基于STM32的智能垃圾桶控制系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着科技的发展和人们生活水平的提高，人们越来越追求舒适、安全、节能、智能化的家居生活，而垃圾桶作为日常生活的必需品，越来越受到大众关注。在当前智能化时代，垃圾桶向着“自动智能化”发展，由于智能垃圾桶的低成本和便捷，它的市场将被无限扩大。在疫情防控常态化的大环境下，设计一款可以解放人的双手的智能垃圾桶，可以大大减少公共场所和细菌的接触。

本课题基于上述考虑，要求选用合适的STM32主控单片机，设计一个基于单片机的智能垃圾桶控制系统，选用合适的传感器，结合手势控制技术，实现垃圾桶无接触式开盖合盖功能，并结合烟雾传感器模块对垃圾桶可燃状况进行检测预警。本系统结构简单、使用方便、性能优良，具有一定的实用性。

2. 课题关键问题和重难点

本次课题的关键问题在于：

第一：硬件连接，根据各模块的大小和特定的安装位置，如红外避障传感器要安装在垃圾桶盖的内面，实现对传感器与障碍物的距离检测，然后对电路进行整体布局，包括各元器件的摆放位置，特别注意的是，不同模块的所需要的电压是不同的，比如主控芯片需要 3.3 V 电压供电；步进电机的输入电压不能过低，电压过低电机的旋转可能会不正常，电机的旋转驱动能力出现不足的情况，导致无法正常开盖的情况等。

第二：系统调试，首先要制定一个系统的调试方案，先是软件调试，即先对本系统中的各个模块进行单独测试，包括对各个模块的软件部分的参数调试与参数分析，其次是将所有调试完的模块进行软件部分的整合，再进行整体的功能调试和参数的改进。

3. 国内外研究现状（文献综述）

垃圾桶是人们的生活必需品，在智能化时代，垃圾桶向着自动智能化发展。由于智能垃圾桶的低成本和便捷，它的市场将被无限扩大。在疫情防控常态化状态下，该智能垃圾桶可以解放人的双手，减少公共场所和细菌的接触。垃圾桶是人们的生活必需品，在智能化时代，垃圾桶向着自动智能化发展。由于智能垃圾桶的低成本和便捷，它的市场将被无限扩大。在疫情防控常态化状态下，该智能垃圾桶可以解放人的双手，减少公共场所和细菌的接触^[1]。

采用stm32芯片，并且依据本身所需的模块资源选用较为经济的stm32c8t6单片机，不仅可以满足舵机的定时器及i/o口输出pwm的需求，还可以满足本设备所需传感器检测原件i/o口的需求，以及外部中断的需求，对于oled屏幕的iic协议的传书也有很高的适用性^[2]。自身功能强大，接口相对简单，具有高集成度的特点，无需再添加更多扩展芯片，且在编程语言方面也更加便捷，成为该方案的理想选择^[3]。

人体红外感应模块是控制装置的核心部件，主要功能是采集室内人体红外对象的活动情况[3]，它是基于红外线技术的自动控制模块，其灵敏度高、功耗低，当人进入感应范围时输出高电平，人离开感应范围时则自动延时关闭高电平，输出低电平^[4]。正常情况下，人体能够发出波长约为10μm的红外线。这种人发出的红外线首先经过红外感应元件的菲尼尔滤光片，由滤光片对红外线信号实施增强，然后将增强信号聚集至能够感应红外线的感应源上^[5]。

4. 研究方案

本次课题的主控为stm32f103c8t6单片机，驱动模块选用motorservo电机、一个前轮两个后轮。通过人体检测模块传感器mh-b和红外距离模块tcrt5000来检测人员停留情况和操作人员的手势等。通过mg996舵机来控制垃圾桶盖的打开和关闭。paj7620u2手势识别传感器可以识别9种手势，我们使用paj7620u2手势识别传感器使得人和垃圾桶建立通信，可以通过手势控制垃圾桶的开盖关盖等操作。使用jq6500语音模块进行人机交互。烟雾报警模块有mq-2烟雾传感器和buzzer蜂鸣器。

1、自动开盖功能：方案一：当有人靠近垃圾箱丢垃圾时，用户不需要对垃圾桶进行任何操作，只需停留一段时间，则垃圾桶开盖驱动电路工作，自动打开垃圾桶。方案二：当用户需要丢垃圾时，用户需要做出相应的操作手势后，垃圾桶盖才会自动打开。

2、自动关盖功能：方案一：当人丢完垃圾离开时，人体检测模块传感器mh-b检测不到人体，垃圾桶的盖子延时一段时间自动关闭。方案二：用户对完垃圾后，做出相应的操作手势后，垃圾桶自动关盖。

5. 工作计划

第1周（2.20-2.24）	接受任务书，领会课题含义，按要求查找相关资料；翻译相关英文资料
第2周（2.27-3.3）	阅读相关资料，理解有关内容；写出开题报告一份；
第3周（3.6-3.10）	进行电路元器件选择、参数计算等，进行软件结构和流程图设计；
第4周（3.13-3.17）	进行软件设计、程序调试；
第5周（3.20-3.24）	搭建、焊接硬件电路，并对硬件部分进行测试；期中检查；
第6周（3.27-3.31）	继续进行软件设计、程序调试；
第7周（4.3-4.7）	电路硬件和软件部分联调，同时提交论文提纲给指导老师审阅，在指导老师审阅通过之后，按照提纲撰写毕业论文初稿；
第8周（4.10-4.14）	进行系统的整体调试，整理资料，撰写毕业论文；
第9周（4.17-4.21）	软硬件联调；验收成果；
第10周（4.24-4.28）	完成毕设论文查重，提交毕设论文终稿和查重报告，接受答辩资格审查；
第11周（5.1-5.5）	评阅教师评阅论文；学生准备答辩；
第12周（5.8-5.12）	答辩结束；
第13周（5.15-5.19）	检查毕设文档；毕设结束。