论文一种兼具自动吸尘的新型多功能智能垃圾箱设计，本文是关于功能类论文范本与垃圾箱和自动吸尘和兼具有关论文如何写.
【摘 要】 伴随着智能家居的发展普及,垃圾箱作为生活必需品也在不断的创新.本文围绕生活细节中常出现的难以一次性彻底清理垃圾箱周围地面遗留毛发、灰尘、细小颗粒物等现象而给出了具体解决方案.本文主要介绍了一种“智能垃圾箱+ 自动吸尘”一体化的具备高效协助清洁功能的新型垃圾箱；与此同时,该产品还具有箱盖自动感应式开启\ 关闭、夜间人体活动感应照明、垃圾箱重量检测和显示室内温度等多种功能.产品在拓展了现有智能垃圾箱功能的基础之上又提高了清洁效率,对提升人们的生活质量有着较好的应用价值.
【关键词】 智能垃圾箱 自动吸尘 红外感应 多功能
一、绪论
本小节首先介绍了论文的研究背景及研究意义,通过对传统垃圾箱的缺陷分析,并结合国内外的发展现状引出本论文的研究重点,即设计并实现一种具备自动吸尘等多种功能的智能垃圾箱.
1.1 研究背景及意义
大数据结果显示,人们对倾倒垃圾时在垃圾箱附近遗留的比如毛发、灰尘、细小颗粒物等碎屑的清理有着密切关注,而生活中最为常见的清扫工具则很难彻底解决这一问题.虽然近几年市场上出现的扫地机器人是一种可行解决方案,但因其较昂贵等缺点没有得到普遍应用.综合以上信息,本文设计了一款带有自动吸尘功能的新型垃圾箱,位于箱底的传感器在感应到附近的清扫工具后可自动开启吸尘功能,经过滤装置后将杂物集中存放在可拆卸的集尘盒中.在此功能上,产品还添加了箱盖红外感应开启装置、夜间人体感应照明装置、垃圾箱重量检测装置和室温显示装置.该产品结构简单、实用性高、功能全面且较低,能够让普遍家庭在享受生活的同时也体会到科技给生活带来的便利.
1.2 国内外研究综述
目前阶段,国内已经有许多智能垃圾桶发明专利,但其专利多为外观设计专利,在实用性上大打折扣.国外的智能垃圾桶在功能上的创新之处大致分为以下几种：垃圾桶的可伸缩性、垃圾的自动分类、自动套袋等.近几年,国内市场上出现了很多红外感应自动开盖的垃圾桶和垃圾箱,应用普及到很多家庭当中并得到用户好评,但国内鲜有将“智能垃圾箱+ 自动吸尘”一体化的创新设计方案.
二、原理结构框图和说明
本小节将介绍设计产品的整体结构框图,并按照相对独立的电路功能模块进一步说明它们之间的联系.产品设计的结构框图如图1 所示.
12V/10A 电源适配器输出端为12V,100W 吸尘风机供电,通过12V 转5V 的降压模块电路,输出端为单片机供电；吸尘口附近的红外避障模块用于感应前方的清扫工具触发中断响应,单片机控制继电器驱动真空吸尘风机工作；垃圾箱顶部红外感应区被触发时,单片机控制直流减速电机完成自动开\ 关盖的动作；箱体底部装有压力传感器,可以较准确地检测桶内垃圾重量,DS18B20 数字温度传感器可监测室内温度；HC-SR501 人体感应模块配合光敏电阻的使用,实现夜间走动智能照明功能；LCD1602 液晶屏用于实时信息的显示.
三、 功能模块的技术实现方案
3.1 自动吸尘的功能实现
红外避障模块和继电器的输入端均与单片机IO口相连,继电器输出端NO 端和COM 端与真空吸尘风机同极相连.当红外避障模块检测到有清扫工具靠近被触发时,模块OUT端持续输出低电平信号,单片机给继电器IN 端一个低电平,继电器输出端的NO 端与COM 端导通,继电器吸合驱动真空吸尘风机工作；只有当避障模块检测信号消失后,模块OUT 端口恢复至高电平,定时器延时4 秒后,单片机控制继电器断开,此时真空吸尘风机停止运转,完成一次吸尘操作,杂物经过滤网后集中存放在可拆卸的集尘盒中.
3.2 箱盖感应自动开启\ 关闭
产品选用一款搭配红外探测的微电脑控制芯片检测投放垃圾信号,电机的选择为6V 直流减速电机,根据PWM 信号的占空比控制直流电机的转速和转向.由于适配器输出电压为DC 12V, 因此需要降压操作,选用降压模块LM2596SADJ,输入电压在直流3V 至40V 的范围下,只需保证输入电压比输出电压高出1.5V 以上,就能使得输出电压在1.5V至35V 之间连续可调.红外感应区接收到投放信号后,将正转指令传送到直流减速电机,驱动直流减速电机正转,在机械联动装置下完成开盖动作.设计中采用可重复触发方式,即只有当感应区信号完全消失后,主控单元才会自动延时3秒后执行电机反转指令,完成自动闭盖动作.
