基于单片机的智能家用垃圾桶（有完整资料）-编程实验室

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编号：

T4322310M

设计简介：

本设计是基于单片机的智能家用垃圾桶，主要实现以下功能：

通过超声波传感器检测垃圾桶余量，当余量不足是语音播报“垃圾桶已满”
通过人体热释电传感器感知是否有人
通过步进电机控制垃圾桶开关，语音播报垃圾桶开关情况
通过按键控制垃圾桶开关，模式切换
通过WiFi模块联网，实现远程监控

电源： 5V
传感器：超声波传感器（HC-SR04）、人体热释电传感器（D203S）
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：步进电机（ULN2003）
人机交互：独立按键，语音模块（SU-03T），WiFi模块（ESP8266）

标签：STM32、OLED12864、HC-SR04、D203S、ULN2003、SU-03T、ESP8266

题目扩展：基于语音识别的智能家用垃圾桶、基于单片机的智能分类垃圾桶、基于物联网的智能垃圾桶

基于单片机的智能家用垃圾桶可以分为三个主要部分：中控部分、输入部分和输出部分。下面分别对这三部分进行概述：

中控部分

本设计的中控核心采用了STM32F103C8T6单片机，作为智能家用垃圾桶的“大脑”。它负责接收来自输入部分的各种数据，如垃圾桶余量、人体红外信号、按键指令以及电源状态等，通过内部预设的程序逻辑进行处理，并据此向输出部分发出控制指令。STM32单片机的强大计算能力和丰富的外设接口，使得整个系统能够高效、稳定地运行。

输入部分

HC-SR04超声波测距模块：该模块通过发射和接收超声波信号，精确测量垃圾桶内垃圾的高度，从而判断垃圾桶余量是否充足。
人体红外模块：利用人体释放的红外辐射，该模块能够实时检测垃圾桶附近是否有人活动，为自动开关盖提供触发信号。
独立按键：用户通过按键可以手动控制垃圾桶盖的开关，切换不同的工作模式（如节能模式、静音模式等），以及进行WiFi配网操作。
供电电路：为整个系统提供稳定、可靠的5V直流电源，确保各模块正常工作。

输出部分

OLED显示模块：该模块能够清晰地显示垃圾桶的容量信息、当前工作模式、状态（如是否有人靠近）等，为用户提供直观的视觉反馈。
ULN2003步进电机及其驱动芯片：通过精确控制步进电机的转动，实现垃圾桶盖的自动开启和关闭，提升用户体验。
WIFI模块：该模块能够将垃圾桶的实时数据（如垃圾余量、开关状态等）上传至云端，用户可以通过手机APP远程监控和控制垃圾桶。同时，WIFI模块还支持OTA（Over-The-Air）远程升级功能，便于后续功能扩展和升级。
SU-03T语音播报模块：当垃圾桶余量不足或收到特定指令时，该模块能够自动播报语音提示，如“垃圾桶已满，请及时处理”等，增强系统的交互性和实用性。

5 实物调试

5.1 电路焊接总图

首先在AD中根据各个模块画出原理图，然后导出PCB进行连线，最后通过嘉立创进行打板。板子到手之后就是焊接过程，第一部分是电源模块，将电源接口、电源开关、1k电阻、两个电容进行滤波和一个指示灯依次焊接，焊接好之后插入Type-C电源，指示灯点亮，电源模块测试正常。第二部分是显示模块，排母焊接好后，将OLED显示屏插入排母。第三部分是单片机最小系统板，因为最小系统板已经引出了程序烧录接口和自带复位电路，所以只要焊接两个排母将单片机最小系统板插入排母。第四部分步进电机、第五部分是人体红外传感器、第六部分超声波模块。第七部分独立按键都是直接焊接在电路板上。第八部分语音识别模块，先焊接6Pin的排母，将SU-03T焊接在转接板上后插入排母。第九部分是WIFI传感器模块。下图5-1为焊接完整实物图

图5-1OLED显示实物图

5.2 WiFi模块配网

如图5-2所示，按下按键3后，屏幕会显示一个配网二维码，手机扫描二维码后（如果手机扫不出来可在微信公众号里点击腾讯连连或资料里找到二维码），根据手机上的指示进行配网。

图5-2-1WIFI配网实物图

5.3 手动模式下开关垃圾桶实物测试

如图5-3-1所示，我们切换到手动模式，在手动模式下按下按键S1打开或者关闭垃圾桶。

图5-3-1 手动模式下开关垃圾桶实物图

5.4 自动模式实物测试

如图5-4所示，在自动模式，我们触发人体红外传感器，垃圾桶会自动打开。

图5-4 WIFI模块提示实物图

6 仿真调试

6.1仿真总体设计

仿真总共包括其总体控制系统单片机，显示模块OLED，步进电机模拟垃圾桶盖开关，WIFI模块和语音串口、人体红外，独立按键以及超声波测距模块。如图6-1-1为整体仿真的设计。

图6-1-1 仿真总览

6.2手动模式下检测测试

我们在手动模式下，按下第一个按键，可以开关垃圾桶，并且语音串口播报。

图6-1-2手动模式下

6.3自动模式垃圾桶测试

如图6-1-3。按下第二个按键进入自动模式，当我们按下模拟人体红外按键，垃圾桶盖自动打开，远离关闭。

图6-1-3 手动开关垃圾桶

6.4仿真WIFI控制的测试

此时，如图6-1-4，我们在手动模式下也可以用WIFI控制，当我们输入“1”打开垃圾桶，输入“2”关闭垃圾桶。

图6-1-4 仿真WIFI控制

设计说明书部分资料如下

设计摘要：

本文介绍了一种基于STM32单片机的智能家用垃圾桶设计。该设计以STM32单片机为核心控制器，结合多种传感器和执行器模块，实现了垃圾桶的智能化管理和控制。系统主要由中控部分、输入部分和输出部分组成。

中控部分采用STM32单片机，负责获取输入部分的数据并进行处理，进而控制输出部分。输入部分包括HC-SR04超声波测距模块、人体红外模块、独立按键和供电电路。超声波测距模块用于检测垃圾桶的余量，人体红外模块用于识别是否有人接近，独立按键用于控制垃圾桶盖的开关、切换模式和进行配网，供电电路则为整个系统提供电力。

输出部分包括OLED显示模块、ULN2003步进电机及其驱动芯片、WIFI模块和SU-03T语音播报模块。OLED显示模块用于显示垃圾桶的容量、模式和状态，步进电机及其驱动芯片用于控制垃圾桶盖的开闭，WIFI模块用于将检测到的数据发送至云端并接收远程控制指令，SU-03T语音播报模块则用于提示垃圾桶的容量和状态。

该设计通过集成多种传感器和执行器，实现了垃圾桶的智能化管理，提高了用户的使用体验和垃圾处理的效率。

关键词:STM32单片机, 智能垃圾桶, 超声波测距, 人体红外, WIFI模块, 语音播报