基于单片机的智能垃圾桶设计

1、基于单片机的智能垃圾桶设计基于单片机的智能垃圾桶设计摘要：摘要：由于现在人家的生活水平越来越好，科学技术不断发展，大家的对生活的要求越来越高，大家都向往更好的生活质量，更好重视生活品质，尤其是对于居家生活更加重视，所以在这种形势下，出现了很多关于环境卫生的产品。在任何场所，垃圾无疑是最领人头疼的事情，所以对于垃圾桶的管理是非常重要的，有必要设计一款智能垃圾桶产品。而大量堆积在外的垃圾还会发出刺鼻的异味，既污染了环境也增加了人与细菌接触的几率。系统主要包括报警、垃圾桶状态检测、人体检测、指示灯、垃圾桶控制以及主控制器。系统通过人体检测信号，判断如果有人，则控制垃圾桶打开，可以对垃圾桶状态进行检测

2、，垃圾桶是否满，并且通过报警提示。垃圾满采集选用红外对管模块。垃圾桶控制选择步进电机，步进电机驱动选择ULN2003。选择 C 语言设计系统软件代码，C 语言使用简单，编辑器选择 Keil，进行代码编写、编译、执行，完成系统的功能，实现功能运行。关键词：关键词：STC89C52 单片机；垃圾桶控制；ULN2003；红外对管Design of intelligent trash can based on single chip microcomputerAbstract：As peoples living standards are getting better and better, scie

3、nce and technology are constantly developing, and peoples requirements for life are getting higher and higher. Everyone is yearning for better quality of life and attaches more importance to quality of life, especially for home life. Therefore, in this situation, there are a lot of products about en

4、vironmental health. In any place, garbage is undoubtedly the most troublesome thing, so the management of the trash can is very important, it is necessary to design a smart trash product. And a lot of waste outside can also emit a pungent smell, polluting the environment and increasing the chances o

5、f contact with bacteria. The system mainly includes alarm, trash status detection, human detection, indicator light, trash control and main controller. The system determines if there is someone by detecting the signal of human body, and then controls the trash can to open. It can test the status of

6、the trash can, determine whether the trash can is full, and give an alarm. Infrared tube module is selected for garbage full collection. Trash control select stepper motor, stepper motor drive select ULN2003. Select C language to design system software code, C language is simple to use, the editor s

7、elect Keil, code writing, compilation, execution, complete the system functions, to achieve functional operation.Key Words: STC89C52 single chip computer; garbage bin control; ULN2003; infrared counterpart目录目录第一章 引言.1.1 研究背景与现状.1.2 课题研究内容.第二章 系统方案设计.2.1 系统整体方案设计.2.2 主控制器方案.2.4 报警方案.2.5 垃圾桶满检测方案.2.6

8、人体检测方案.2.7 垃圾桶控制方案.第三章 系统电路设计.3.1 主控制器.3.2 垃圾桶满（人体）检测电路.3.3 报警电路.3.4 垃圾桶控制电路.3.5 指示灯电路.第四章 系统软件设计.4.1 主机软件设计.4.2 人体检测软件设计.4.3 垃圾桶控制子程序设计.第五章 系统测试.5.1 软件调试.5.2 系统仿真.5.2.1 系统仿真界面.5.2.2 系统待机状态仿真.5.2.3 系统垃圾桶控制状态仿真.5.2.4 系统垃圾桶满状态仿真.5.3 故障检查.5.4 实物测试 .5.4.1 实物组装.5.4.2 系统待机上电测试.5.4.3 系统垃圾桶控制上电测试.5.4.4 系统垃圾

9、桶满上电测试.结 论.致 谢.参考文献.第一章第一章 引言引言1.1 研究背景与现状研究背景与现状由于现在人家的生活水平越来越好，科学技术不断发展，大家的对生活的要求越来越高，大家都向往更好的生活质量，更好重视生活品质，尤其是对于居家生活更加重视，所以在这种形势下，出现了很多关于环境卫生的产品。在任何场所，垃圾无疑是最领人头疼的事情，所以对于垃圾桶的管理是非常重要的，有必要设计一款智能垃圾桶产品。现在，很多领域对工作、制作、加工等环境卫生都有要求。比如养殖、渔业、牧业、食品行业等众多领域都对环境卫生有要求。还有一些领域对环境卫生的要求更加严格，比如铸造行业、制造行业、汽车行业等。温度的高低直接

