智家居分类垃圾桶
硬件实现
智家居分类垃圾桶
摘
文通Keil5软件protues仿真软件结合stm32单片机sg90舵机tcs3200识系统等进行设计仿真编写代码设计款智家居分类垃圾桶该智垃圾桶具功垃圾进入检测范围立刻启动识系统检测垃圾种类然舵机动作垃圾倒入分类区具省工分类劳动力直接进入机械化垃圾分类时代提高居民生活效率提高垃圾分类准确性特点
次设计关键技术：采三原色识技术帮助系统快速颜色信号采集滤光器工作采集遍解决识中出现颜色漏缺现象采单片机PWM脉宽度调制技术驱动tcs3200sg90舵机信号实现单片机控功解决单片机输出信号识模块采集信号产生混乱影响采单片机通定时器路输出脉技术帮助系统实现台舵机控制技术帮助整系统利完成垃圾分类程重技术支持垃圾分类达快速识快速动作系统稳定性指标
关键词：垃圾分类 智化 PWM脉技术
Smart home sorting bin
Summary
In this article I designed a smart home sorting trash can by combining Keil5 software and protues simulation software to design and simulate the stm32 microcontroller sg90 servo and tcs3200 recognition system etc and write the code The intelligent trash can has the following functions When the garbage enters the detection range the recognition system is immediately activated to detect the type of garbage and then the steering gear acts to dump the garbage into the classification area which saves the labor of manual classification and directly enters the mechanized garbage classification Times can improve the efficiency of residents＇ lives improve the characteristics of garbage classification accuracy
The key technologies I used in this design are using the three primary color recognition technology to help us quickly collect the color signal each filter works to collect it once and solves the color leakage phenomenon in the recognition Use The singlechip PWM pulse width modulation technology is the main signal to drive the tcs3200 and sg90 servos to achieve the main control function of the singlechip computer and to solve the influence of the singlechip microcomputer output signal and the signal collected by the recognition module may cause confusion The multioutput pulse technology of the device helps me realize the control of multiple steering gears These technologies are all important technical supports that can help the entire system to successfully complete the process of garbage classification so that the garbage classification can achieve rapid recognition fast action and stable system performance
Keywords waste classification intelligence PWM pulse technology
目录
前言……………………………………………………………………………(1)
第章 概述…………………………………………………………………(1)
1． 1务提出……………………………………………………………(1)
1．2 国外发展现状……………………………………………………(1)
1．3 毕业设计做工作……………………………………………(2)
第二章 工具介绍……………………………………………………………(2)
2．1 工具简介………………………………………………(3)
22选工具较详细介绍…………………………………………(3)
第三章 系统总体设计……………………………………………………(9)
3．1 系统结构…………………………………………………………(9)
32 系统全部模块……………………………………………………（9）
第四章 系统详细设计……………………………………………………(9)
4．1 整体形状设计……………………………………………………(10)
4．2 单片机模块………………………………………………………(10)
4．3 舵机模块…………………………………………………………(13)
4．4 识模块…………………………………………………………(14)
第五章 系统实现…………………………………………………………(15)
5．1 系统流程………………………………………………………(15)
5．2 系统电路图仿真…………………………………………………(16)
5．3 系统PCB仿真……………………………………………………(18)
54 系统调试…………………………………………………………（19）
第六章 系统总结…………………………………………………………(22)
6．1 系统特点………………………………………………………(22)
6．2 系统足解决措施…………………………………………(23)
6．3 系统展………………………………………………………(24)
参考资料……………………………………………………………………(25)
致谢…………………………………………………………………………(26)
前言
第章 概述
11务提出
着智化科技发展改革开放居民生活质量提高日常中居民生活活动环节产生垃圾类型越越丰富城市里进行垃圾分类回收垃圾转化循环利生活品者回收垃圾制造成建筑材料生活中伴着生活水提高许开始享受物质带快感开始购买式样材料合成生活品时垃圾处果垃圾划分类分开处理种类垃圾样垃圾针性处理生活中发生身降解者工分解害垃圾实少果垃圾直接填埋产生毒物质垃圾堆埋场土壤产生严重污染种植植物果渗入水系统网络导致周围水源污染动物出现死亡现象更甚者动物饮垃圾污染水源者吃污染土壤种植植物会导致动物体带病毒样病毒带类食物链导致严重流行病进行垃圾分类处理效减少垃圾危害性分类垃圾种类加次利譬餐厨垃圾作堆肥次生成肥料害燃烧垃圾燃烧发电回收垃圾甚做成建筑材料等等国现阶段力推广垃圾分类原贯彻国科学发展观思路
