基于Arduino智能垃圾桶設(shè)計(jì)與制作

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

目錄

1產(chǎn)品功能分析....................................................1

2設(shè)計(jì)方案遴選....................................................1

2.1產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)................................................1

2.2產(chǎn)品模塊設(shè)計(jì)................................................1

2.3產(chǎn)品組成....................................................2

2.4產(chǎn)品功能....................................................2

3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)....................................................2

3.1系統(tǒng)原理圖.................................................2

3.2ArduinoUNO開發(fā)版.........................................3

3.3超聲波傳感器模塊..........................................3

3.4藍(lán)牙通信模塊..............................................3

4產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì)....................................................4

4.1程序流程....................................................4

4.2上位機(jī)串口調(diào)試工具..........................................4

5產(chǎn)品使用說明書..................................................6

5.1產(chǎn)品裝配圖..................................................6

5.2產(chǎn)品操作說明................................................6

6產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求....................................................6

參考資料...........................................................8

附錄...............................................................9

附錄1元器件清單...............................................9

附錄2電路原理圖..............................................10

附錄3作品實(shí)物圖..............................................11

附錄4軟件程序代碼............................................12

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基于Arduino智能垃圾桶設(shè)計(jì)與制作

1產(chǎn)品功能分析

此說明是以ArduinoUNO開發(fā)板控制藍(lán)牙模塊或者超聲波模塊控制垃圾桶

開蓋設(shè)計(jì)為目的。

產(chǎn)品是以ArudioUNO開發(fā)板作為主體部分，另連接藍(lán)牙模塊超聲波模塊與

SG90舵機(jī)，當(dāng)通過超聲波測(cè)距，檢查人手距離，當(dāng)距離小于一定值時(shí)，舵機(jī)旋

轉(zhuǎn)打開垃圾桶蓋子，等待幾秒鐘后，垃圾桶自動(dòng)關(guān)閉。

2設(shè)計(jì)方案遴選

2.1產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能需要準(zhǔn)備ArduionUON開發(fā)板，藍(lán)牙模塊，超聲波傳感器模

塊，迷你垃圾桶，SG90舵機(jī)和Arduion物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)串口調(diào)試工具。

2.2產(chǎn)品模塊設(shè)計(jì)

此產(chǎn)品是以ArduinoUNO開發(fā)版，另外接超聲波傳感器，迷你垃圾桶，SG90

舵機(jī)，藍(lán)牙通信模塊的綜合設(shè)計(jì)。根據(jù)產(chǎn)品功能分析，系統(tǒng)應(yīng)由如圖1所示模

塊構(gòu)成。

圖1系統(tǒng)組成框圖

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2.3產(chǎn)品組成

1.ArduinoUNO開發(fā)版。

2.超聲波傳感器。

3.迷你垃圾桶。

4.SG90舵機(jī)。

5.藍(lán)牙模塊。

6.面包板。

7.杜邦線。

2.4產(chǎn)品功能

首先通過超聲波測(cè)距，檢測(cè)人手距離，當(dāng)距離小于一定值時(shí)，舵機(jī)打開垃

圾桶。通過手機(jī)連接藍(lán)牙模塊，發(fā)送A垃圾桶開蓋，發(fā)送B垃圾桶關(guān)閉。

3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)

3.1系統(tǒng)原理圖

此產(chǎn)品是以ArduinoUNO開發(fā)版為主體部分，另外接超聲波傳感器，迷你垃

圾桶，SG90舵機(jī)，藍(lán)牙通信模塊的綜合設(shè)計(jì)。系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

圖2系統(tǒng)原理圖

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3.2ArduinoUNO開發(fā)版

Arduino開發(fā)板由一塊AVR單元、一個(gè)晶體管、一個(gè)5V的交流電源組成，

而且可以與USB數(shù)據(jù)線相互聯(lián)系，使得Arduino的使用更加便捷。在眾多的

ArduinoUNO產(chǎn)品中，以ArduinoUNO為代表的更為普及。此外，市場(chǎng)上也存在

許多尺寸較小、采用藍(lán)牙或Wi-Fi技術(shù)的AP。

ArduinoUno是一款全面的ArduinoUSB接口，其中包含了14個(gè)數(shù)據(jù)傳感

器（其中6個(gè)可用于PWM）、6個(gè)模擬傳感器，以及16MHz的晶體管時(shí)鐘，以及

USB、電源插座、ICSP端子以及一個(gè)快速恢復(fù)按鍵。這款產(chǎn)品的處理器為

ATMEGA328P。使用USB數(shù)據(jù)線，您可以輕松地為計(jì)算機(jī)提供充足的電源，并實(shí)

現(xiàn)快速的軟件安裝與數(shù)據(jù)傳輸。ArduinoUNO開發(fā)板的特點(diǎn)有：

1、能進(jìn)行快速、高效的開發(fā)。

2、具有豐富的開發(fā)資源。

3、開發(fā)板連接上位機(jī)后可以直接更新程序、通信或交互。

4、開發(fā)板小巧，方便移植。

3.3超聲波傳感器模塊

HC-SR04擁有先進(jìn)的無(wú)線傳輸技術(shù)，其中的超聲波測(cè)距模塊具有極強(qiáng)的測(cè)距

準(zhǔn)確性，其測(cè)距范圍從2em-400e，最大測(cè)距距離可以達(dá)到3mm，而且該模塊還

配備了一套完善的控制系統(tǒng)。

通過IO口給Trig接口周期不能小于10us的脈沖信號(hào)。

模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40khz的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回。