10、回影响产品的质量，影响产品的寿命，不仅仅是对产品，环境卫生的变化对人体也有一定的影响。1.2 课题研究内容课题研究内容课题为基于单片机的智能垃圾桶设计，可以实现智能垃圾桶控制。系统选择单片机进行控制，首先对相关文献进行分析，了解设计现状，对系统的功能进行架构设计，设计出系统个功能连接关系架构图，按照总分的结构对各个功能模块进行方案设计，选择最佳方案实现系统功能。方案确定后设计系统电路，对电路原理进行说明，按照电路连接方式进行软件代码设计，完成软件设计流程逻辑图，结合硬件对设计进行测试，不断优化软件和硬件。完成系统设计。第二章第二章 系统方案设计系统方案设计2.1 系统整体方案设计系统整体方案设

11、计系统主要包括报警、垃圾桶状态检测、人体检测、指示灯、垃圾桶控制以及主控制器。智能垃圾桶需要完成模块方案选择，为系统的各个功能选器件，智能垃圾桶的电路设计很重要，每个模块之间的连接关系，以及各自的电路设计，再对软件进行设计，对各个模块的信号进行处理、判断，通过软件和硬件的搭配，实现智能垃圾桶。系统通过人体检测信号，判断如果有人，则控制垃圾桶打开，可以对垃圾桶状态进行检测，垃圾桶是否满，并且通过报警提示。系统结构如图 2-1 所示。人体检测垃圾桶状态检测主控制器指示灯垃圾桶控制报警图 2-1 系统结构框图2.2 主控制器方案主控制器方案方案一：单片机作为系统核心的控制器，是其他所有模块的连接枢纽

12、，设计选用 STC89C52。单片机内部有存储模块，内部的存储模块具有超长时间的存储能力，单片机软件设计时通过 MCS-51 指令完成的，此指令标准在很多器件上都可以使用，通用性很强。这款单片机的能耗也很小，在低功耗方面表现优异，单片机内核是 51内核，现在很多单片机都是使用此内核，单片机是最基础入门级 8 位单片机，在开发设计上也是最简单的，此款单片机内部可完成 8K 的代码量，如果代码量超过了8K，还可以设计外围代码存储方案，设计满足所有设计需要。单片机在设计出厂后做了加密处理，后期产品中使用后，不会被盗取设计文件，通过任何技术手段也无法进行解密。单片机的执行速度也很快，一般搭配的晶振是

13、11.0592Mhz 晶振，单片机的稳定性很强，在很多复杂场景下都可以稳定运行。此单片机最大优势就是成本方面，成本很低，这对于很多设计来说也是最重要的一点，所以这就是为什么在很多产品设计中可以看到它的声影。方案二：选择 MSP430 型号处理器，人们也把这种单片机叫做混合信号处理器，这种处理器集成了多种电路模块，主要有三种电路模块，第一种是模拟电路模块，第二种是数字电路模块，第三种是微处理器模块。由德国德州仪器公司生产，1996年这种产品开始在市场上推广，它是一种混合信号处理器，其指令精简，功耗低。在一些便携式的仪器仪表中，对这种单片机的应用比较广泛。但利用这种单片机的开发的难度比较大，价格也

14、相当昂贵。因此，即使是在一些简单的设计中，也不宜采用这种单片机。方案三：STM32F103RBT6 是 32 位处理器，是目前位数较高的单片机，一般在要求交稿的产品中只用，处理器内部有很多实用的配置，此单片机内部设计了数模转换，这样就不需要进行外围电路的设计，节约了开发的时间成本，加快了项目的进度，器件的外接 IO 口数量较多，在一些大型的产品设计要求中比较合适，电源要求是 3.3V，功耗也较低，此方案最大的特点就是运行速度快，可以嵌入很多的算法，在很多具有图像识别的场合使用也很多，对摄像头数据的处理非常适用。方案选择: 系统开发需要考虑成本问题，以及时间成本，方案 2 电源要求和系统电源不匹

