何修哲 张玺皓 韩葆森 程文宇
（宿州学院机械与电子工程学院 安徽宿州 234000）
【摘要】自2019年国家政策实行以来，现如今垃圾分类已是国家生态文明建设、城市环境保护、资源回收再利用的重要一环。但是随着垃圾分类的稳步推进传统垃圾桶却存在着诸多问题,比如扔垃圾需要手动翻盖、垃圾堆积异味重等问题令群众不愿意使用也加重了保洁人员的负担,导致垃圾回收难度增大甚至造成资源浪费。该系统可以对周围环境与桶内情况进行实时智能监测，在人体靠近垃圾桶的时候，盖子才会自动打开，当人体离开的时候，盖子自动关闭，当桶内垃圾超限时自动报警。很大程度地方便了环卫工人的清理与相关工作者的管理。
【关键字】嵌入式、垃圾分类、智能家居
1引言
我们的生活中垃圾桶随处可见，小到桌上的小桶、宿舍的桌边、家里的厨房，大到小区、街道、城市。垃圾桶基本上分两种形式：一种是没有桶盖的，这种无盖垃圾桶在某种意义上方便投送垃圾，但是会影响周围的环境卫生，存在传播疾病的潜在危险；另一种则是有盖垃圾桶，这种垃圾桶相对前者比较卫生，但是不方便，需要人们自己动手打开桶盖[1]。
目前我们使用的垃圾桶多是前者，这种垃圾桶对垃圾的封存效果十分不好，极易产生各种细菌真菌，以及细小的害虫，更会对寝室甚至室外产生极大的健康问题和环境污染[2]。而且还由于垃圾桶不够干净，一般人都想离脏东西远远地，所以有些人就会随手将垃圾扔在垃圾桶盖上或垃圾桶附近，甚至造成垃圾桶内没有垃圾桶外却垃圾满地的现象，这就加重了保洁人员的负担以及回收再利用资源的难度。本系统则致力于解决以上问题，令我们在公共空间或家庭等场所能够享受更加干净整洁的环境，使得城市的风貌更加文明明亮，助力对资源的回收和循环利用。
2 系统结构
本系统是基于STC89S52单片机搭配人体监测模块、垃圾超限监测模块、电机驱动模块、超限报警模块和5V稳压模块等外部设备构成的一个嵌入式系统。由两个监测模块作为单片机主要的信号输入源，一个负责采集人体监测信号，一个负责采集垃圾超限监测信号，STC89C52单片机负责接收到红外传感器输出的监测信号后根据信号的状态不同进行不同处理，再将控制信号输出到电机驱动模块和超限报警模块，驱动电机负责打开或者关闭垃圾桶盖，以及控制超限报警模块是否报警完成本系统的设计功能。5V稳压模块则是由于芯片与各个传感器的工作电压不同，在系统中起到转压和供电的作用。
3 系统方案
当人体监测感器模块监测到有人时，单片机控制步进电机打开桶盖，让人投放垃圾。当人体监测感器模块感应到人离开后，一次垃圾投放完毕，经延时后垃圾箱盖将自动关闭。当垃圾超限监测模块监测到垃圾高度超过设定高度时单片机控制超限报警模块启动报警通知人类清理垃圾。超限报警模式下，垃圾桶盖无法自动打开，防止有人继续往内添加垃圾，只可人工按下开盖按钮后超限报警模块停止报警。打开垃圾桶盖清理垃圾。
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4 硬件设计
4.1主控芯片
本系统选用STC89C52RC芯片作为主控，该芯片采用经典的8051架构，片内集成了一个可编程8KB Flash存储器、512KB RAM、32位I/O接口、一个看门狗定时器、三个16位定时器/计数器，一个全双工串行口、4KB容量的E2PROM，是一款低功耗、高性能的CMOS8位微控制器。
4.2垃圾超限监测模块
本系统选用2个HC-SR04超声波测距模块作为垃圾超限监测模块，该模块支持3V～5.5V宽电压输入、具有±2%的超高探测精度、仅仅2cm的死区、可在-10℃～70℃、支持GPIO/UART/IIC三种通信接口、仅6.6mW的超低功耗可大幅延长系统的工作时长。
4.3 人体监测模块
本系统选用HC-SR501热释电红外感应模块作为人体监测模块，该模块敏度高、可靠性强、支持全自动感应、支持光敏控制、仅0.352W的静态功耗非常适合电池供电的产品。
5 结语
本文介绍了基于STC89C52RC单片机的智能人体感应垃圾桶的设计方案，实现了自动开关盖，垃圾超限报警提示等功能，这款新型智能人体感应垃圾桶改善了人们的生活环境，有助于城市垃圾分类的推进，具有不错的发展前景。
参考文献：
[1] 许杰、王黎明、赵美玉，基于51单片机的生活小区智能垃圾桶控制系统设计，江苏科技信息 第36期,2019.12:1
[2] 郭浩岩、顾伟帆、徐佳，基于STC89C52 的寝室智能垃圾桶的设计，价值工程:132
项目名称：2020年省级大学生创新训练项目??项目编号S202010379151。???“宿州学院大学生创新创业训练计划资助”