文章通STM32F103单片机功研究分析学分析舵机驱动识硬件工作原理方法研究出款STM32F103单片机颜色识传感器组成智分类垃圾桶款智分类垃圾桶通STM32F103驱动tcs3200颜色识器识出垃圾颜色单片机反馈识信号单片机处理信号输出脉驱动舵机角度旋转垃圾分类区间样完成次垃圾分类动作保证方面出问题需STM32F103单片机性做分析保证tcs3200颜色识器做高准确率识精度舵机动作保证垃圾准确丢弃进垃圾分类种类正确区域
12垃圾分类国外发展概况
国外城市化水高国家垃圾处理问题更早显现出国外关注垃圾问题较早国外学者长时间探讨中制定符国家国情垃圾分类措施例国邻居日垃圾源头进行分类控制日家庭中四五垃圾桶进行垃圾分类仅居民觉性日断完善法律体系长期宣传教育程中形成惯
巴西拾荒模式巴西政府量底层民变卖垃圾中回收材料生存创建拾荒者联合社仅底层民提供生活增加社会稳定然巴西垃圾分类回收贡献力量
1957年7月12日国首北京日报篇文章呼吁居民生活中产生垃圾进行分类回收中国第次提出垃圾分类概念国时候刚建国处济发展初级阶段产业没迅猛发展导致社会中物资非常稀缺居民时节约意识引导生活垃圾分开装袋纸皮箱铁次利垃圾装专门回收垃圾回收厂卖钱补贴家改革开放国济快速发展居民需物资开始量生产生活品食材甚种新型材料层出穷居民量消费购买式类品垃圾日益增国环保方面面巨压力许城市半途废没垃圾进行源头处理直接垃圾填埋时垃圾法进行分解土资源流失城市干脆工作重点转末端分类指着清洁工劳动分类加重清洁工工作难度回垃圾分类件事居民进行垃圾分类程中实需居民分装垃圾袋然居民积极执行样方法时付出精力记住惯部分减少劳动直接垃圾丢放起工作寄托身完成垃圾分类工作直接享社会福利改善成果久久居民会觉分类垃圾行动难形成致垃圾分类行动少部分努力工作分类部分图省事直接垃圾扎堆丢弃工作进展法张开法真正落限制国垃圾分类开展阻力
样情况设计出款动分类智垃圾桶实现投掷垃圾动识动分类功垃圾源头做分类处理运送垃圾处理末端环节省量力物力次分类加速资源回收利减少垃圾二次污染款方便垃圾桶更居民接受城市垃圾分类政策学宣传教育成减少
13毕业设计做工作
次智家居分类垃圾桶设计通国外相关理深入查阅学充实理功底增加设计实现性基础运学专业知识进行环节具体设计进行制作查找相关网站分类资料收集相关资料政策 通颜色识机械配合完成垃圾分类设计出款体积速度快动分类垃圾桶出现工分类垃圾转变智化机械化舵机运动系统负责输送垃圾样做法仅减少城市垃圾分类需量力物力财力居民专门学垃圾分类求简单便利推广进居民生活中居民分类垃圾求者动作抗拒
1 设计整体形状时设计出符合放家庭里家垃圾桶形状
2 颜色识时反馈单片机信号应输出脉信号相突
3 通单片机驱动舵机实现舵机驱动控制挡板
4 实现垃圾颜色分类垃圾进行分进仓操作
第二章 工具介绍
21工具简介：
次设计工具KEIL5软件 protues软件Keil5款非常适合学C语言开发编程软件Protues进行硬件仿真查找系统工作否出错软件然仿真结果启发查中找出系统改进处Solidwork款机械设计开发视窗产品种三维CAD系统款软件设计出机械结构够3d视化查找出结构足处
22选工具较详细介绍
221 Keil 5
Keil美国keil software公司针51系列单片机设计包含c编译器宏汇编库文件等功强仿真软件现已更新支持stm32f103系列版户定义密码序列全功编辑器汇编编译连接外部应程序生成程序功通编译项目生成HEX文件单片机编译器识出根编码程序执行动作程序出现逻辑错误时候会详细指出什类型错误第行修改
Keil 5方法：
开keil5界面图：
图221 keil界面
面种功快捷方式图标果建立新工程需电机菜单栏里project图
图222 keil建立工程页面
点击new uvision project成功建立新工程保存工程进入单片机芯片型号选择界面根需选择设计选stm32f103系列芯片找该芯片型号点击确定行
图223 建立工程中选择芯片型号
选择芯片进行代码编写需电机File先空白纸样式图标成功建立工程文件面编写代码该芯片编译程序样单片机编写出驱动程序识程序
图224 工程建立空白文件
222 Protues
Protues款EDA工具软件认识单片机学单片机进行单片机部电路辨容带全方位知识视觉支持画写电路布线图单片机烧入代码单片机外部电路配合协调仿真层面带全面功重包含许系列单片机51系列ACRPIC等库元器件里找资源丰富库元器件里面示波器交直流电压表工具开发者软件层面测试设计电路否出现错误功叠加配合广受学单片机开发单片机员青睐原理图切换PCB鼠标点击快速支持动布线进行实时仿真查找问题避免设计出错误版图设计阶段完善误差
Protues：
首先开Protues样界面图：
图225 protues界面
点击面文件新建文件输入名称设置选项进入设计电路图图：
图226 工程命名
图227 选择否创建原理图
图228 建立工程总结
完成步骤进入设计页面点击面元器件库者P键召唤出选择元器件页面图：
图229 元器件库选择界面
左侧次设计选硬件元器件接设计电路电路进行仿真
第三章 系统总体设计
31 系统结构
垃圾桶整体设计图示分识模块区域舵机模块区域垃圾分类区域方分类区代表着红蓝绿三种垃圾分开存放避免污染符合设计理念舵机模块包含着垃圾停放垃圾输送功分类动作简易化直接集成舵机模块面样块挡板识模块识区域完成舵机运送垃圾工具识模块受身性影响需放置离垃圾投掷口方样垃圾旦投掷进识模块马开始运作
32 系统全部模块
然垃圾桶整体系统包括模块：
图321系统部分图解
设计系统总体包括垃圾检测模块单片机控制模块舵机模块分应tcs230传感器stm32f103单片机sg90舵机辅助模块增加系统功性设计增加屏幕显示垃圾测满功补光模块黑暗环境保持识精确度
第四章 系统详细设计
41整体设计
智分类垃圾桶作家庭里种日品模型应应该笨重垃圾桶形状设计显尤重长段时间里垃圾桶塑料作原材料制成塑料种轻量强度高部化学结构稳定价格便宜优点运许生活甚工业场景里面缺点明显分解处理起异常麻烦填埋时间长久会国土壤造成伤害焚烧生成毒气体会空气质量周围生物造成巨影响设计贯彻国家力推动垃圾分类理念算实现科学发展观思路环保事业选择种环保材料降解塑料乳酸作原料通材料配合聚合成聚乳酸（PLA）种生降解材料仅仅环境中微生物配合光线作分解成二氧化碳水污染环境环保材料玉米番薯含淀粉生植物提取淀粉原料制成步淀粉通反应生成种糖类乳酸种糖配合特定菌种发酵反应制作成步乳酸进入化学反应仓系列变化合成制作成聚乳酸聚乳酸制成外壳仅轻物理性优良抗摔易损坏
设计智垃圾桶硬件包括舵机驱动装置单片机系统颜色识硬件部分组成设计出智垃圾桶应满足求：
1垃圾桶整体形状应该紧凑做放家里体积太会生活造成便会垃圾快装满实垃圾桶需环保耐卫生做保障
2垃圾桶识速度应该快速防止垃圾法时分类造成堵塞
3垃圾桶分类程应该准确干净舵机动作应该稳定抖动
42单片机模块
根设计实际需求需配单片机需太功选择处理速度慢者信号突机型组汇总找款单片机型号STM32F103中低端32位ARM微控制器拥168MHZ工作频率部电路芯集成高速存储器具许 IO 端口外部硬件提供增强型信号输出驱动辅助性外设连接外部总线具高性廉价功耗低特点嵌入式领域中应广泛微型驱动系统数采集系stm32嵌入式系列直首选择
然受新入门开发者喜爱Ardunio开源芯片台Arduino非常适合新手手款开发芯片库函数API等封装存储器函数语法简单易懂者直接调库函数进行编码然损执行效率开发者程序理解结构组织非常方便
综述组讨选择单功更加效率STM32F103需单片机做事情舵机输出脉处理颜色识器识颜色程序
图421 Stm32f103图片 图422 stm32f103protues图片
stm32f103驱动舵机进行角度变换呢？需stm32定时器特殊功定时器发出单脉信号通设定次事件者动作发生形成段宽度信号通定时器编程驱动预分频16位动装载计数器搭配形成功块动测量出输入输出脉宽度根开发者定义种固定宽度脉信号输出外部电路定时中断样高优先级功支持时技术模式例计数零开始步步加载设定值终溢出发生中断达指定值发生中断通定时器第步需定时器启动初始化定时器配置想输出脉形状寄存器中设定值者说寄存器里植入数定时器刚开始时输出般低电通定时器开始计数步步加时计数数量寄存器里数值时时输出低电计数器读数超寄存器数值时马输出高电计数器会继续读数某值会溢出计数器重新回0输出低电开始轮计数时产生完整PWM信号面会提SG90舵机直接收社识PWM脉信号STM32会直接产生信号输出SG90舵机舵机接收信号开始动作
