智能垃圾桶的设计与开发

河北理工大学信息学院 摘要 系统的测试5.1软件硬件调试在智能垃圾桶控制系统中进行软硬件调试是确保系统正常运行和优化性能的重要步骤。这项工作需要细致的计划和执行，下面我将详细介绍如何进行软硬件调试，以确保智能垃圾桶系统的稳定性和可靠性。软件调试：功能测试：首先，确保系统的各项功能能够按照设计要求正常运行。测试系统的开关、传感器、通信模块等功能，确保其在各种情况下都能正确响应。错误检测：编写测试用例，模拟各种可能的错误情况，例如传感器失效、通信中断等，确保系统能够正确地检测到并处理这些错误，以防止系统崩溃或数据丢失。稳定性测试：运行长时间的稳定性测试，模拟系统在长时间运行中可能遇到的问题。观察系统是否会出现内存泄漏、资源耗尽等问题，及时进行修复和优化。性能优化：分析系统的性能瓶颈，优化代码和算法，以提高系统的响应速度和效率。例如，优化传感器数据采集频率、减少通信延迟等。日志记录：添加日志记录功能，记录系统运行时的各种信息和事件，便于排查故障和分析问题原因。硬件调试：连接检查：检查硬件连接是否牢固可靠，包括传感器、执行器、电源等的连接，确保没有松动或接触不良。信号检测：使用示波器或多用途测试仪等工具检测传感器和执行器的信号，确保信号质量良好，没有干扰或噪声。供电稳定性：检查系统的供电情况，确保电源稳定，电压和电流在正常范围内，避免因供电不稳定导致系统故障或损坏。热管理：检查系统的散热情况，确保各个组件的温度在安全范围内，避免因过热导致系统性能下降或损坏。电磁兼容性（EMC）测试：进行电磁兼容性测试，确保系统不会受到外部电磁干扰，保证系统的稳定性和可靠性。调试工具：调试器：使用调试器对软件进行调试，例如断点调试、单步执行等，以便逐行分析代码执行过程，定位和修复问题。逻辑分析仪：使用逻辑分析仪对系统的数字信号进行分析，观察信号的波形和时序，帮助定位硬件问题。示波器：使用示波器观察系统的模拟信号，例如传感器输出的模拟电压信号，帮助排查传感器故障或信号干扰问题。串口调试工具：使用串口调试工具监控系统的串口通信，查看系统和外部设备之间的数据交互，便于排查通信问题。在进行软硬件调试时，需要注意保持良好的记录和沟通，及时记录调试过程中的发现和解决方案，与团队成员共享信息，以便更高效地解决问题。同时，也要注意安全性，避免因调试操作导致系统或人员受到损坏。通过系统的软硬件调试，可以确保智能垃圾桶控制系统的稳定性、可靠性和性能优化，为用户提供更好的使用体验。5.2实物展示经过上述艰辛的软硬件调试，本系统已经安装完毕，如图5.1所示，我们的系统包含四个垃圾桶，分别用于厨余垃圾、其他垃圾、有害垃圾和可回收物的分类。图5.1系统实物图通过SU-03T语音模块，只需对着垃圾桶说出垃圾的名称，系统即可自动识别并打开对应的垃圾桶，实现智能分类投放。如图5.2：图5.2语音控制功能图图5.3手动控制开关垃圾桶上装有四个按键，可手动控制开盖和关盖。同时，通过ESP8266无线模块连接至手机APP，用户可以远程控制开盖或关盖，实现更便捷的操作。如图5.3所示：图5.3手机App界面5.3测试结果分析为了全面评估智能垃圾桶系统的性能和稳定性，我们进行了多次测试。以下表格详细记录了各项测试项目的测试结果，并附上了测试次数。表5-1功能及性能测试结果测试项目测试次数测试指标平均值/结果语音识别10准确率95%手动控制响应10平均响应速度<0.5秒远程控制10平均成功率100%自动照明10灵敏度高溢出报警10报警及时性及时语音识别：在10次测试中，语音识别的平均准确率为95%，显示出较高的识别精度。手动控制响应：10次测试均显示，手动控制的平均响应速度低于0.5秒，表明系统反应迅速。远程控制：在10次远程控制测试中，每次都成功连接并控制了智能垃圾桶，成功率为100%。自动照明与溢出报警：这两项功能在测试中均表现出色，照明灵敏度高，溢出报警也非常及时。为了评估系统的稳定性和可靠性，我们进行了长达72小时的无故障运行测试，并模拟了多种异常情况。表5-2稳定性及可靠性测试结果测试项目测试次数测试时长异常情况结果无故障运行172小时无无故障异常情况处理10不定传感器失效正确处理10不定通信中断正确处理无故障运行：在72小时的无故障运行测试中，系统表现稳定，未出现任何故障。异常情况处理：我们模拟了传感器失效和通信中断两种异常情况，共进行了20次测试（每种情况10次）。在每次测试中，系统都能正确处理异常情况，显示出较高的可靠性和稳定性。综上所述，智能垃圾桶系统在功能和性能测试中表现出色，同时在稳定性和可靠性方面也有很好的表现。这些测试结果验证了系统设计的实用性。