15、配，需要进行电源转换设计，所以时间以及费用成本都会增加，方案 3的利用率会很低，在本设计中不是非常合适的方案 1 可以实现整个系统的功能， 成本远远低于方案 1，所以选择方案 1。2.4 报警方案报警方案声音报警系统要求设计报警功能，选择蜂鸣器实现报警功能，蜂鸣器能够进行蜂鸣，完全可以满足报警功能的需要。单片机通过一个接口就可以对蜂鸣器进控制。单片机通过 PWM 波就可以对蜂鸣器进行控制，实现报警功能。2.5 垃圾桶满检测方案垃圾桶满检测方案垃圾高度检测方案选择红外对管模块。红外对管可以对障碍物进行检测，发射管发出的红外光如果有障碍物，则红外光遇到障碍物反射回红外接受关，检测到信号，这样实现垃

16、圾桶满，以及人体检测功能。2.6 人体检测方案人体检测方案人体检测方案选择红外对管，和垃圾桶满检测方案一致。2.7 垃圾桶控制方案垃圾桶控制方案通过 ULN2003 对电机进行驱动，完成垃圾桶的开关控制，控制电机运行，进而控制垃圾桶的开与关。ULN2003 是专用的步进电机驱动器件，对于步进电机的驱动，经常会使用 ULN2003，此芯片在步进电机驱动方案中非常成熟，芯片结构由集电极开路组成，这样芯片的驱动电流范围很宽，可以搭配很多设备使用。第三章第三章 系统电路设计系统电路设计3.1 主控制器主控制器STC89C52 可以存储 8K 的代码量，对于大多数项目是够用的，此款单片机在产品中使用频率

17、很高，主要因为单片机的开发设计更容易上手，对于工程师而言难度较小。所以很多产品都使用它来作为主控制器方案。这对于产品的成本很有优势，而且时间成本也会大大减小。此款产品常用接口有 32 个，包括 P0、P1、P2、P3 四组接口，每组 8 个接口，这样数量的接口对于大部分设计都可以满足要求，而且有的 IO 口还配备有第二功能，既可以作为常用 IO，也可以作为特殊功能使用，比如P3.0 为串口通信的输入端，P3.1 为串口通信的输出端，P3.2 为定时器 0 的中断信号输入口，P3.3 为定时器 1 的中断信号输入口，这 4 个 IO 为特殊功能，也可以作为普通 IO 使用。单片机除了设计有普通

18、IO，还有一些必要的接口，单片机的运行必须有复位电路、晶振电路。单片机的 9 脚接单片机的复位电路，此引脚可以输入有效得到复位信号对单片机的运行进行复位，单片机的晶振电路通过单片机的 18 脚、19 脚输入时钟信号。还有 31 脚 EA，此引脚的信号会觉得单片机的运行程序的位置，如果EA 不接或者接低电平，单片机会默认从芯片内部存储模块读取运行程序，如果 EA接高电平，单片机会从外部读取运行程序，这时 P0 口就会作为地址以及数据接口，作为程序读取的通道。作为一款控制器，电源是比不可少的，40 脚为电源，20 脚为电源地。单片机最小系统电路如图 3-1 所示。单片机可以运行代码，必须要有晶振电

19、路的支持，每一句代码的运行，每一条指令的运行。晶振电路不稳定时，单片机的运行将会停止，甚至无法烧写程序，所以晶振电路是比不可少的电路。单片机的定时器相关设计，都是建立在晶振的基础上，定时器的时间计时，定时器初始值等，都需要晶振电路的支持，综上所述，晶振电路的重要性可想而知。电路搭配的是 11.0592Mhz 的晶振，所以定时器的各项参数，都需要通过这个频率进行计算，晶振是无源晶振，所以必须搭配两个起振电容，没有起振电容，晶振是电路无法工作。晶振电路中晶振对于起振电容也是有要求的，需要选择 20 到 50pf 的电容，电容的种类也很多，选择瓷片电容就可以，电容的选择可以在数据手册中找到相关的内容

