块。DFPlayer Mini是一种紧凑且便宜的MP3模块，可以直接连接到扬声器。该模块可以与电源，扬声器和按钮一起单独使用，也可以通过Arduino U模块系统中的串行端口或具有该串行端口的任何微控制器进行控制。该模块本身完美地结合了复杂的MP3，WAV和WMA设计。同时，该软件支持TF卡驱动程序和FAT16FAT32文件系统。可以使用简单的串行端口命令来播放给定的音乐，并且可以使用一种无需进行低级复杂操作即可播放音乐的方法，该方法易于使用且可靠。
舵机驱动模块5选择SG90舵机，舵机的控制信号为周期是20ms的脉宽调制(PWM)信号，其中脉冲宽度从0.5ms-2.5ms，相对应舵盘的位置为0-180度，呈线性变化。也就是说，给它提供一定的脉宽，它的输出轴就会保持在一个相对应的角度上，无论外界转矩怎样改变，直到给它提供一个另外宽度的脉冲信号，它才会改变输出角度到新的对应的位置上。舵机内部有一个基准电路，产生周期20ms，宽度1.5ms的基准信号，有一个比较器，将外加信号与基准信号相比较，判断出方向和大小，从而产生电机的转动信号。当控制电路板接受来自信号线的控制信号，控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传动至输出舵盘。舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的，舵盘转动的同时，带动位置反馈电位计，电位计将输出一个电压信号到控制电路板，进行反馈，然后控制电路板根据所在位置决定电机的转动方向和速度，从而达到目标停止。
如图2所示，本实用新型实施例的语音分类垃圾桶系统的电路具体连接为：
STM32F103C8T6单片机系统U1的38引脚连接在电源+5V端，STM32F103C8T6单片机系统U1的39引脚连接在电源GND端，舵机p1的1引脚、舵机p2的1引脚、舵机p3的1引脚、舵机p4的1引脚均连接在GND端，舵机p1的2引脚、舵机p2的2引脚、舵机p3的2引脚、舵机p4的2引脚均连接在+5V，舵机p1的3引脚连接在STM32F103C8T6单片机系统U1的21引脚上，舵机p2的3引脚连接在STM32F103C8T6单片机系统U1的22引脚上，舵机p3的3引脚连接在STM32F103C8T6单片机系统U1的23引脚上，舵机p4的3引脚连接在STM32F103C8T6单片机系统U1的24引脚上；LD3320语音识别模块U2的1引脚连接在GND端，LD3320语音识别模块U2的2引脚连接在STM32F103C8T6单片机系统U1的15引脚上，LD3320语音识别模块U2的3引脚连接在STM32F103C8T6单片机系统U1的16引脚上，LD3320语音识别模块U2的5引脚连接在STM32F103C8T6单片机系统U1的18引脚上；DFPlayer Mini语音播报模块U3的引脚1连接在+5V端，DFPlayer Mini语音播报模块U3的引脚2连接在STM32F103C8T6单片机系统U1的7引脚上，DFPlayer Mini语音播报模块U3的引脚3连接在STM32F103C8T6单片机系统U1的8引脚上，DFPlayer Mini语音播报模块U3的7引脚连接在GND端，DFPlayer Mini语音播报模块U3的6引脚连接在R1的一端，R1的另外一端与扬声器SPK的2引脚连接，DFPlayer Mini语音播报模块U3的引脚8与扬声器SPK的1引脚连接。
语音识别模块3的电路设计：为了提供模拟声音，需要高采样频率。首先声音运用内置麦克风进行模拟信号的转换，然后通过模拟信号进行数字值的转换。然后将数值保存在LD3320芯片的只读内存（ROM）或者存储器（FLASH）中，通过LD3320芯片将识别出的垃圾进行分类，然后将信号转送到单片机系统2。LD3320芯片将语音执行处理器与多个外部电路结合在一起，包括AD，DA转换器，麦克风接口，声音输出监视器等。该芯片致力于节省能源和良好的设计，而无需集成任何支持功能，例如闪存，RAM等。
语音播报模块4的电路设计：DFPlayer语音模块支持（KHZ）-8/11.025/12/16/22/05/24/32 /44.1/4824位输出的汇编指令，电源输入支持：90dB，支持噪声比的信号：支持完整的FAT16、FAT32框架，最大支持32G TF卡，32G U盘，64字节NORFLASH的许多控制模式的85dB完整FAT16。IO控制模式，串行端口模式，AD键控制模式，广告输入功能，可以暂停背景音乐播放，播放广告之后返回配乐继续播放。音频数据按文件夹组织，最多支持100个文件夹，每个文件夹可以分配255个音轨，音量可以调节到30级，均衡器可以调节到6级。
