【導(dǎo)讀】科技發(fā)展，日新月異，垃圾逐漸影響人類生活。垃圾的回收工作既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，隨著種種需求的出現(xiàn)，智能垃圾桶監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。智能垃圾桶報(bào)警系統(tǒng)采用傳感器檢測(cè)垃圾桶存儲(chǔ)狀況，節(jié)省人力物力，準(zhǔn)確處理垃圾。
創(chuàng)新點(diǎn)
（1）利用可再生資源—太陽(yáng)能作為系統(tǒng)的供電系統(tǒng)，既節(jié)能又可靠。
（2）將語(yǔ)音直接下載到語(yǔ)音儲(chǔ)存電路內(nèi)方便快捷；
（3）將Zigbee技術(shù)應(yīng)用于垃圾桶遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)，它可以自組網(wǎng)絡(luò)。
（4）利用GPRS網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳送信息，可靠快速。
功能要求
智能垃圾桶遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)主要由RFD(簡(jiǎn)易功能設(shè)備)和FFD（全功能設(shè)備）
RFD主要由電源模塊、語(yǔ)音模塊、系統(tǒng)主控模塊、Zigbee模塊、傳感器模塊五大部分組成。
（1）電源模塊
系統(tǒng)電源模塊有兩塊蓄電池，一塊太陽(yáng)能接收板，有陽(yáng)光時(shí)，太陽(yáng)能接收板向蓄電池充電，同時(shí)為整個(gè)電路提供電源，陰天或光線不好時(shí)，蓄電池為整個(gè)電路提供電源。
（2）語(yǔ)音模塊
語(yǔ)音模塊主要由音頻下載電路、語(yǔ)音存儲(chǔ)電路以及音頻功放電路三部分組成。語(yǔ)音模塊主要完成以下三種功能：
①能夠?qū)⒄Z(yǔ)音通過(guò)USB下載入存儲(chǔ)模塊；
②當(dāng)有人靠近一定距離時(shí)，語(yǔ)音模塊自動(dòng)提示；
③當(dāng)人離開(kāi)一定距離時(shí)，語(yǔ)音模塊再次啟動(dòng)提示。
本裝置通過(guò)USB接口將MP3格式的提示音頻信息下載至語(yǔ)音存儲(chǔ)電路中。通過(guò)外放模塊進(jìn)行播報(bào)?；诒灸K的應(yīng)用需要，設(shè)計(jì)選用了側(cè)重于音頻信號(hào)處理的基于AT32UC3A的EVK110開(kāi)發(fā)板作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)。
（3）系統(tǒng)主控電路
系統(tǒng)主控電路及按鍵顯示模塊主要完成系統(tǒng)頂層的綜合管理、功耗控制和信息存儲(chǔ)等功能，提高系統(tǒng)整體的自動(dòng)化及智能化水平。
本項(xiàng)目采用高性能、低功耗的32位的AVR的AT32UC3A芯片作為系統(tǒng)微控制器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)語(yǔ)音模塊﹑zigbee模塊﹑gprs模塊﹑傳感器模塊電路的控制。
（4）zigbee模塊
zigbee模塊主要完成以下兩個(gè)功能：
①自動(dòng)搜索其他的RFD(簡(jiǎn)易功能設(shè)備)，組成星型網(wǎng)絡(luò)。
②把RFD信息傳送到FFD（全功能設(shè)備）。
利用zigbee技術(shù)可以快速，準(zhǔn)確的把信息傳送，節(jié)省了設(shè)備間的連線。
（5）傳感器模塊
①檢測(cè)人扔垃圾的紅外傳感器用紅外壁障傳感器，此傳感器對(duì)環(huán)境光線抗干擾能力很強(qiáng)、是用一對(duì)紅外發(fā)射管與接收管完成探測(cè)距離，發(fā)射管發(fā)射出高頻的紅外線信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)到前方有障礙物（反射面）時(shí)，紅外線反射回來(lái)被接收管接收，此時(shí)指示燈亮起，經(jīng)過(guò)電路處理后，輸出低電平信號(hào)，從而觸發(fā)語(yǔ)音提示系統(tǒng)，提醒人們將垃圾分類，人道正確的垃圾箱中。通過(guò)調(diào)節(jié)傳感器的VR1電位器可以調(diào)節(jié)檢測(cè)的距離。此傳感器的主要性能指標(biāo)如下:
輸入電壓：4.0V -6.0V
輸入電流：小于15mA
輸出方式：數(shù)字量；(有紅外反射信號(hào)反饋時(shí)，輸出低平。)
可調(diào)距離：5cm~40cm、靈敏度高。
可調(diào)發(fā)射頻率：各個(gè)模塊調(diào)節(jié)在不同的發(fā)射頻率，可以同時(shí)使用多個(gè)模塊一起工作，相互不干擾。此傳感器性能穩(wěn)定，工作模式簡(jiǎn)單，是首選選擇。
②垃圾桶內(nèi)用傳感器
采用OS806對(duì)射式紅外傳感器。OS806傳感器有原裝進(jìn)口高發(fā)射的砷化鎵紅外發(fā)射管和高靈敏度的光敏晶體管組成，它是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋，由同步回路選通電路，從而檢測(cè)物體的有無(wú)。而且這種傳感器價(jià)格便宜，對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，非常適合在此系統(tǒng)中應(yīng)用。
特點(diǎn)：
1、高可靠性，