20、，晶振电路的布局也必须离单片机的 XTAL0、XTAL1 越近越好，这样避免过长，在晶振信号传输过程中引入干扰，造成系统不稳定，单片机运行不稳定，电容的布局需要在单片机的接口处，这样晶振信号传输的过程中，到达单片机接口，通过电容进行处理，信号会更加稳定，在晶振两端串联大小为 30pF 的电容，构成自激振荡器，为单片机提供时钟频率。晶振电路很重要，但是单片机光有晶振电路还不行，复位电路同样重要，复位电路，顾名思义就是复位，可以回到原位，对于电子系统而言，就是重新运行，单片机在启动时会复位，叫做上电复位，也是因为复位电路提供了复位信号，同时设计的复位按键，可以通过按键进行复位，复位在系统调试时起到

21、了很关键的作用，在数据手册中要求的复位信号持续时间为 5 毫秒，只要满足要求，并且输入到复位引脚脚，单片机就会复位。在设计调试时，尤其软件调试，复位可以让工程师了解软件设计的问题所在，不光是在产品使用中起作用。电路见图 4 所示。由一个 10K 电阻、一个 10uF 电容和一个开关组成复位电路。电容跟开关的连接方式为并联，再串联上一个电阻，复位电路的复位方式分为两种：一种是手动复位；另一种是自动复位。手动复位运用到开关来进行实现复位；而自动复位则是运用电容充放电原理。然而电阻的电压就会下降，电压会减小。复位接口的电压会下降。处理器的复位端就是低电平，处理器就会执行复位动作。以下图 3-1 是最

22、小系统电路原理图。 P10P11P12P13P14P15P16P17P00P01P02P03P04P05P06P07P30P31P32P33P34P35P36P37P20P21P22P23P24P26P27XT1XT2RSTALEPSENGNDVCC10KR4Res230C2Cap30C3Cap10uC1Cap Pol112XT111.0592S2SW-PBVCCP1.0人T2人1P1.1(T2EX)2P1.23P1.34P1.45P1.5(MOSI)6P1.6(MISO)7P1.7(SCK)8RST9P3.0(RXD)10P3.1(TXD)11P3.2(INT0)12P3.3(INT1)13

23、P3.4(T0)14P3.5(T1)15P3.6(WR)16P3.7(RD)17XTAL218XTAL119GND20P2.0(A8)21P2.1(A9)22P2.2(A10)23P2.3(A11)24P2.4(A12)25P2.5(A13)26P2.6(A14)27P2.7(A15)28PSEN29ALE/(PROG)30EA(VPP)31P0.7(AD7)32P0.6(AD6)33P0.5(AD5)34P0.3(AD3)36P0.4(AD4)35P0.2(AD2)37P0.1(AD1)38P0.0(AD0)39VCC40U1STC89C52VCC图 3-1 单片机引脚图3.2 垃圾桶满（人

24、体）检测电路垃圾桶满（人体）检测电路垃圾高度检测方案选择红外对管模块。红外对管可以对障碍物进行检测，发射管发出的红外光如果有障碍物，则红外光遇到障碍物反射回红外接受关，检测到信号，这样完成垃圾桶满信号采集，人体信号采集的原理也是此电路，电路如图 3-2所示。Q19013GNDVCCOUT1人人人人人人R22.2kP1.7VCCR110k图 3-2 垃圾桶满检测电路图3.3 报警电路报警电路蜂鸣器实现系统报警功能，蜂鸣器的控制需要的电流比较高，单片机的 IO 口并不能满足，需要外围驱动电路的支持，三极管是最基本的驱动型器件，选择 PNP 三极管 8550，三极管的发射机接电源，基极接电阻后接单片

