【正文】 電控學院 課程設(shè)計（論文） 課程名稱： ARM 嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ) 題 目： 基于 ARM 的智能垃圾桶設(shè)計 西安科技大學電控學院課程設(shè)計 第 1 頁 摘 要 垃圾桶作為人類生活中的必需品，伴隨著人類走過了每一個時代。隨著生活水平的提高，人們對生活品質(zhì)更為關(guān)注，智能垃圾桶應運而生。本作品主要由 ARM 最小系統(tǒng)和 ULN2020 芯片控制中心模塊和步進電機驅(qū)動控制為主。 信號檢測電路模塊、 驅(qū)動電路模塊、 控制電路模塊和顯示電路模塊 四 部分組成，是集機光、濕度、電于一體的科技新產(chǎn)品。作品通過紅外感應器信號檢測電路模塊檢測到探測范圍內(nèi)有人進入或者其他檢測信號時，經(jīng)過芯片控制中心模塊的分析處理后啟動控制電路模塊做出相開蓋、關(guān)蓋等應動作；垃圾進去垃圾桶時，通過溫濕度傳感器檢測垃圾類別，顯示電路模塊也隨之啟動并顯示投入垃圾的種類，同時也提醒人們要保護環(huán)境。本作品圖文并茂，易識別，可自動打開桶蓋和進行垃圾的固液體分類，減少衛(wèi)生感染的隱患，能有效杜絕各種傳染性疾病通過垃圾進行傳播，為人們的健康提供了有力的保障。 關(guān)鍵詞 ： ARM 最小系統(tǒng) 、熱 紅外 傳感器、 溫濕度傳感器 、步進電機 西安科技大學電控學院課程設(shè)計 第 1 頁 目 錄 緒論 一．課題設(shè)計要求 二．課題設(shè)計目的 三．課題設(shè)計原理及方案 課設(shè)總原理 EasyARM2131 最小系統(tǒng) 步進電機原理 熱紅外傳感器原理 系統(tǒng)總體方案 四．課題設(shè)計硬件設(shè)計 智 能垃圾桶機的組成 智能垃圾桶工作流程 硬件設(shè)計電路圖 五．課題設(shè)計軟件設(shè)計 軟件設(shè)計流程圖 軟件設(shè)計程序 結(jié)果及總結(jié) 致謝 附錄 附錄一 （心得體會） 附錄二 （硬件電路圖） 附錄三 （軟件程序） 附錄四（作品實物圖 ） 參考文獻 西安科技大學電控學院課程設(shè)計 第 1 頁 緒 論 現(xiàn)在，許多發(fā)達國家如美國、英國都致力于研究新型智能型垃圾桶，使垃圾桶具有多項智能型功能。本文提出了一種實用型智能垃圾桶的 方案，這種垃圾桶能夠調(diào)節(jié)開蓋的角度，控制垃圾桶走近消費者、 從功能方面更側(cè)重于在生活細節(jié)上為消費者帶來便利，衛(wèi)生、環(huán)保、健康。 傳統(tǒng)的垃圾桶都是采用不封口，手打開或腳踩的方式打開桶蓋投遞垃圾 ， 不 但 操作麻煩，而且很對人身體健康影響，對空氣環(huán)境也不利。例如： 垃圾桶對垃圾的密封效果不好，導致垃圾桶附近異味較大，并且極易滋生細菌、寄生蟲等，對人們的健康造成較大的危害。 現(xiàn)有的垃圾桶不能自動處理桶內(nèi)垃圾，經(jīng)常出現(xiàn)大量垃圾溢出垃圾桶的現(xiàn)象，影響環(huán)境衛(wèi)生，造成污染，危害人們的健康。 現(xiàn)有的垃圾桶不能及時封裝桶內(nèi)垃圾，垃圾長時間裸露在外，環(huán)衛(wèi)工人處理垃圾時與垃圾直 接接觸，增大環(huán)衛(wèi)工人患病幾率。 許多人對于產(chǎn)生的垃圾沒有合理分類，給環(huán)衛(wèi)工人造成一定的工作負擔。 對于“智能垃圾桶”這個名詞，相信大家已不陌生，現(xiàn)在市場上已出現(xiàn)一種技術(shù)成熟的智能垃圾桶產(chǎn) 品。它能夠在人的手或物體接近投物口一定距離 時，垃圾桶自動開蓋，等垃圾投入完畢，垃圾桶桶蓋又自動關(guān)閉。雖然該產(chǎn)品已不需用手直接接觸垃圾桶桶蓋，但要真正使垃圾桶實現(xiàn)智能化，這還只能算是第一步。