2、響應(yīng)速度快，光縫0.5mm，槽寬4mm，腳距9mm。
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FFD主要由電源模塊、zigbee模塊、控制系統(tǒng)模塊、GPRS模塊四大部分組成
GPRS通信模塊
傳送距離遠(yuǎn)
信息傳輸穩(wěn)定
利用移動(dòng)平臺(tái)把區(qū)域內(nèi)垃圾箱的信息傳送到垃圾站。
本項(xiàng)目系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示：
圖解：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
本項(xiàng)目要達(dá)到的性能指標(biāo)：
（1）在光線充足的情況下，太陽(yáng)能電池板可在12小時(shí)內(nèi)將兩塊蓄電池充滿電同時(shí)對(duì)整個(gè)電路供電。已充滿電的蓄電池可在無(wú)光線時(shí)，確保垃圾桶檢測(cè)報(bào)警裝置至少正常工作72小時(shí)；
（2）經(jīng)音頻功放電路處理，系統(tǒng)可播報(bào)符合實(shí)際要求的語(yǔ)音效果，雜音干擾少；
（3）zigbee模塊功耗低，反應(yīng)靈敏激活發(fā)送僅15ms。能夠自組網(wǎng)絡(luò)，能容納200個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)，廣播的形式發(fā)送信息避免交互應(yīng)答，并且能夠避免信息碰撞。
（4）系統(tǒng)語(yǔ)音存儲(chǔ)電路容量大，具備至少存儲(chǔ)200多個(gè)節(jié)點(diǎn)地址信息和200多個(gè)垃圾箱的信息。
系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)原理
本設(shè)計(jì)以AVR的AT32UC3A芯片作為微控制器在此基礎(chǔ)上建立FFD和RFD，RFD利用太陽(yáng)能電池板為整個(gè)裝置提供電源，在此基礎(chǔ)上搭建語(yǔ)音模塊、zigbee模塊、傳感器模塊等外圍電路，構(gòu)成了基于太陽(yáng)能垃圾箱信息系統(tǒng)。當(dāng)有人丟垃圾時(shí)提供語(yǔ)音提示，并把垃圾箱內(nèi)的信息傳送給FFD。實(shí)現(xiàn)垃圾箱的無(wú)人監(jiān)管。FFD利用太陽(yáng)能電池為整個(gè)裝置提供電源在此基礎(chǔ)上搭建zigbee模塊 GPRS模塊等構(gòu)建起外圍電路。進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理，接收RFF傳送來(lái)的垃圾箱信息，并對(duì)信息加以分析，并把分析好的信息傳送到接收終端設(shè)備（手機(jī)）。
該系統(tǒng)不僅可以節(jié)省不可再生資源的使用量，更保護(hù)了環(huán)境，同時(shí)語(yǔ)音提示提高了垃圾的分類率，間接的提高了垃圾的回收利用。并且不必要線路連接節(jié)省了設(shè)備開(kāi)支。該系統(tǒng)把信息及時(shí)的傳送給垃圾站，不必要派人專門(mén)監(jiān)管，節(jié)省了大量的物理人力，并能保證垃圾箱隨時(shí)處理。
硬件平臺(tái)選用及資源配置
本系統(tǒng)選用基于高性能、低功耗AT32UC3A芯片的EVK110硬件平臺(tái)，主要選用了開(kāi)發(fā)板的USB數(shù)據(jù)傳輸、AT32UC3A控制處理、MP3播放器等功能部分。利用其USB接口下載MP3格式的語(yǔ)音報(bào)站文件至語(yǔ)音存儲(chǔ)模塊，并利用MP3播放器播放信息內(nèi)容，，MCU則負(fù)責(zé)控制整個(gè)系統(tǒng)的工作過(guò)程。利用支持zigbee技術(shù)和GPRS進(jìn)行信息的無(wú)線傳輸
系統(tǒng)軟件流程
系統(tǒng)軟件流程主要分為FFD主程序流程圖和RFD流程圖兩部分，RFD系統(tǒng)主程序流程圖主要完成語(yǔ)傳感器信號(hào)的接收、信號(hào)分析、 音文件的傳輸與保存、語(yǔ)音提示和zigbee模塊的激發(fā)。FFD主程序流程圖主要完成網(wǎng)絡(luò)管理、信息接收、信息分析和GPRS模塊的激發(fā)。
系統(tǒng)預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)結(jié)果
基于Zigbee的垃圾桶遠(yuǎn)程監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)主要具有以下功能：
（1）系統(tǒng)電源模塊有兩塊蓄電池，一塊太陽(yáng)能接收板，有陽(yáng)光時(shí)，太陽(yáng)能接收板向蓄電池充電，同時(shí)供整個(gè)電路用電，陰天或光線不好時(shí)，蓄電池為整個(gè)電路電源。。
（2） 當(dāng)有人靠近扔垃圾時(shí)，雙語(yǔ)語(yǔ)音播報(bào)提示信息；
（3）當(dāng)垃圾桶內(nèi)垃圾已滿時(shí)，檢測(cè)發(fā)送模塊向信息收集模塊發(fā)送信息；
（4）Zigbee網(wǎng)絡(luò)收集各個(gè)垃圾桶的存儲(chǔ)狀況，將信息匯總，經(jīng)過(guò)AVR模塊處理，將信息通過(guò)GPRS發(fā)送出去。
（5）信息處理中心接受發(fā)送的信息，掌握垃圾桶存儲(chǔ)狀況并作出精確處理。
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