25、机，集电极接蜂鸣器的正极，蜂鸣器负极接地，单片机控制三极管的基极就可以实现对蜂鸣器的控制。设计通过单片机的 P1.6 进行控制。驱动设计图如图 3-3 所示。GNDVCCBUZ1KAXIAL-0.3R312 B1S9013TO-092BJT1图 3-3 蜂鸣器报警电路图3.4 垃圾桶控制电路垃圾桶控制电路垃圾桶的控制由步进电机实现，驱动由 ULN2003 实现，步进电机对驱动电流要求比较高，ULN2003 的驱动电流范围宽，所以比较合适，ULN2003 是专用的步进电机驱动器件，对于步进电机的驱动，经常会使用 ULN2003，此芯片在步进电机驱动方案中非常成熟。步进电机是 2 两相四线，所以单

26、片机需要 4 个独立接口进行控制，通过 P2.1 到 P2.3 连接，步进电机能否转动是靠相序的通电顺序，这就需要结合软件实现，完成步进电机的控制，电路如图 3-4 所示。IN11IN22IN33IN44IN55IN66IN77GND8COM9OUT710OUT611OUT512OUT413OUT314OUT215OUT116ULN2003U2ULN2003123456Motor1Header 6D1D2D3D4GND图 3-4 垃圾桶控制电路3.5 指示灯电路指示灯电路系统还需要对各种垃圾桶状态进行指示，所以设计了四路发光二极管，在垃圾桶的不同状态、检测状态进行指示，垃圾桶在待机状态下，D1

27、 亮，垃圾桶检测到人分体，D2 亮，垃圾桶检测到人体信号超过 2 秒，D3 亮，垃圾桶内垃圾满，D4 亮，如图 3-5 所示。 P10P11P12P13D11KR5VCCD21KR6VCCD31KR7VCCD41KR8VCC图 3-5 指示灯电路第四章第四章 系统软件设计系统软件设计本研究中，其编程过程是利用来实现的。来源于美国，它是美国公司出品的，它是一个针对 51 系列单片机而开发的 C 语言编程系统。在单片机的编程中，主要有两种语言，一种是汇编语言，另一种是 C 语言，C 语言在各方各面上都有明显的优势性，比如说它的可读性更强、功能更强大、结构更简单、维护更方便。单片机C 语言编程更容易

28、学，更容易用。为广大的软硬件爱好者提供了一个完整的开发方案，它融合了一个强大的仿真调试器。如果在单片机编程中使用的是 c 语言编程，最佳的选择软件便是，即使是用汇编语言来编程，使用，也可以非常方便地进行仿真调试。4.1 主机软件设计主机软件设计主机软件设计包括液晶显示、蜂鸣器控制、无线数据接收、垃圾重量采集、垃圾高度采集。系统通过人体检测信号，判断如果有人，则控制垃圾桶打开，可以对垃圾桶状态进行检测，垃圾桶是否满，并且通过报警提示。主机软件设计流程图见图 4-1。 开开始始初初始始化化检检测测到到有有人人？检检测测到到垃垃圾圾桶桶满满？声声光光报报警警打打开开垃垃圾圾桶桶5 5S S未未检检测

29、测到到有有人人？关关闭闭垃垃圾圾桶桶结结束束Y YY YN NY YN NN N图 4-1 系统软件设计流程图4.2 人体检测软件设计人体检测软件设计红外对管可以对障碍物（人）进行检测，发射管发出的红外光如果有障碍物（人） ，则红外光遇到障碍物（人）反射回红外接受关，检测到信号，这样实现垃圾桶满，以及人体检测功能。 ，其软件流程如图 4-2 所示。 初始化开始是是否有人否5秒是否达到其他子程序是否图 4-2 人体检测流程图4.3 垃圾桶控制子程序设计垃圾桶控制子程序设计垃圾桶的开与关通过步进电机实现。步进电机选择的是 2 相四线制，四线分别为 1、2、3、4。当电机绕组通电时序为 1-12-2