本实用新型一种语音分类垃圾桶系统的工作流程为：语音识别模块3接收并识别用户 “扔垃圾”的语音信号后进行响应启动，等待用户说出特定垃圾名称后，语音播报模块4播报特定垃圾所属的垃圾类型，接着舵机驱动模块5打开相应的垃圾类型垃圾桶盖，等用户丢掉垃圾之后，垃圾桶盖自动关闭。
本实用新型的工作原理为：电源为整个系统提供电能，语音识别模块接收并识别用户语音“扔垃圾”后启动系统，等用户说出垃圾名称之后，声音运用内置麦克风进行模拟信号的转换，把模拟信号进行数字值的转换，使语音识别模块执行垃圾分类，然后将识别出的信息传输给单片机系统，单片机系统控制语音播报模块将垃圾所属类型播报出来，并且控制舵机驱动模块控制相应垃圾类型的舵机阀门打开来驱动相应的垃圾桶盖打开，等待几秒之后，舵机阀门关闭，垃圾桶盖自动关闭。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (2)
1.一种语音分类垃圾桶系统，其特征在于，该语音分类垃圾桶系统包括：电源（1）、单片机系统（2）、语音识别模块（3）、语音播报模块（4）、舵机驱动模块（5）；语音识别模块（3）连接单片机系统（2），单片机系统（2）连接电源（1），语音播报模块（4）连接单片机系统（2），舵机驱动模块（5）连接单片机系统（2）；
语音识别模块（3）由内置麦克风和语音识别芯片组成；内置麦克风接在语音识别芯片的AD引脚上；语音播报模块（4）由扬声器和语音播报芯片组成；舵机驱动模块（5）由舵机和垃圾桶组成，其中舵机上的齿轮与垃圾桶盖上主轴啮合；
所述单片机系统（2）采用STM32F103C8T6单片机系统；
所述语音识别模块（3）采用LD3320语音识别模块；
所述语音播报模块（4）采用DFPlayer Mini语音播报模块；
所述舵机驱动模块（5）包括四个SG90舵机；
所述STM32F103C8T6单片机系统U1的38引脚连接在电源（1）的+5V端，STM32F103C8T6单片机系统U1的39引脚连接在电源（1）的GND端，舵机p1的1引脚、舵机p2的1引脚、舵机p3的1引脚、舵机p4的1引脚均连接在GND端，舵机p1的2引脚、舵机p2的2引脚、舵机p3的2引脚、舵机p4的2引脚均连接在+5V端，舵机p1的3引脚连接在STM32F103C8T6单片机系统U1的21引脚上，舵机p2的3引脚连接在STM32F103C8T6单片机系统U1的22引脚上，舵机p3的3引脚连接在STM32F103C8T6单片机系统U1的23引脚上，舵机p4的3引脚连接在STM32F103C8T6单片机系统U1的24引脚上；LD3320语音识别模块U2的1引脚连接在GND端，LD3320语音识别模块U2的2引脚连接在STM32F103C8T6单片机系统U1的15引脚上，LD3320语音识别模块U2的3引脚连接在STM32F103C8T6单片机系统U1的16引脚上，LD3320语音识别模块U2的5引脚连接在STM32F103C8T6单片机系统U1的18引脚上；DFPlayer Mini语音播报模块U3的引脚1连接在+5V端，DFPlayer Mini语音播报模块U3的引脚2连接在STM32F103C8T6单片机系统U1的7引脚上，DFPlayer Mini语音播报模块U3的引脚3连接在STM32F103C8T6单片机系统U1的8引脚上，DFPlayer Mini语音播报模块U3的7引脚连接在GND端，DFPlayer Mini语音播报模块U3的6引脚连接在电阻R1的一端，电阻R1的另外一端与扬声器SPK的2引脚连接，DFPlayerMini语音播报模块U3的引脚8与扬声器SPK的1引脚连接。
2.根据权利要求1所述的一种语音分类垃圾桶系统，其特征在于，DFPlayerMini语音播报模块电源输入为3.3V-5V。
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Cited By (2)
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| CN114132660A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-03-04 | 安徽大学 | 农村太阳能供电的智能垃圾分类投放装置 |
| CN114229232A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-03-25 | 广州理工学院 | 语音识别分类原料箱 |
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