STM32F103控制单舵机实际程设计识传感器原需两舵机设计时驱动两舵机办法通定时器具路输出信号种功编程通道修改通道寄存器数值通代码启动通定时器4路输出改变部寄存器值时两舵机分发出驱动动作宽度脉
TIM_HandleTypeDef TIM3_Handler 定时器句柄
TIM_OC_InitTypeDef TIM3_CH1Handler 定时器3通道1句柄
TIM_OC_InitTypeDef TIM3_CH2Handler 定时器3通道2句柄
TIM_OC_InitTypeDef TIM3_CH3Handler 定时器3通道3句柄
TIM_OC_InitTypeDef TIM3_CH4Handler 定时器3通道4句柄
种路通道输出较低频率PWM时需注意较关键问题中断服务函数函数关键触发中断情况时例某通道寄存器值已超该通道较值中断会发生判断通道触发次中断接着会读取该通道寄存器中值判断样电高低根决定出较值重新定义该通道保证通道连续生成固定PWM信号寄存器通道较值时改变设置CCRx_Val值然设置公倍数关系ARR寄存器设定值样改变PWM频率改变PWM占空
43舵机模块
sg90舵机通接受脉信号变化角度驱动伺服系统硬件部带减速齿轮组作动作制动电机工具部带传感器检测角度位置直流电机控制电路组成闭环反馈控制伺服系统常需变换角度运动系统中伺服电机运动分析电位器反馈回信息电机控制板重硬件电位器电机转动动作提供参考检测整系统中电阻变化采集种变化变成种信号交电机控制板电机控制板接收种信号判断否运动求位置齿轮组里许级放齿轮作通滑轮原理力量放功率电机生成更扭力舵机够动作接收PWM脉信号根脉宽度芯片部识出该脉宽度获直流偏置电压舵机工作前提条件脉信号该信号必须持续20ms具特定宽度样舵机启动部调制芯片根直流偏置电压电位器电压作较求出电压差输出电压差值决定电机驱动旋转果正数电机正转反电机反转电机运动某点控芯片求达点位电机会通齿轮组带动电位器旋转电位器电压直流偏置电压相等舵机收脉完成次动作程型舵机工作电压般48v者6v转速算快般02260度01860度说输出脉更改角度空度速度太快时候舵机会发生法动作情况
sg90舵机三条线接线两条电源线sg90舵机供电保证舵机正常运作信号线直接接STM32F103IO口单片机输出宽度脉控制必须注意20ms脉周期果想精细化旋转特定角度63度样子动作具体定时器时钟频率范围必定05ms~25ms009us角度变换输出PWM05+N009舵机0~180度旋转意角度SG90舵机伺服驱动器工作原理方式
图431 舵机总线形状
舵机旋转角度脉宽度持续时间关系图示：
高电t占整周期T（20ms）时间
舵机旋转角度
05ms
0度
1ms
45度
15ms
90度
2ms
135度
25ms
180度
图441 角度T时间关系
方法程序中设置全局变量变量率定时器中断次数编程设置通定时器隔05ms中断次没达40次变量清零样保证输出20ms脉中断次数a时信号线输出高电否输出零
想舵机转左角度需位机正2ms脉信号先定时器清零然设置输出口高电输出定时器设置2ms中断次次中断单片机端口输出中断变成低电18ms会进行次中断输出口变成高电输出样操作定时器初值变2ms开始等次中断采述方法实现舵机PWM信号输出实现舵机旋转角度条件通定时器中断初值断变换方法单片机产生脉信号舵机驱动根接收单片机发出脉宽度进行动作
44识模块
识系统作智分类垃圾桶中重部分硬件识系统坏决定着垃圾分类精确度果硬件配置选择出现合理情况导致垃圾分类法正常运行果选高精度摄头识硬件说控系统单片机性求会提高 种情况设计识系统考虑tcs3200颜色传感器
TCS3200颜色传感器种包含RGB感应芯片作白衡增加光线强度4白色LED灯见光识区间检测出颜色非常适色彩程度测量领域单块芯片集成三原色滤光器种输出数字信号兼容种接口颜色传感器tcs3200输出数字信号通嵌入式系统（例微计算机芯片）直接读取驱动程序直接访问嵌入式系统时TCS3200接收标准TTL者CMOS逻辑输入实现通道10位转换精度
图451 tcs320引脚图功框图
TCS3200颜色传感器集成 红绿蓝三滤光器编写程序选择启动滤光器时会允许该滤光器应颜色进入排颜色进入例选择启动蓝色滤光器时入射光蓝色光波形传感器识出色光波形会排外通断启动滤光器识出三值时分析出识物体颜色Tcs32008引脚封装表面64光电二极集成表面密封单芯片该芯片分蓝色绿色红色滤光片四种光电二极通数整芯片光电二极减少入射均匀性提高色彩感知准确性种情况联连接均匀分布射线二极消颜色位置错误动态工作时通两程序（引脚输出频率范围）2hz500khz中选择典型传感器选择需滤波器户选择100％20％2％输出百分系数关闭模式测量范围拥值输出例子传感器够适应提高适应性举例子想计数器处数值较情况选择较设置引脚tcs3200计数器tcs3200输出频率处工作模式 S0选择输出系数S1功电源关闭模式S2S3选择输出滤波器类型作输出频率
TCS3200作传感器开始工作前需进行项重步骤白衡调整白衡机器默认种白色初始量根出物体实际颜色理白色三原色色值例混合成然现实中常见白色红绿蓝三种颜色等值例混合形成情况需求例致TCS230传感器制造特性工艺求光电二极红绿蓝三种光识程度致系统定义红绿蓝出厂设置相造成输出三原色相开始工作识前进行步白衡调整保证TCS230光电二极滤光器识出统标准白色红绿蓝三种颜色等例合成首先白衡设置定时器固定时间（例10ms）然通改变引脚s2s3值选择滤光器类型分选择红绿蓝三种滤光器期间计算tcs3200脉输出数量例子中脉量通例子转换255 实际测试中相时间脉测量值例子进行计数然获相应颜色值
完成白衡调整TCS3200开始识物体TCS3200端stm32f103IO引脚输出口相连接输出例控制端口s1s2滤光器类型控制端口S2S3分连接单片机五IO输出引脚OUT接单片机RCO端TCS3200STM32F103间接电阻防止噪声干扰提升信号间通讯稳定性黑暗封闭环境通颜色传感器带LED灯进行射物体物体反射光线波形通次三原色滤光器分析终输出脉单片机RCO口样完成物体颜色识信号传输颜色识时注意外界光线射样会白衡调整时出现偏差影响终结果传感器放置黑暗环境会产生反射光线封闭空间中进行测试 传感器没特殊光源求光源需部分集中识物体果物体会反光会造成传感器光电二极工作出错 TCS3200时什情况需检查否进行额白衡调整然识出结果实际相差甚远
根TCS3200结构组成应特点出发配合STM32f103单片机实现垃圾颜色识单片机根颜色传感器识分析结果垃圾分类垃圾属区域样系统量节约成体积检测快
第五章 系统实现
51智分类垃圾桶流程
CAD整垃圾桶设计出概框架图511 第步垃圾分类分类区间舵机完成动作事先确定样方便单片机快速动作减少启动时间分类区间设置成红绿蓝三间隔间隔互通影响垃圾分类出错分类区挡板挡板运输垃圾通道挡板连接着舵机支架根舵机角度变换运动根垃圾桶整体设计 设计出垃圾桶方识区域识区舵机相接挡板挡板三分类区域左边红色区域中间绿色区域右边蓝色区域样设计需计算确定舵机垃圾运送区间需角度单片机输出PWM脉宽度确定：识出红色垃圾需两舵机左旋转概45度单片机时两舵机输出10ms宽度脉识出绿色垃圾时左边舵机右旋转45度右边舵机左旋转45度保证垃圾准确落入中间区域识时蓝色垃圾时红色垃圾需两舵机右旋转45度垃圾落入右方区域根样动作编写程序预先放入单片机存储器中样时候颜色传感器识完垃圾时直接调里程序驱动舵机完成动作垃圾掉入合适分类区域
图521 CAD设计程序动作演示图
52 系统电路图仿真
protues进行电路设计进行仿真图522：
图522 protues仿真电路图
图组根硬件特性设计电路图protues没tcs3200元器件ne555进行模拟实验tcs230样根脉信号触发工作ne555电阻配合形成pwm信号接收器进行电路仿真种元器件工作电压相仿真环境中分配备独立电源tcs3200输出端单片机输出端链接单片机发出PWM脉信号时候tcs3200首先进行白衡调整调整完毕程序控制循环滤波器工作实时采集颜色波形完成识识完成反馈信号单片机次发出PWM脉信号开始驱动舵机工作