30、-23-3-34-4-41 时为正转，通电时序为41-4-34-3-23-2-12-1 时为反转，所以可以判断按键信号控制步进电机的转动，如果是垃圾桶开，控制电机正转，垃圾桶关，则电机反转。软件设计流程图如 4-3 图所示。 初始化开始是正转数据其他子程序是否有人否反转数据图 4-3 垃圾桶控制软件设计流程图第五章第五章 系统测试系统测试5.1 软件调试软件调试本课题的设计是使用 Keil 公司研发的 uVision4 软件编写与调试程序。程序由C 语言组成。 我们的设计的系统作用要实现对垃圾桶的控制达到我们的预想值，并且在特定情况下报警。系统程序一开始初始化参数，判定按键是否按下，假如收到脉

31、冲信号，则进入按键处理步进电机进行驱动，没有收到信号则定时器处理红外数据是否到时，到时数据会进行计算，然后蜂鸣器判定是否报警，液晶显示屏更新数据显示，进入循环。系统的系统控制程序采用 C 设计，C 方便快捷，适用于单片机产品的设计。用于编程的软件是 keill。当用 C 编程时，当数组下标超出界限时，只有程序员需要确认程序是否正确。软件调试时，窗口会提示错误的地方，如果格式正确，则会提示0 erroe（s） ，0 警告（s）;确定程序正确后，可以将软件下载到微控制器上测试按钮，屏幕等。是否可以实现功能。还需要检查它是否与微控制器的端口地址一致。关于单片机 C 软件的调试，将提示语句中的语法错误

32、来纠正它。另一种思考软件调试的方法是做出假设并使用程序的内容来设计关于错误原因的许多假设，以便可以更快地找到程序中不容易找到的错误。在犯错时要小心不要引入新的错误。最后，根据软件的执行步骤，顺序检测程序的运行条件和结构，例如，主程序和子程序之间的关联是否有错，以及整个系统的运行要求是否为满意。经过上述一系列步骤，整个软件调试基本完成。然后，根据软件实施步骤，逐一检查程序的可行性以及程序附件是否符合项目要求。在调试过程中，发现按钮信号表现出严重的抖动。在修改程序之后，延迟被去抖。上述情况基本消失。通过 Keil 编写完代码，编译器编译完成，生成可执行文件 HEX，此文件可以烧录到单片机，但在烧录

33、之前，可以通过 Keil 对代码进行简单的调试，很多时候代码编译没有问题，也可以生成可执行文件 HEX，但是在逻辑以及设计思路上会有错误，也可能是某个电路控制错误，都有可能，所以借助 Keil 还需要进行一步一步调试。1：软件代码设计完成后，首先编译必须没有错误，警告可以有，逻辑错误需要通过调试修改，所以只需要编译没有错误即可，通过 Debug 模式进行调试，选择菜单栏的 Debug，选择第一项 Start/Stop Debug，启动 Debug 模式。如图所示： 图 5-1 调试一2：选择菜单栏的 View，电机 Watch Window，调出监控窗口，如图所示： 图 5-2 调试二3：调出

34、监控窗口，窗口如下图所示： 图 5-3 调试三4：在调出的监控窗口中，可以添加想要观察的变量，必须选择 Watch1，然后点击输入栏，输入需要监控的变量名称，启动运行，就可以看到变量的变化是否和程序设计一致： 图 5-4 调试四5：点击调试，代码运行可以进行单步调试，也就是按一下按钮代码运行一句代码，如下图所示： 图 5-5 调试五6：通过工具栏的调试工具，控制代码运行，选择模式有单步、循环、跳出函数、全速等调试模式，安装代码的运行情况进行运行，监控变量的变化。5.2 系统仿真系统仿真5.2.1 系统仿真界面系统仿真界面此节主要对系统电路在仿真软件中进行绘制，完成仿真的前期准备工作，绘制出系统