3.3 夜间人体活动自动照明
产品设计中选用HC-SR501 人体热红外感应模块,当人进入其感应范围时输出高电平,人离开感应范围则自动延时后输出低电平.该模块自带光敏电阻接口,可选择性添加光敏控制,使得白天或光线强时不感应.该模块有两种触发方式,本产品设计过程中选用其中的可重复触发方式,感应输出高电平后,在延时时间段内,如果有人体在其感应范围活动,其输出将一直保持高电平.设计中搭配光敏电阻使用,夜晚人们在装置附近走动时会触发HC-SR501,输出信号传送至单片机控制点亮LED 提供定时照明.
3.4 垃圾箱桶内重量检测
设计中选用应变电阻式压力传感器称重,HX711 是一款专为高精度电子秤而设计的24 位A/D 转换器芯片,该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的电路,该芯片与后端 MCU 芯片的接口和编程非常简单,所有控制信号由管脚驱动,无需对芯片内部的寄存器编程.通道A 的可编程增益为128 或64,对应的满额度差分输入信号幅值分别为&plun;20mV 或&plun;40mV.通道B 则为固定的 32 增益,用于系统参数检测.芯片内提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片内的A/D 转换器提供电源,芯片内的时钟振荡器不需要任何外接器件,电自动复位功能简化了开机的初始化过程.桶内重量的计算包括两步：第一步计算传感器供电电压,HX711 可以在产生VDD 和AGND 电压,即HX711AD 模块上的E+ 和 E- 电压；第二步则是通过计算和调试将AD 值反向转换为重力值.桶内垃圾的重量会显示在LCD1602 液晶屏上,超过5Kg 后蜂鸣器会发出报警音提醒用户倾倒垃圾.
3.5 室内温度的监测显示
DS18B20 是一种改进型智能数字温度传感器.与传统的热敏电阻相比,他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9 ～ 12 位的数字值读数方式,可以分别在93.75 ms 和750 ms 内完成9 位和12 位的数字量.本文设计中使用的是上电默认的12 位精度,单总线编程方式,当需要执行温度测量和 AD 转换时,总线控制器必须发出[44h] 命令,产生的温度数据以2 byte 的形式被存储到高速暂存器的温度寄存器中.总线本身也可以向所挂接的DS18B20 供电,而无需额外电源.该产品中使用DS18B20 可使系统结构更趋简单,可靠性更高,最后将温度值实时显示在LCD1602 液晶屏上.
四、 整机电路的设计和仿真
4.1 原理图和PCB 的绘制
选用STC89C52 作为主控单元, 利用软件AltiumDesigner 绘制单片机电路的原理图和PCB.原理图采用分层次的设计方法,所谓层次原理图就是把一个系统分成多个模块,然后每个模块也可以细分,最终将各个模块分配到各张图纸上,图纸直接采用端口进行连接.多图纸结构一般是通过图表符（sheet symbol）形成,一个图表符对应一个子图纸,在上层原理图图纸放置图表符,通过图表符与子图纸进行连接,而子图纸也可以通过图表符与更底层的图纸连接.本文设计中需要绘制的电路包括以下几个部分：STC89C52 电路、电源模块电路、电压转换电路、复位电路、USB 通信下载电路、1602 液晶电路、继电器电路、HX711AD 电路、红外避障电路、HC-SR501 电路、蜂鸣器电路、DS18B20 电路等.
4.2 电路仿真
Proteus 具有和其他EDA 工具一样的原理图编辑、PCB设计及电路仿真功能,最大的特色是其电路仿真的交互化和可视化,通过Proteus 软件的V( 虚拟仿真模式),用户可以对单机及元器件等电子线路进行系统仿真.本文设计中使用Proteus7.8 绘制了STC89C52 单片机和电路并进行了功能仿真,完成了预研设计与项目评估,软硬件的交互仿真与测试大大减少了后期测试的工作量,最终仿真结果和产品实物测试结果十分接近.
五、总结与展望
本文所介绍的一种具有自动吸尘的新型多功能智能垃圾箱可以自动吸纳细小颗粒垃圾实现协助清洁良好效果.该设计产品还具备箱盖自动感应开启\ 关闭、夜间人体活动感应照明、垃圾箱重量检测和显示室内温度等其他功能.整体设计结构简单、实用性高、功能较全面,拓展了现有智能垃圾桶的功能,符合国内人群对家用智能化产品的接受程度,对提升人们的生活质量有着较好的应用价值.
本文点评:上述文章是适合不知如何写垃圾箱和自动吸尘和兼具方面的功能专业大学硕士和本科毕业论文以及关于功能论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料.
参考文献：
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