结合根组成员运keil 5编写完成程序(程序附附录）智分类垃圾桶部分硬件配合首先丢弃进垃圾桶时TCS230颜色识传感器会立进行白衡调整然单片机输出信号分启动三原色滤光器开始根工作原理接受检测物体颜色波形分析出结果转换成信号反馈单片机stm32f103根编写程序识系统反馈波形判断出该垃圾颜色应该分类分类区间单片机根反馈波形信号编写判断程序做确定垃圾丢弃区间确定次垃圾运输区间时定时器会马输出运送该区间舵机需旋转角度动作PWM脉信号舵机运动带动挡板运动样垃圾利分类分类区垃圾满阻挡红外传感器时红外传感器反馈单片机发出蜂鸣器报警提醒户该垃圾丢专门处理垃圾站处
53 系统PCB仿真
面仿真电路哦根原理画出pcb图Altium designer10版需菜单栏文件项面选择建立新工程图531示
图531建立工程完毕
建立完工程画出电路图选择菜单栏设计——>update in PCB电路图转换成PCB原理图图532图533示：P1引出三针脚舵机三线相连接P2组学设计识系统相连接红色接线top layer层线路接线蓝色接线bottom layer层线路C1圆形motor元器件构成舵机动作转化模型进行舵机工作情况仿真
图532 PCB 3D示意图
图533 PCB 2D示意图
图534 OLEDPCB仿真图
54系统调试
综合组成员工作根电路图PCB图做出整系统材料环境素限制法降解塑料进行垃圾桶外壳设计先纸皮作材料进行外壳制作塑料板样硬件镶嵌外壳保证坚固硬度
图541 单片机模块舵机驱动模块系统图
图542 垃圾桶结构图
接进行测试系统否够正常运行识否准确第次方黑色识区域放球状红色塑料袋系统动作结果图543示刚落规定红色分类区域：
图543 落红色分类区
第二次识放蓝色物品识区动作结果图544示：
图544 落蓝色分类区
第三次识放绿色物体识区动作结果图545示：
图545 落绿色分类区
综试验调试系统运行次没出现较识错误识出颜色准确该物体分类属该颜色分类区域识传感器识出结果正常观察颜色样设计动作行模式初设想计划相符合设计初设想方案功基完成
第六章 系统总结
61 系统特点
文智分类垃圾桶硬件方面进行设计制作进行工作开展研究进行性测试采三原色识技术帮助系统快速颜色信号采集运单片机PWM脉宽度调制技术作驱动tcs3200sg90舵机信号单片机通定时器路输出脉技术帮助系统实现台舵机控制帮助整系统利完成垃圾分类程重技术支持垃圾分类达快速识快速动作系统稳定性指标
（1）智分类垃圾桶外观形状材料筛选垃圾桶体积判断确定垃圾桶形状途定位选择降解塑料减轻般塑料环境破坏体积轻量型占家庭量位置作支撑着整垃圾桶外壳做坚固稳定容易沾染垃圾积餐厨废水家庭垃圾桶辅助
（2）智分类垃圾桶硬件分析详细许单片机控系统运动驱动系统选出轻量型硬件更加垃圾桶体积减性输类型产品单片机系统精简线程处理数处理更快捷路控制输出pwm信号功系统动作统性完整性时输出信号会延迟相互影响提高效率识方面通断启动滤光器识出三值时分析出识物体颜色舵机通接受脉信号变化角度驱动伺服系统硬件集成度非常高伺服系统硬件需PWM信号驱动动作迅速稳定作驱动整系统分类部分视智系统中重组成部分
（3） 科技飞速发展方便生活品层出穷做出款符合垃圾分类政策响应国科学发展观智分类垃圾桶算国环保事业做贡献然款垃圾桶功完全少成成减少代表着价格低昂力居民社区中宣传出售等提高居民生活中垃圾分类积极性减少垃圾处理劳动力工序减少垃圾污染性
62 系统足解决措施
1识传感器问题：tcs3200传感器识距离识精度相较狭窄没发现升级版者说深度学样神网络设计块具高精度高速率识系统次tcs3200需做次白衡调整增加启动时间解决系统画画软件中定义种白色讲种白色写入程序达默认白色效果次启动时减少白衡调整时间识距离相较短时需通断调整位置传感器够识出垃圾时候会左右运动情况加光电传感器垃圾触碰光电传感器系统马驱识动作马识出需数者做左右运动识传感器运动台动追踪识物体动识识距离短问题通传感器身超频增加识距离
2舵机模块：通较量方法选择舵机输送分类垃圾实传送带运送垃圾机械手动定位抓取垃圾分类垃圾方法奈身知识限法简化垃圾桶样产品面舵机选择种类旦舵机控制区域灵敏输入信号反馈信号会产生波动导致差值出现超出标准范围发生抖动情况者舵机支臂力度法支撑板子系统法正常工作需更换紧致臂架提高力量定位精度定位精度取决转系统整体精度远高高度返回性取决止动定位精度舵机程发生旋转变慢舵量变变慢带发热时候判断起电流需设置电流空载情况时减少电流保证极致性
63 系统展：
智分类垃圾桶现阶段市场没成熟产品研究根学知识查询国外种资料设计出想象中智分类垃圾桶方面提升空间许时候应场景提升垃圾场样型场中方便垃圾处理
（1）工智发展完善程中许设计出套工智拍直接辨出垃圾种类程序设计出工智神网络深度学断通拍摄分类垃圾片提取样交工智学辨努力运神元份垃圾图片样分成神元组成单元样繁神元会工智学起占更资源浪费处理时间增加处理成需通局部选择参数池化数等处理规模减少池化减少型图数会损失掉重信息池化数学原理简单学生水认知清楚通狭窄图输入减少素数仅存储重信息通常池22例池（Max Pooling）22块值结果素单位输入图数等减原始图样神网络局部图片辨垃圾资料快速网络中数做出边拍摄垃圾图片影响识精确度
（2）舵机驱动挡板运送垃圾模式某场景适应作款全动垃圾桶分类部分应该整洁卫生迅速配合工智分类模式整成带转轴旋转分类仓方式分类垃圾相方式挡板长度问题垃圾滑落应该区域样方式旋转360度识出垃圾分类仓通轴承动旋转移动该垃圾分类区域分类仓方仓口动开垃圾进入分类区域种方式保证垃圾真实定分类完成
（3）显现出垃圾桶智化加装智扎带功者检测垃圾否装满功物联网连接时更新数清洁工配合动扎带配合动压缩功达准点丢弃垃圾样清洁工次分类垃圾直接垃圾包带走运送垃圾处理厂增加点动感应体温度红外模块动开垃圾盖方便丢弃垃圾触碰垃圾桶周围残留垃圾弄脏手次丢垃圾测满硬件计算出该垃圾桶否装满时发出语音提示家庭成员该扔垃圾垃圾桶时家庭生活中臭味重方增加臭功减少种味道提高生活质量
参考文献
1 微机原理接口技术编：周明德民邮电出版社出版200741
2基STC89C52单片机智分类垃圾桶设计作者：王玥刘苇崔昊出处：科技济导刊 2019
3垃圾分类：场输起战争作者：佳雨 出处：遵义期刊 2019
4聚乳酸增韧改性研究进展作者：孙晨露刘喜军出处：化工时刊 2017
5基STM32嵌入式模糊PID步进电机控制系统设计作者：王虎彭恕尹泉出处：机械工程师 2014
6嵌入式单片机STM32设计应技术作者：张淑清出处：北京：国防工业出版社201506
7单片机原理应作者：刘教瑜勇出处：武汉：武汉理工学出版社201104
8基单片机传感器综合电路设计作者：李玮出处：吉林学2016
9Programming with STM32 getting started with the Nucleo Board and CC++作者：Norris Donald出处：New York McGraw Hill Education 2018
10Swivel based garbage can carousel作者：Varga Josephine 2004
11Robotics Modelling Planning and Control作者Bruno Siciliano 2010
12An overview of polylactides as packaging materials作者：Auras R Harte B Selke S 2004
13Essential C++作者：Stanley BLippman出处：Pearson Education
14C程序设计（第五版）作者：谭浩强出处：清华学出版社
15基脉宽调制传感器读取电路设计实现作者：龙军关威汪旭东出处：传感技术学报
16电子电路设计中protues仿真软件应作者：侯彬出处：数字技术应2017
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智家居分类垃圾桶