35、整个电路图。具体电路模块包括单片机最小系统、数码管显示电路、指示灯电路、蜂鸣器电路、步进电机控制电路，由于仿真中没有红外对管，所以用按键代替。设计仿真界面如图 5-6 所示。P20P21P22P23P20P22P21P23SPKXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/

36、A1427P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115U180C51C122pFC222pFX112MR110kC310uR2330R3330R4330D1LED-YELLOWD3LED-GREEND2LED-REDD4LED-GREENR53301B11C162B22C153B33C144B44C135B55C126B66C117B77C10COM9U2ULN2003A+88.8D5LED-YELLOW

37、D6LED-YELLOWR6100R7100R8100R9100Q1PNPR151kBUZ1BUZZER图 5-6 系统仿真界面5.2.2 系统待机状态仿真系统待机状态仿真系统待机下，指示灯 D2 亮起。仿真如图 5-7 所示。P20P21P22P23P20P22P21P23SPKXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A11

38、24P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115U180C51C122pFC222pFX112MR110kC310uR2330R3330R4330D1LED-YELLOWD3LED-GREEND2LED-REDD4LED-GREENR53301B11C162B22C153B33C144B44C135B55C126B66C117B77C10COM9

39、U2ULN2003A 0.00D5LED-YELLOWD6LED-YELLOWR6100R7100R8100R9100Q1PNPR151kBUZ1BUZZER图 5-7 系统待机仿真5.2.3 系统垃圾桶控制状态仿真系统垃圾桶控制状态仿真通过开关模拟有人信号，开关关闭，单片机 P0.0 接收到低电平，表示有人体信号，指示灯 D3 亮起，同时单片机的 P2.1 到 P2.3 控制步进电机垃圾正转，表示垃圾桶打开。仿真如图 5-8 所示。P20P21P22P23P20P22P21P23SPKXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P

40、0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115U180C51C122pFC222pFX112MR110kC310uR2330R3330R

41、4330D1LED-YELLOWD3LED-GREEND2LED-REDD4LED-GREENR53301B11C162B22C153B33C144B44C135B55C126B66C117B77C10COM9U2ULN2003A-88.5D5LED-YELLOWD6LED-YELLOWR6100R7100R8100R9100Q1PNPR151kBUZ1BUZZER图 5-8 垃圾桶开仿真5.2.4 系统垃圾桶满状态仿真系统垃圾桶满状态仿真通过开关模拟垃圾桶满信号，开关关闭，单片机 P0.5 接收到低电平，表示有垃圾桶满，指示灯 D4 亮起，蜂鸣器报警。仿真如图 5-9 所示。P20P21P2

42、2P23P20P22P21P23SPKXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T01

43、4P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115U180C51C122pFC222pFX112MR110kC310uR2330R3330R4330D1LED-YELLOWD3LED-GREEND2LED-REDD4LED-GREENR53301B11C162B22C153B33C144B44C135B55C126B66C117B77C10COM9U2ULN2003A-0.08D5LED-YELLOWD6LED-YELLOWR6100R7100R8100R9100Q1PNPR151kBUZ1BUZZER图 5-9 垃圾桶满仿真5.3 故障检查故障检查目前大部分用的焊接方式都是智能机械手臂

44、焊接，手动焊接都不怎么用了。但是我们做设计的时候就会经常使用最初的手动焊接，而且焊接的好与坏代表着这个系统能不能正常使用。以下是焊接步骤：（1）开始焊接：先把焊接的位置清洁好，保持无尘状态没有杂物，,然后掰一下元器件的两个脚不要连在一起不然焊接的时候影响我们作业。再之后在板子上的元器件上放上焊锡丝用电烙铁去接触，这个时候一定要注意电烙铁不要接触到其他元器件的脚，因为有很大几率会焊到一起。（2）提高焊接温度：用烧热好的电烙铁放在焊锡丝边上让它们自己慢慢熔化，冷却之后融化后的锡丝会固定到元器件管脚上，在这个过程中一定要把握好电烙铁的加热时长和它的温度，如果加热过度会有很大几率直接焊穿我们的板子，所

