第37卷第2期2021年2月
福建电脑
Journal of F ujian Computer
Vol.37 No.2
Feb.2021
常远
以STM32单片机为基础制作的智能垃圾桶
张林常远成赵贝雨
(安徽三联学院计算机工程学院合肥230000)
摘要智能垃圾桶是使用STM32单片机作为核心制作的，大部分功能需要烧入STM32单片机来实现。此垃圾桶装载智能 语音控制模块，通过该模块在两米范围内能够实现对垃圾桶的移动、开盖、随叫随到、自动充电、自动打扫功能。智能垃圾 桶还搭载了实现挥挥手就能开盖功能和垃圾桶在行动时躲避障碍所需的红外感应模块。除了这些基础功能，还应该拥有一些 打扫卫生的装置，比如消毒剂喷撒、垃圾清理功能。
关键词智能；语音控制；红外感应
中图法分类号 TP368.1 TP212.11 D0I:10.16707/jki.fjpc.2021.02.036
Intelligent Garbage Can Based on STM32 MCU
ZHANG Lin,CHANG Yuancheng,ZHAO Beiyu
(Anhui Institute of Computer Engineering,Hefei,China,230000)
1引言
家居智能化一直是当今社会的发展趋势，小 米、华为两大公司就是很典型的代表，旗下的智能家居数量众多。同类型的产品的产生和快速的更新换代使得大众的生活更加舒适、轻松。同时也方便了很多特殊人，例如老弱病残之类的人。正是 在家居智能化蓬勃发展的大背景下，本文设计出一个功能丰富的智能垃圾桶。
2硬件设计
对于智能垃圾桶的整个设计，从硬件入手。首 先是要有一个桶身，其次它要实现可以移动，因此 需要
一个驱动模块。然后就是可以实现语音控制的语音控制模块，另外还需要多个能实现挥手开盖功能和自动避障的红外感应模块。最重要的是智能垃圾桶的核心STM32单片机，用来连接其他模块，实现集中控制。另外还需要有能给模块提供能源的电源模块。2.1 STM32单片机
STM32单片机由世界第五大半导体公司的法意半导体公司生产。本单片机有着高性能、低成本、低功耗的的优点。该系列单片机缩短了低位微控制器的设备与采用32位微控制器的设备之间存在的性能上的差距，且价格经济，并能实现比较复杂的功能，另外有着优异的兼容性，大大方便了这个设计的开发。积聚了这么多优点，正是众选择它的理由[1-2]。
2.2电机驱动模块
智能垃圾桶的电机驱动模块打算选用L298N 电机驱动模块。这个由SGS公司生产、属于H桥 集成电路的模块，在驱动直流电机时，还可以直接控制步进电机改变输入端的逻辑电平以实现电机的正反转动，从而达到向前走和向后走的效果。转 弯什么的也不在话下，输出电压可以依托电源电压来转变，最高可达50V[3]。最重要的是它可以将输入段直接和单片机的接口相连。
2.3语音控制模块
本文得到基金项目“以STM32单片机为基础制作的智能垃圾桶”（No.20190959035 )资助。张林，男，
1999年生，研究方向为网络工程。E-mail:724227392qq。常远成，男，1998年生，研究方向为网络工程。E-mail:135152910qq。赵贝雨，女，2001年生，研究方向为网络工程。E-mail:8355 79271 qq 。
2021 年福建电脑115
语音控制模块的芯片采用LD3320芯片。这是 由IC route公司生产的一款专门用以“语音识别”芯片。此芯片上集成了语音识别处理器和一些外设，例如麦克风和喇叭。并且它有着高效节能的优点，还不需要外接储存，节约了空间。最主要的是，它可以自设唤醒词，语音指令的识别度也高达95%，在嘈杂的环境也依然强大[4]。
2.4红外感应模块
红外感应模块打算采用APDS-9960多功能红外传感器。此模块具有先进的手势检测、接近检测、数字环境光感应（ALS)和颜感应（RGBC)功 能。手势检测功能可以将物理运动信息转化成电信号，这一特点很符合挥手开盖的要求。另外它的接近检测功能可以通过光电二极管检测反射的红外能量，提供距离测量，这就可以达到在行进过程中自动避障的要求。
2.5电源模块
对于电源模块，首选锂电池。首先它很轻便，这样就会减少智能垃圾桶的整体重量，不至于在电机驱动模块工作时过于辛苦。另外锂电池的电容量很大，其容量一般都在1300-1400mAh之间，所以 锂电池充足电后使用的时间约是氢镍电池的1.5 倍，是镉镍电池的3.0倍左右。且相对不少含有重金属和其他破坏环境的成分的电池，锂电池显得更为环保。的盖子打开。
图1随叫随到功能流程图
3.3自动打扫功能
当发出自动打扫的声音指令后，指令被垃圾桶的语音模块收集后，将声音信号转化成电信号，并 将这一电信号发送给STM32单片机，经单片机处理后将打扫的指令发送给控制打扫部分的电机及控制行走的电机，实现自动打扫。具体如图2所示。
图2自动打扫功能流程图
4结束语
3软件设计方案
智能垃圾桶是以STM32单片机作为核心的，所以软件功能都需要烧入到单片机中。功能代码可以使用c或者java或者其他的编程语言来编写。
3.1随叫随到功能
说出一些固定词汇，被处于语音模块中的声源定位模块收集到后，将声音信号转化成电信号传给STM32单片机，经过单片机处理将相应指令发送给
电机驱动模块，再结合红外感应模块使垃圾桶进行相应移动，顺利到达相应位置[5]。具体如图1所示。
3.2挥手开盖功能
当进行挥手操作时，桶盖上的红外感应模块就可以接收到这一指令，将红外信号转换成相应电信号发送到单片机上，经过单片机处理后将信号发送至桶身和桶盖之间的合百页，合百页运动使垃圾桶
总体来看，智能垃圾桶就像扫地机器人和垃圾桶的结合，再加上很多其他功能的一个集合体。垃 圾桶和扫地机器人都是生活中比较常见的物体，本 文以这种思路来制作智能垃圾桶，并描述了其大致的构成和设计方案。
参考文献
[1] 蒋志林.STM32单片机的原理及硬件电路设计探讨.数字技术与应用，
2015(10):22
[2] 谭淑梅.简析STM32单片机原理及硬件电路设计.大庆师范学院学
报,2014(06):21-23
[3]王晓彦.STM32单片机原理及硬件电路设计.南方农机，
2020(14):163-164
[4]黎宏江，黎思瑞.浅论基于STM32的三维自动取货机.科技经济导
刊,2020(15):25
[5] 周朋，高峰，何开，方玉平，陈家旺.基于S M2的移动型深海浅钻监控
系统设计.信息技术与信息化,2020(04):93-95