硬件实现
智家居分类垃圾桶
摘
文通Keil5软件protues仿真软件结合stm32单片机sg90舵机tcs3200识系统等进行设计仿真编写代码设计款智家居分类垃圾桶该智垃圾桶具功垃圾进入检测范围立刻启动识系统检测垃圾种类然舵机动作垃圾倒入分类区具省工分类劳动力直接进入机械化垃圾分类时代提高居民生活效率提高垃圾分类准确性特点
次设计关键技术：采三原色识技术帮助系统快速颜色信号采集滤光器工作采集遍解决识中出现颜色漏缺现象采单片机PWM脉宽度调制技术驱动tcs3200sg90舵机信号实现单片机控功解决单片机输出信号识模块采集信号产生混乱影响采单片机通定时器路输出脉技术帮助系统实现台舵机控制技术帮助整系统利完成垃圾分类程重技术支持垃圾分类达快速识快速动作系统稳定性指标
关键词：垃圾分类 智化 PWM脉技术
Smart home sorting bin
Summary
In this article I designed a smart home sorting trash can by combining Keil5 software and protues simulation software to design and simulate the stm32 microcontroller sg90 servo and tcs3200 recognition system etc and write the code The intelligent trash can has the following functions When the garbage enters the detection range the recognition system is immediately activated to detect the type of garbage and then the steering gear acts to dump the garbage into the classification area which saves the labor of manual classification and directly enters the mechanized garbage classification Times can improve the efficiency of residents＇ lives improve the characteristics of garbage classification accuracy
The key technologies I used in this design are using the three primary color recognition technology to help us quickly collect the color signal each filter works to collect it once and solves the color leakage phenomenon in the recognition Use The singlechip PWM pulse width modulation technology is the main signal to drive the tcs3200 and sg90 servos to achieve the main control function of the singlechip computer and to solve the influence of the singlechip microcomputer output signal and the signal collected by the recognition module may cause confusion The multioutput pulse technology of the device helps me realize the control of multiple steering gears These technologies are all important technical supports that can help the entire system to successfully complete the process of garbage classification so that the garbage classification can achieve rapid recognition fast action and stable system performance
Keywords waste classification intelligence PWM pulse technology
目录
前言……………………………………………………………………………(1)
第章 概述…………………………………………………………………(1)
1． 1务提出……………………………………………………………(1)
1．2 国外发展现状……………………………………………………(1)
1．3 毕业设计做工作……………………………………………(2)
第二章 工具介绍……………………………………………………………(2)
2．1 工具简介………………………………………………(3)
22选工具较详细介绍…………………………………………(3)
第三章 系统总体设计……………………………………………………(9)
3．1 系统结构…………………………………………………………(9)
32 系统全部模块……………………………………………………（9）
第四章 系统详细设计……………………………………………………(9)
4．1 整体形状设计……………………………………………………(10)
4．2 单片机模块………………………………………………………(10)
4．3 舵机模块…………………………………………………………(13)
4．4 识模块…………………………………………………………(14)
第五章 系统实现…………………………………………………………(15)
5．1 系统流程………………………………………………………(15)
5．2 系统电路图仿真…………………………………………………(16)
5．3 系统PCB仿真……………………………………………………(18)
54 系统调试…………………………………………………………（19）
第六章 系统总结…………………………………………………………(22)
6．1 系统特点………………………………………………………(22)
6．2 系统足解决措施…………………………………………(23)
6．3 系统展………………………………………………………(24)
参考资料……………………………………………………………………(25)
致谢…………………………………………………………………………(26)
前言
第章 概述
11务提出
着智化科技发展改革开放居民生活质量提高日常中居民生活活动环节产生垃圾类型越越丰富城市里进行垃圾分类回收垃圾转化循环利生活品者回收垃圾制造成建筑材料生活中伴着生活水提高许开始享受物质带快感开始购买式样材料合成生活品时垃圾处果垃圾划分类分开处理种类垃圾样垃圾针性处理生活中发生身降解者工分解害垃圾实少果垃圾直接填埋产生毒物质垃圾堆埋场土壤产生严重污染种植植物果渗入水系统网络导致周围水源污染动物出现死亡现象更甚者动物饮垃圾污染水源者吃污染土壤种植植物会导致动物体带病毒样病毒带类食物链导致严重流行病进行垃圾分类处理效减少垃圾危害性分类垃圾种类加次利譬餐厨垃圾作堆肥次生成肥料害燃烧垃圾燃烧发电回收垃圾甚做成建筑材料等等国现阶段力推广垃圾分类原贯彻国科学发展观思路