45、以大部分作业的时候调到 400左右，加热个几秒钟，但是这不是适用于全部的电烙铁，不同种类也要区别对待，按照电烙铁自己说明书上的来。（3）清洁焊接面板：焊接结束之后，如果看到焊接的不好影响操作的或者有的是虚焊上去的，是一定要改回来的。这两种情况的话第一种一般是锡焊的不够多，坑坑洼洼不是很饱满，这样的只要在焊接点补补锡填的来看着很圆润就可以了，但是也不要过多，因为多了会把相邻的管脚连在一起。第二种虚焊就是焊的锡太多，多出来的都是虚的，要用加热好的电烙铁把冷却的锡融化开来回的滚动把锡弄走，如果还是弄不掉就只好买个吸锡器吸走了。5.4 实物测试实物测试5.4.1 实物组装实物组装进行实物组装时，首先需

46、要准备系统设计需要的元器件，制作工具包括烙铁、焊锡等，对照电路图，找到对应的器件进行布局焊接，焊接时安装电路模块进行焊接，焊接完成每一模块电路都必须进行测试，保证电源不短路，没有锡渣，防止信号短路，必须保证测量正常，才可以通电测试，任何一处的短路，或者接触不良，都有可能烧坏电路。一定要一步一步进行测试，常见的异常现象都要检查明确，有正负极要求的器件，不可接反，否则将烧坏元器件。实物组装焊接好之后，打开电源开关，电源指示灯是否正常，电源指示灯亮，这时可以对单片机烧录代码，代码烧录后，观察系统状态是否正确，验证系统功能，之后可以进行其他功能的验证，按照系统功能要求进行验证。所有功能验证完成后，实物

47、上电测试完成。整个硬件设计完成后，按照上述步骤，第一步是检查电路板的工作状态，然后检查每个元件的工作状态，是否处于工作状态，是否有任何工作状态。错误的运动条件。各个电线是否连接在正确的位置以及电流是否能正常流动。解决方案如下：使用万用表检查电容器，电阻器，电线等的状况。检查过程中发现问题，即单片机的引脚接触不良。重复重新安装后，再次检查单片机是否正常运行。检查时要小心。如果您不确定电线是否有任何问题，请将其短暂打开，然后快速观察每个设备的温度状况。如果温度瞬间升高，请立即中断电源以防止损坏设备。然后使用万用表根据刚找到的有问题的设备检测连接问题。观察接地端子是否接地。在整个硬件检查正确后，启动

48、信号波形测试。整个测试环节中最重要的工具是示波器。当示波器中出现的波形异常时，找出原因并发现红外传感器的波形失真。原因是波形不符合要求，波形整体向上移动。解决方案是添加一个上拉。电阻将波形恢复正常。最后一步是在线调试。在此过程中，它不是作为一个整体进行调试，而是分为几个部分进行调试，以便更快地找到问题。在调试过程中，单片机系统存在问题，无法检测单片机的运行。检查，发现晶体振荡器损坏，进入装扮，再按上述步骤调试，整个单片机正常工作，调试部分结束。实物组装如图 5-10 所示，1 为红外对管。2 为红外对管。3 为指示灯。4 为单片机主控制器，5 为 ULN2003 步进电机驱动，6 为蜂鸣器提示

49、电路，7 为电源电路，8 为步进电机。图 5-10 系统组装5.4.2 系统待机上电测试系统待机上电测试实物组装焊接好之后，就可以进行上电验证，上电之前再次确认电源是否短路，通过万用表进行测量，电源正常后，打开电源开关，电源指示灯是否正常，电源指示灯亮，这时可以对单片机烧录代码，代码烧录后，观察显示状态是否正确，之后可以通过人机交互按键控制系统运行，验证系统功能，之后可以进行其他功能的验证，按照系统功能要求进行验证。所有功能验证完成后，实物上电测试完成。系统待机黄灯亮起，测试如图 5-11 所示。图 5-11 系统待机上电测试5.4.3 系统垃圾桶控制上电测试系统垃圾桶控制上电测试通过红外对管检测