由于這種垃圾桶的功能還比較單一，并且直接開關(guān)蓋這一功能機械耗損程度較高，所以還有許多需要改進的地方。 為解決上述問題，經(jīng)過多方調(diào)查研 究，我們設(shè)計了一款具有對垃圾自動 分類 感應識別以及自動開合蓋等功能的垃圾桶。垃圾桶可通過 及時關(guān)閉桶蓋，可以有效地抑制異味的散發(fā)以及病菌的傳播。該垃圾桶自動打開后，可進行自動分類，從而可使該垃圾桶分成兩類 垃圾，有效地避免了垃圾 種類混亂，不好處理的現(xiàn)象。該垃圾桶將垃圾自動分類后，可分別進入 A 或 B 箱，環(huán)衛(wèi)工人直接從此兩中收取垃圾。從而使環(huán)衛(wèi)工人在處理垃圾時 ，減少了工作量，體現(xiàn)了人性化設(shè)計 垃圾桶作為人類生活中的必需品，伴隨著人類走過了每一個時代。 西安科技大學電控學院課程設(shè)計 第 1 頁 一、 課題設(shè)計要求 protel 畫出 ARM 最小系統(tǒng)及外圍擴展電路。 ，實現(xiàn)桶蓋的自動打開，垃圾的自動分類。 12864 或者數(shù)碼管，最好用上位機（ VB 或者 Labvll 仿真）。 二、 課題設(shè)計目的 通過紅外感應器信號檢測電路模塊檢測到探測范圍內(nèi)有人進入或者其他檢測信號時，經(jīng)過芯片控制中心模塊的分析處理后啟動控制電路模塊 ，通過步進電機的轉(zhuǎn)動做出開蓋、關(guān)蓋等應動作；垃圾進去垃圾桶時，通過溫濕度傳感器檢測垃圾類別， 步進電機正轉(zhuǎn)是垃圾放入 A 箱，電機反轉(zhuǎn)使得垃圾放入 B 箱， 顯示電路模塊也隨之啟動并顯示投入垃圾的種類，為人們帶來便利 、衛(wèi)生 、環(huán)保 、健康 。 三、 課題設(shè)計原理及方案 本作品主要由 ARM 最小系統(tǒng)和 ULN2020A 芯片做驅(qū)動來實現(xiàn)。 通過紅外感應器 信號檢測電路模塊檢測到探測范圍內(nèi)有人靠進 或者其他檢測信號時，經(jīng)過芯片控制中心模塊的分析處理后啟動控制電路模塊 ，步進電機 做出相 應 開蓋、關(guān)蓋等應動作；垃圾進去垃圾桶時，通過溫濕度傳感器檢測垃圾類別， 顯示電路模塊也隨之啟動并顯示投入垃圾的種類。 EasyARM2131 最小系統(tǒng) EasyARM2131開發(fā)板是廣州周立功公司設(shè)計的 EasyARM系列開發(fā)套件之一，采用了PHILIPS公司基于 ARM7TDMIS 核、單電源供電、 LQFP64封裝的 LPC2131，具有 JTAG仿真調(diào)試、 ISP編程等功能。 可進行 GPIO的控制實驗，如 LED閃爍控制、鍵盤輸入、蜂鳴器控制、模擬 SPI等； 可進行外部中斷實驗，學習向量中斷控制器 (VIC)； 定時器控制實驗，如定時控制 LED、按鍵捕獲輸入、匹配比較輸出等；使用 RS232轉(zhuǎn)換電路，完成 UART通訊實驗等。 西安科技大學電控學院課程設(shè)計 第 1 頁 圖 1 EasyARM2131開發(fā)板功能框圖 步進電機原理 步進電機是機電控制中一種常用的執(zhí)行機構(gòu)，其原理是通過對它每相線圈中的電流和順序切換來使電機作步進式旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動電路由脈沖信號來控制，所以調(diào)節(jié)脈沖信號的頻率便可改變步進電機的轉(zhuǎn)速。通俗地說 :當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度 (及步進角 )。通過控制脈沖個數(shù)即可以控制角位移量，從而達到準確定位的目的。同時通 過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。 現(xiàn)在比較常用的步進電機包括反應式步進電機（ VR)、永磁式步進電機 (PM)，混合式步進電機 (HB)和單相式 步進電機等。 熱