文章通STM32F103单片机功研究分析学分析舵机驱动识硬件工作原理方法研究出款STM32F103单片机颜色识传感器组成智分类垃圾桶款智分类垃圾桶通STM32F103驱动tcs3200颜色识器识出垃圾颜色单片机反馈识信号单片机处理信号输出脉驱动舵机角度旋转垃圾分类区间样完成次垃圾分类动作保证方面出问题需STM32F103单片机性做分析保证tcs3200颜色识器做高准确率识精度舵机动作保证垃圾准确丢弃进垃圾分类种类正确区域
12垃圾分类国外发展概况
国外城市化水高国家垃圾处理问题更早显现出国外关注垃圾问题较早国外学者长时间探讨中制定符国家国情垃圾分类措施例国邻居日垃圾源头进行分类控制日家庭中四五垃圾桶进行垃圾分类仅居民觉性日断完善法律体系长期宣传教育程中形成惯
巴西拾荒模式巴西政府量底层民变卖垃圾中回收材料生存创建拾荒者联合社仅底层民提供生活增加社会稳定然巴西垃圾分类回收贡献力量
1957年7月12日国首北京日报篇文章呼吁居民生活中产生垃圾进行分类回收中国第次提出垃圾分类概念国时候刚建国处济发展初级阶段产业没迅猛发展导致社会中物资非常稀缺居民时节约意识引导生活垃圾分开装袋纸皮箱铁次利垃圾装专门回收垃圾回收厂卖钱补贴家改革开放国济快速发展居民需物资开始量生产生活品食材甚种新型材料层出穷居民量消费购买式类品垃圾日益增国环保方面面巨压力许城市半途废没垃圾进行源头处理直接垃圾填埋时垃圾法进行分解土资源流失城市干脆工作重点转末端分类指着清洁工劳动分类加重清洁工工作难度回垃圾分类件事居民进行垃圾分类程中实需居民分装垃圾袋然居民积极执行样方法时付出精力记住惯部分减少劳动直接垃圾丢放起工作寄托身完成垃圾分类工作直接享社会福利改善成果久久居民会觉分类垃圾行动难形成致垃圾分类行动少部分努力工作分类部分图省事直接垃圾扎堆丢弃工作进展法张开法真正落限制国垃圾分类开展阻力
样情况设计出款动分类智垃圾桶实现投掷垃圾动识动分类功垃圾源头做分类处理运送垃圾处理末端环节省量力物力次分类加速资源回收利减少垃圾二次污染款方便垃圾桶更居民接受城市垃圾分类政策学宣传教育成减少
13毕业设计做工作
次智家居分类垃圾桶设计通国外相关理深入查阅学充实理功底增加设计实现性基础运学专业知识进行环节具体设计进行制作查找相关网站分类资料收集相关资料政策 通颜色识机械配合完成垃圾分类设计出款体积速度快动分类垃圾桶出现工分类垃圾转变智化机械化舵机运动系统负责输送垃圾样做法仅减少城市垃圾分类需量力物力财力居民专门学垃圾分类求简单便利推广进居民生活中居民分类垃圾求者动作抗拒
1 设计整体形状时设计出符合放家庭里家垃圾桶形状
2 颜色识时反馈单片机信号应输出脉信号相突
3 通单片机驱动舵机实现舵机驱动控制挡板
4 实现垃圾颜色分类垃圾进行分进仓操作
第二章 工具介绍
21工具简介：
次设计工具KEIL5软件 protues软件Keil5款非常适合学C语言开发编程软件Protues进行硬件仿真查找系统工作否出错软件然仿真结果启发查中找出系统改进处Solidwork款机械设计开发视窗产品种三维CAD系统款软件设计出机械结构够3d视化查找出结构足处
22选工具较详细介绍
221 Keil 5
Keil美国keil software公司针51系列单片机设计包含c编译器宏汇编库文件等功强仿真软件现已更新支持stm32f103系列版户定义密码序列全功编辑器汇编编译连接外部应程序生成程序功通编译项目生成HEX文件单片机编译器识出根编码程序执行动作程序出现逻辑错误时候会详细指出什类型错误第行修改
Keil 5方法：
开keil5界面图：
图221 keil界面
面种功快捷方式图标果建立新工程需电机菜单栏里project图
图222 keil建立工程页面
点击new uvision project成功建立新工程保存工程进入单片机芯片型号选择界面根需选择设计选stm32f103系列芯片找该芯片型号点击确定行
图223 建立工程中选择芯片型号
选择芯片进行代码编写需电机File先空白纸样式图标成功建立工程文件面编写代码该芯片编译程序样单片机编写出驱动程序识程序
图224 工程建立空白文件
222 Protues
Protues款EDA工具软件认识单片机学单片机进行单片机部电路辨容带全方位知识视觉支持画写电路布线图单片机烧入代码单片机外部电路配合协调仿真层面带全面功重包含许系列单片机51系列ACRPIC等库元器件里找资源丰富库元器件里面示波器交直流电压表工具开发者软件层面测试设计电路否出现错误功叠加配合广受学单片机开发单片机员青睐原理图切换PCB鼠标点击快速支持动布线进行实时仿真查找问题避免设计出错误版图设计阶段完善误差
Protues：
首先开Protues样界面图：
图225 protues界面
点击面文件新建文件输入名称设置选项进入设计电路图图：
图226 工程命名
图227 选择否创建原理图
图228 建立工程总结
完成步骤进入设计页面点击面元器件库者P键召唤出选择元器件页面图：
图229 元器件库选择界面
左侧次设计选硬件元器件接设计电路电路进行仿真
第三章 系统总体设计
31 系统结构
垃圾桶整体设计图示分识模块区域舵机模块区域垃圾分类区域方分类区代表着红蓝绿三种垃圾分开存放避免污染符合设计理念舵机模块包含着垃圾停放垃圾输送功分类动作简易化直接集成舵机模块面样块挡板识模块识区域完成舵机运送垃圾工具识模块受身性影响需放置离垃圾投掷口方样垃圾旦投掷进识模块马开始运作
32 系统全部模块
然垃圾桶整体系统包括模块：
图321系统部分图解
设计系统总体包括垃圾检测模块单片机控制模块舵机模块分应tcs230传感器stm32f103单片机sg90舵机辅助模块增加系统功性设计增加屏幕显示垃圾测满功补光模块黑暗环境保持识精确度
第四章 系统详细设计
41整体设计
智分类垃圾桶作家庭里种日品模型应应该笨重垃圾桶形状设计显尤重长段时间里垃圾桶塑料作原材料制成塑料种轻量强度高部化学结构稳定价格便宜优点运许生活甚工业场景里面缺点明显分解处理起异常麻烦填埋时间长久会国土壤造成伤害焚烧生成毒气体会空气质量周围生物造成巨影响设计贯彻国家力推动垃圾分类理念算实现科学发展观思路环保事业选择种环保材料降解塑料乳酸作原料通材料配合聚合成聚乳酸（PLA）种生降解材料仅仅环境中微生物配合光线作分解成二氧化碳水污染环境环保材料玉米番薯含淀粉生植物提取淀粉原料制成步淀粉通反应生成种糖类乳酸种糖配合特定菌种发酵反应制作成步乳酸进入化学反应仓系列变化合成制作成聚乳酸聚乳酸制成外壳仅轻物理性优良抗摔易损坏
设计智垃圾桶硬件包括舵机驱动装置单片机系统颜色识硬件部分组成设计出智垃圾桶应满足求：
1垃圾桶整体形状应该紧凑做放家里体积太会生活造成便会垃圾快装满实垃圾桶需环保耐卫生做保障
2垃圾桶识速度应该快速防止垃圾法时分类造成堵塞
3垃圾桶分类程应该准确干净舵机动作应该稳定抖动
42单片机模块
根设计实际需求需配单片机需太功选择处理速度慢者信号突机型组汇总找款单片机型号STM32F103中低端32位ARM微控制器拥168MHZ工作频率部电路芯集成高速存储器具许 IO 端口外部硬件提供增强型信号输出驱动辅助性外设连接外部总线具高性廉价功耗低特点嵌入式领域中应广泛微型驱动系统数采集系stm32嵌入式系列直首选择
然受新入门开发者喜爱Ardunio开源芯片台Arduino非常适合新手手款开发芯片库函数API等封装存储器函数语法简单易懂者直接调库函数进行编码然损执行效率开发者程序理解结构组织非常方便
综述组讨选择单功更加效率STM32F103需单片机做事情舵机输出脉处理颜色识器识颜色程序
图421 Stm32f103图片 图422 stm32f103protues图片
stm32f103驱动舵机进行角度变换呢？需stm32定时器特殊功定时器发出单脉信号通设定次事件者动作发生形成段宽度信号通定时器编程驱动预分频16位动装载计数器搭配形成功块动测量出输入输出脉宽度根开发者定义种固定宽度脉信号输出外部电路定时中断样高优先级功支持时技术模式例计数零开始步步加载设定值终溢出发生中断达指定值发生中断通定时器第步需定时器启动初始化定时器配置想输出脉形状寄存器中设定值者说寄存器里植入数定时器刚开始时输出般低电通定时器开始计数步步加时计数数量寄存器里数值时时输出低电计数器读数超寄存器数值时马输出高电计数器会继续读数某值会溢出计数器重新回0输出低电开始轮计数时产生完整PWM信号面会提SG90舵机直接收社识PWM脉信号STM32会直接产生信号输出SG90舵机舵机接收信号开始动作