有信號(hào)返回，通過I0口ECH0輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超

聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。測(cè)試距離＝（高電平時(shí)間＊聲速（340M/S))/2。

3.4藍(lán)牙通信模塊

HC-05藍(lán)牙串行通訊模塊，使用BluetoothSpecificationV2.0，搭載EDR

藍(lán)牙技術(shù)，具有2.4GHzISM的無(wú)線發(fā)射輸出功率，使用GFSK的調(diào)制技術(shù)。該

款功能具有強(qiáng)勁的發(fā)射能力，達(dá)到4dBm，超高的接受精度，達(dá)到-85dBm，搭配PCB

天線，進(jìn)行10米長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)傳輸。此外，系統(tǒng)內(nèi)置LED燈，能夠清晰地顯示出

藍(lán)牙的連接情況。它搭配CSR的BC417芯片，并且具有AT指令，讓您能夠隨時(shí)

調(diào)整模式（主模式和從模式）、串口波特率、設(shè)備名稱等參數(shù)，達(dá)到極高的靈

活性。

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HC-05藍(lán)牙特點(diǎn)：

（1）體積??；

（2）范圍廣；

（3）抗干擾能力；

（4）低成本；

（5）開放的接口標(biāo)準(zhǔn)。

4產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì)

4.1程序流程

此產(chǎn)品是以ArduinoUNO開發(fā)版為主體部分，另外接超聲波傳感器，迷你垃

圾桶，SG90舵機(jī)，藍(lán)牙通信模塊的綜合設(shè)計(jì)。系統(tǒng)程序流程圖如圖3所示。

圖3程序流程圖

4.2上位機(jī)串口調(diào)試工具

Arduino物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)串口調(diào)試工具是一款非常實(shí)用的APP，能夠幫助用戶隨

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時(shí)隨地都能在手機(jī)上管理，能夠自動(dòng)搜索串口，并打開串口，能夠輕松完成數(shù)

據(jù)發(fā)送和接收。

Arduion物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)串口調(diào)試工具有兩個(gè)基礎(chǔ)模式分別為WiFi和藍(lán)牙兩個(gè)

基礎(chǔ)模式。本產(chǎn)品是藍(lán)牙模塊控制，所以就不操作WiFi模塊。

操作說明

打開APP，選擇藍(lán)牙模式在設(shè)備顯示區(qū)域找到藍(lán)牙模塊，匹配不成功的話，

關(guān)掉APP和手機(jī)藍(lán)牙或者重新插上藍(lán)牙模塊.匹配成功后，選擇hex顯示和發(fā)送，

發(fā)送想發(fā)送的命令，發(fā)送成功后，在接收區(qū)域顯示。注意本程序發(fā)送16進(jìn)制需

要用空格隔開，藍(lán)牙連接和操作界面如圖4、圖5所示。

圖4APP藍(lán)牙連接界面圖5APP操作界面

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5產(chǎn)品使用說明書

5.1產(chǎn)品裝配圖

產(chǎn)品裝配如圖6所示。

圖6產(chǎn)品裝配圖

5.2產(chǎn)品操作說明

1、接上電源上電，再按電源開關(guān)，超聲波自動(dòng)測(cè)距

2、若超聲波檢測(cè)到手，垃圾桶自動(dòng)開蓋

3、若超聲波檢測(cè)不到手，垃圾桶自動(dòng)關(guān)蓋

4、連接Arduion物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)串口調(diào)工具，輸入A垃圾桶開蓋

5、輸入B垃圾桶關(guān)蓋

6產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求

[1]IPC-7711/21電子組件和電路板的返工&返修

[2]J-STD--001E電氣與電子組鍵要求

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[3]IPC-A-610D（中文版），IPC-A-610E電子組件的可接受性要求

[4]GB/T11457-2006信息技術(shù)軟件工程術(shù)語(yǔ)

[5]GB/T8566-2007信息技術(shù)軟件生存周期過程標(biāo)準(zhǔn)

[6]GB/T8567-2006計(jì)算機(jī)軟件文檔編制規(guī)范

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參考資料

[1]梁婷，常國(guó)強(qiáng)，刑皓，辛操，唱巖，一種智能垃圾桶的研究與應(yīng)用[J]機(jī)械工程2009

年第一期

[2]周強(qiáng)，管峰，林琳，張飛，呂漲，湯高揚(yáng)，一種自翻蓋多功能智能垃圾桶的設(shè)計(jì)[J]機(jī)

械1006-0316（2016）05-0051-04

[3]周慧，許錦標(biāo)新型智能垃圾桶的設(shè)計(jì)方案[N]廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)1007-7162（2016）03-

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[4]康華光,電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]，高等教育出版社，1987（6）

[5]湯俊良，智能垃圾箱[J]，科學(xué)啟蒙，2005（6）：14，

[6]王邦超，姜勇，董鐵有，苗娟，多功能環(huán)保垃圾桶設(shè)計(jì)簡(jiǎn)析[J]

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