STM32F103控制单舵机实际程设计识传感器原需两舵机设计时驱动两舵机办法通定时器具路输出信号种功编程通道修改通道寄存器数值通代码启动通定时器4路输出改变部寄存器值时两舵机分发出驱动动作宽度脉
TIM_HandleTypeDef TIM3_Handler 定时器句柄
TIM_OC_InitTypeDef TIM3_CH1Handler 定时器3通道1句柄
TIM_OC_InitTypeDef TIM3_CH2Handler 定时器3通道2句柄
TIM_OC_InitTypeDef TIM3_CH3Handler 定时器3通道3句柄
TIM_OC_InitTypeDef TIM3_CH4Handler 定时器3通道4句柄
种路通道输出较低频率PWM时需注意较关键问题中断服务函数函数关键触发中断情况时例某通道寄存器值已超该通道较值中断会发生判断通道触发次中断接着会读取该通道寄存器中值判断样电高低根决定出较值重新定义该通道保证通道连续生成固定PWM信号寄存器通道较值时改变设置CCRx_Val值然设置公倍数关系ARR寄存器设定值样改变PWM频率改变PWM占空
43舵机模块
sg90舵机通接受脉信号变化角度驱动伺服系统硬件部带减速齿轮组作动作制动电机工具部带传感器检测角度位置直流电机控制电路组成闭环反馈控制伺服系统常需变换角度运动系统中伺服电机运动分析电位器反馈回信息电机控制板重硬件电位器电机转动动作提供参考检测整系统中电阻变化采集种变化变成种信号交电机控制板电机控制板接收种信号判断否运动求位置齿轮组里许级放齿轮作通滑轮原理力量放功率电机生成更扭力舵机够动作接收PWM脉信号根脉宽度芯片部识出该脉宽度获直流偏置电压舵机工作前提条件脉信号该信号必须持续20ms具特定宽度样舵机启动部调制芯片根直流偏置电压电位器电压作较求出电压差输出电压差值决定电机驱动旋转果正数电机正转反电机反转电机运动某点控芯片求达点位电机会通齿轮组带动电位器旋转电位器电压直流偏置电压相等舵机收脉完成次动作程型舵机工作电压般48v者6v转速算快般02260度01860度说输出脉更改角度空度速度太快时候舵机会发生法动作情况
sg90舵机三条线接线两条电源线sg90舵机供电保证舵机正常运作信号线直接接STM32F103IO口单片机输出宽度脉控制必须注意20ms脉周期果想精细化旋转特定角度63度样子动作具体定时器时钟频率范围必定05ms~25ms009us角度变换输出PWM05+N009舵机0~180度旋转意角度SG90舵机伺服驱动器工作原理方式
图431 舵机总线形状
舵机旋转角度脉宽度持续时间关系图示：
高电t占整周期T（20ms）时间
舵机旋转角度
05ms
0度
1ms
45度
15ms
90度
2ms
135度
25ms
180度
图441 角度T时间关系
方法程序中设置全局变量变量率定时器中断次数编程设置通定时器隔05ms中断次没达40次变量清零样保证输出20ms脉中断次数a时信号线输出高电否输出零
想舵机转左角度需位机正2ms脉信号先定时器清零然设置输出口高电输出定时器设置2ms中断次次中断单片机端口输出中断变成低电18ms会进行次中断输出口变成高电输出样操作定时器初值变2ms开始等次中断采述方法实现舵机PWM信号输出实现舵机旋转角度条件通定时器中断初值断变换方法单片机产生脉信号舵机驱动根接收单片机发出脉宽度进行动作
44识模块
识系统作智分类垃圾桶中重部分硬件识系统坏决定着垃圾分类精确度果硬件配置选择出现合理情况导致垃圾分类法正常运行果选高精度摄头识硬件说控系统单片机性求会提高 种情况设计识系统考虑tcs3200颜色传感器
TCS3200颜色传感器种包含RGB感应芯片作白衡增加光线强度4白色LED灯见光识区间检测出颜色非常适色彩程度测量领域单块芯片集成三原色滤光器种输出数字信号兼容种接口颜色传感器tcs3200输出数字信号通嵌入式系统（例微计算机芯片）直接读取驱动程序直接访问嵌入式系统时TCS3200接收标准TTL者CMOS逻辑输入实现通道10位转换精度
图451 tcs320引脚图功框图
TCS3200颜色传感器集成 红绿蓝三滤光器编写程序选择启动滤光器时会允许该滤光器应颜色进入排颜色进入例选择启动蓝色滤光器时入射光蓝色光波形传感器识出色光波形会排外通断启动滤光器识出三值时分析出识物体颜色Tcs32008引脚封装表面64光电二极集成表面密封单芯片该芯片分蓝色绿色红色滤光片四种光电二极通数整芯片光电二极减少入射均匀性提高色彩感知准确性种情况联连接均匀分布射线二极消颜色位置错误动态工作时通两程序（引脚输出频率范围）2hz500khz中选择典型传感器选择需滤波器户选择100％20％2％输出百分系数关闭模式测量范围拥值输出例子传感器够适应提高适应性举例子想计数器处数值较情况选择较设置引脚tcs3200计数器tcs3200输出频率处工作模式 S0选择输出系数S1功电源关闭模式S2S3选择输出滤波器类型作输出频率
TCS3200作传感器开始工作前需进行项重步骤白衡调整白衡机器默认种白色初始量根出物体实际颜色理白色三原色色值例混合成然现实中常见白色红绿蓝三种颜色等值例混合形成情况需求例致TCS230传感器制造特性工艺求光电二极红绿蓝三种光识程度致系统定义红绿蓝出厂设置相造成输出三原色相开始工作识前进行步白衡调整保证TCS230光电二极滤光器识出统标准白色红绿蓝三种颜色等例合成首先白衡设置定时器固定时间（例10ms）然通改变引脚s2s3值选择滤光器类型分选择红绿蓝三种滤光器期间计算tcs3200脉输出数量例子中脉量通例子转换255 实际测试中相时间脉测量值例子进行计数然获相应颜色值
完成白衡调整TCS3200开始识物体TCS3200端stm32f103IO引脚输出口相连接输出例控制端口s1s2滤光器类型控制端口S2S3分连接单片机五IO输出引脚OUT接单片机RCO端TCS3200STM32F103间接电阻防止噪声干扰提升信号间通讯稳定性黑暗封闭环境通颜色传感器带LED灯进行射物体物体反射光线波形通次三原色滤光器分析终输出脉单片机RCO口样完成物体颜色识信号传输颜色识时注意外界光线射样会白衡调整时出现偏差影响终结果传感器放置黑暗环境会产生反射光线封闭空间中进行测试 传感器没特殊光源求光源需部分集中识物体果物体会反光会造成传感器光电二极工作出错 TCS3200时什情况需检查否进行额白衡调整然识出结果实际相差甚远
根TCS3200结构组成应特点出发配合STM32f103单片机实现垃圾颜色识单片机根颜色传感器识分析结果垃圾分类垃圾属区域样系统量节约成体积检测快
第五章 系统实现
51智分类垃圾桶流程
CAD整垃圾桶设计出概框架图511 第步垃圾分类分类区间舵机完成动作事先确定样方便单片机快速动作减少启动时间分类区间设置成红绿蓝三间隔间隔互通影响垃圾分类出错分类区挡板挡板运输垃圾通道挡板连接着舵机支架根舵机角度变换运动根垃圾桶整体设计 设计出垃圾桶方识区域识区舵机相接挡板挡板三分类区域左边红色区域中间绿色区域右边蓝色区域样设计需计算确定舵机垃圾运送区间需角度单片机输出PWM脉宽度确定：识出红色垃圾需两舵机左旋转概45度单片机时两舵机输出10ms宽度脉识出绿色垃圾时左边舵机右旋转45度右边舵机左旋转45度保证垃圾准确落入中间区域识时蓝色垃圾时红色垃圾需两舵机右旋转45度垃圾落入右方区域根样动作编写程序预先放入单片机存储器中样时候颜色传感器识完垃圾时直接调里程序驱动舵机完成动作垃圾掉入合适分类区域
图521 CAD设计程序动作演示图
52 系统电路图仿真
protues进行电路设计进行仿真图522：
图522 protues仿真电路图
图组根硬件特性设计电路图protues没tcs3200元器件ne555进行模拟实验tcs230样根脉信号触发工作ne555电阻配合形成pwm信号接收器进行电路仿真种元器件工作电压相仿真环境中分配备独立电源tcs3200输出端单片机输出端链接单片机发出PWM脉信号时候tcs3200首先进行白衡调整调整完毕程序控制循环滤波器工作实时采集颜色波形完成识识完成反馈信号单片机次发出PWM脉信号开始驱动舵机工作
结合根组成员运keil 5编写完成程序(程序附附录）智分类垃圾桶部分硬件配合首先丢弃进垃圾桶时TCS230颜色识传感器会立进行白衡调整然单片机输出信号分启动三原色滤光器开始根工作原理接受检测物体颜色波形分析出结果转换成信号反馈单片机stm32f103根编写程序识系统反馈波形判断出该垃圾颜色应该分类分类区间单片机根反馈波形信号编写判断程序做确定垃圾丢弃区间确定次垃圾运输区间时定时器会马输出运送该区间舵机需旋转角度动作PWM脉信号舵机运动带动挡板运动样垃圾利分类分类区垃圾满阻挡红外传感器时红外传感器反馈单片机发出蜂鸣器报警提醒户该垃圾丢专门处理垃圾站处
53 系统PCB仿真
面仿真电路哦根原理画出pcb图Altium designer10版需菜单栏文件项面选择建立新工程图531示
图531建立工程完毕
建立完工程画出电路图选择菜单栏设计——>update in PCB电路图转换成PCB原理图图532图533示：P1引出三针脚舵机三线相连接P2组学设计识系统相连接红色接线top layer层线路接线蓝色接线bottom layer层线路C1圆形motor元器件构成舵机动作转化模型进行舵机工作情况仿真
图532 PCB 3D示意图
图533 PCB 2D示意图
图534 OLEDPCB仿真图
54系统调试
综合组成员工作根电路图PCB图做出整系统材料环境素限制法降解塑料进行垃圾桶外壳设计先纸皮作材料进行外壳制作塑料板样硬件镶嵌外壳保证坚固硬度
图541 单片机模块舵机驱动模块系统图
图542 垃圾桶结构图
接进行测试系统否够正常运行识否准确第次方黑色识区域放球状红色塑料袋系统动作结果图543示刚落规定红色分类区域：
图543 落红色分类区
第二次识放蓝色物品识区动作结果图544示：
图544 落蓝色分类区
第三次识放绿色物体识区动作结果图545示：
图545 落绿色分类区
综试验调试系统运行次没出现较识错误识出颜色准确该物体分类属该颜色分类区域识传感器识出结果正常观察颜色样设计动作行模式初设想计划相符合设计初设想方案功基完成
第六章 系统总结
61 系统特点
文智分类垃圾桶硬件方面进行设计制作进行工作开展研究进行性测试采三原色识技术帮助系统快速颜色信号采集运单片机PWM脉宽度调制技术作驱动tcs3200sg90舵机信号单片机通定时器路输出脉技术帮助系统实现台舵机控制帮助整系统利完成垃圾分类程重技术支持垃圾分类达快速识快速动作系统稳定性指标
（1）智分类垃圾桶外观形状材料筛选垃圾桶体积判断确定垃圾桶形状途定位选择降解塑料减轻般塑料环境破坏体积轻量型占家庭量位置作支撑着整垃圾桶外壳做坚固稳定容易沾染垃圾积餐厨废水家庭垃圾桶辅助
（2）智分类垃圾桶硬件分析详细许单片机控系统运动驱动系统选出轻量型硬件更加垃圾桶体积减性输类型产品单片机系统精简线程处理数处理更快捷路控制输出pwm信号功系统动作统性完整性时输出信号会延迟相互影响提高效率识方面通断启动滤光器识出三值时分析出识物体颜色舵机通接受脉信号变化角度驱动伺服系统硬件集成度非常高伺服系统硬件需PWM信号驱动动作迅速稳定作驱动整系统分类部分视智系统中重组成部分
（3） 科技飞速发展方便生活品层出穷做出款符合垃圾分类政策响应国科学发展观智分类垃圾桶算国环保事业做贡献然款垃圾桶功完全少成成减少代表着价格低昂力居民社区中宣传出售等提高居民生活中垃圾分类积极性减少垃圾处理劳动力工序减少垃圾污染性
62 系统足解决措施
1识传感器问题：tcs3200传感器识距离识精度相较狭窄没发现升级版者说深度学样神网络设计块具高精度高速率识系统次tcs3200需做次白衡调整增加启动时间解决系统画画软件中定义种白色讲种白色写入程序达默认白色效果次启动时减少白衡调整时间识距离相较短时需通断调整位置传感器够识出垃圾时候会左右运动情况加光电传感器垃圾触碰光电传感器系统马驱识动作马识出需数者做左右运动识传感器运动台动追踪识物体动识识距离短问题通传感器身超频增加识距离
2舵机模块：通较量方法选择舵机输送分类垃圾实传送带运送垃圾机械手动定位抓取垃圾分类垃圾方法奈身知识限法简化垃圾桶样产品面舵机选择种类旦舵机控制区域灵敏输入信号反馈信号会产生波动导致差值出现超出标准范围发生抖动情况者舵机支臂力度法支撑板子系统法正常工作需更换紧致臂架提高力量定位精度定位精度取决转系统整体精度远高高度返回性取决止动定位精度舵机程发生旋转变慢舵量变变慢带发热时候判断起电流需设置电流空载情况时减少电流保证极致性
63 系统展：
智分类垃圾桶现阶段市场没成熟产品研究根学知识查询国外种资料设计出想象中智分类垃圾桶方面提升空间许时候应场景提升垃圾场样型场中方便垃圾处理
（1）工智发展完善程中许设计出套工智拍直接辨出垃圾种类程序设计出工智神网络深度学断通拍摄分类垃圾片提取样交工智学辨努力运神元份垃圾图片样分成神元组成单元样繁神元会工智学起占更资源浪费处理时间增加处理成需通局部选择参数池化数等处理规模减少池化减少型图数会损失掉重信息池化数学原理简单学生水认知清楚通狭窄图输入减少素数仅存储重信息通常池22例池（Max Pooling）22块值结果素单位输入图数等减原始图样神网络局部图片辨垃圾资料快速网络中数做出边拍摄垃圾图片影响识精确度
（2）舵机驱动挡板运送垃圾模式某场景适应作款全动垃圾桶分类部分应该整洁卫生迅速配合工智分类模式整成带转轴旋转分类仓方式分类垃圾相方式挡板长度问题垃圾滑落应该区域样方式旋转360度识出垃圾分类仓通轴承动旋转移动该垃圾分类区域分类仓方仓口动开垃圾进入分类区域种方式保证垃圾真实定分类完成
（3）显现出垃圾桶智化加装智扎带功者检测垃圾否装满功物联网连接时更新数清洁工配合动扎带配合动压缩功达准点丢弃垃圾样清洁工次分类垃圾直接垃圾包带走运送垃圾处理厂增加点动感应体温度红外模块动开垃圾盖方便丢弃垃圾触碰垃圾桶周围残留垃圾弄脏手次丢垃圾测满硬件计算出该垃圾桶否装满时发出语音提示家庭成员该扔垃圾垃圾桶时家庭生活中臭味重方增加臭功减少种味道提高生活质量
参考文献
1 微机原理接口技术编：周明德民邮电出版社出版200741
2基STC89C52单片机智分类垃圾桶设计作者：王玥刘苇崔昊出处：科技济导刊 2019
3垃圾分类：场输起战争作者：佳雨 出处：遵义期刊 2019
4聚乳酸增韧改性研究进展作者：孙晨露刘喜军出处：化工时刊 2017
5基STM32嵌入式模糊PID步进电机控制系统设计作者：王虎彭恕尹泉出处：机械工程师 2014
6嵌入式单片机STM32设计应技术作者：张淑清出处：北京：国防工业出版社201506
7单片机原理应作者：刘教瑜勇出处：武汉：武汉理工学出版社201104
8基单片机传感器综合电路设计作者：李玮出处：吉林学2016
9Programming with STM32 getting started with the Nucleo Board and CC++作者：Norris Donald出处：New York McGraw Hill Education 2018
10Swivel based garbage can carousel作者：Varga Josephine 2004
11Robotics Modelling Planning and Control作者Bruno Siciliano 2010
12An overview of polylactides as packaging materials作者：Auras R Harte B Selke S 2004
13Essential C++作者：Stanley BLippman出处：Pearson Education
14C程序设计（第五版）作者：谭浩强出处：清华学出版社
15基脉宽调制传感器读取电路设计实现作者：龙军关威汪旭东出处：传感技术学报
16电子电路设计中protues仿真软件应作者：侯彬出处：数字技术应2017
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