结论结论结论智能垃圾桶的设计与开发是当今社会智能化技术与环境保护理念相结合的典范。通过整合各种传感器、单片机及通信模块，我们成功实现了对垃圾分类、填装情况以及环境参数的智能监测与管理。这样的智能垃圾桶系统不仅提升了垃圾分类处理的效率，还为居民提供了便利的使用体验。无论是通过语音识别还是手机APP控制，用户都能轻松地完成垃圾投放，并且在垃圾填充或环境异常时得到及时的提醒与处理。同时，该系统的自动化功能也大大减轻了人力资源的消耗，提高了垃圾处理的效率和准确性。无论是日常家庭使用还是公共场所，智能垃圾桶的引入都将成为推动城市智慧化发展的重要一环。在未来的发展中，我们还可以进一步完善智能垃圾桶系统，比如增加垃圾成分分析功能，实现更精准的分类；或者结合大数据分析，优化垃圾收集和处理的策略，实现资源的最大化利用。智能垃圾桶的设计与开发不仅是技术创新的体现，更是对环境保护理念的践行。相信随着智能技术的不断发展和普及，智能垃圾桶将在未来发挥更加重要的作用，为构建清洁、智慧的城市环境贡献更多力量。参考文献参考文献参考文献[1]于雯,王艳,张佳佳,等.多功能智能垃圾桶结构设计和功能实现[J].工业仪表与自动化装置,2022(1):117-120.[2]王丽娟,张基莉.基于LoRa技术的智能垃圾桶系统设计[J].成组技术与生产现代化,2023,40(1):20-25.[3]曾文轩,王丽,梁碧伦,等.基于STM32控制的智能分类垃圾桶设计[J].2023.DOI:10.3724/SP.J.1224.2021.00432.[4]潘仲勋,葛宇童,董京伟,等.基于深度学习的智能垃圾桶设计[J].科技与创新,2022(1):3.[5]冯寿岗,刘娅楠,李圣君.智能杀菌分类垃圾桶的设计与实现[J].电子制作,2022,30(13):27-30.[6]张博,刘宇豪,黄帅杰,等.智能垃圾桶及基于深度学习的垃圾分类方法.CN201910027282.7[2024-03-19].[7]陈青霞.基于STM32的新型智能公共垃圾桶设计[J].自动化应用,2023,64(5):135-138.[8]胡耀王栋马龙张斌.基于图像处理的智能分类垃圾桶的设计[J].电子测试,2022,36(20):23-25.[9]李容.智能垃圾桶设计与实现研究[J].信息与电脑,2023,35(10):103-105.[10]丁礼磊.基于NB-IoT网络的智能垃圾桶设计[J].自动化与仪器仪表,2022(9):5.[11]覃玉,黄登桔,苏健光.基于物联网技术的智能垃圾桶设计[J].信息记录材料,2023,24(2):10-12.[12]冯太琴,黄亚飞,冯小琴.基于Arduino智能垃圾桶分类的设计与实现[J].信息系统工程,2023(11):55-58.[13]黄河,李新杰,孔令强.一种防病毒外溢的智能垃圾桶结构设计和功能实现[J].科技与创新,2023(2):44-46.[14]李鑫,任琪轩,朱宇.基于STM32单片机的智能化垃圾桶设计与实现[J].工业控制计算机,2023,36(6):147-148.[15]申健,王明鑫,周鑫,等.基于JetsonNano的智能分类垃圾桶设计[J].科技与创新,2023(3):61-63.[16]王文翔,孟祥娟,苏把特.智能分类垃圾桶的设计[J].电脑与信息技术,2022(003):030.[17]ShoewuO,MikailOO,OgunleyeOM.DesignandDevelopmentofanIntelligentVariablePowerSupplyDevice[J].2022.[18]HANGuang.ResearchonIndustrialMachineryDesignandAutomationTechnologyundertheVisionofIntelligentManufacturing[J].外文科技期刊数据库（文摘版）工程技术,2022.[19]QuanQ,PalaoagT,SunHH.DesignandimplementationofintelligentpighouseenvironmentmonitorsystembasedonInternetplus[J].Proceedingsofthe20224thAsiaPacificInformationTechnologyConference,2022.DOI:10.1145/3512353.3512382.[20]XieM,GuanR,HuangB.Designanddevelopmentofintelligentcitrusgradingsystem[J].2022.附录A谢辞谢辞本次毕业设计能够顺利撰写完成，离不开我的指导老师在论文的选题和研究方向上给予我的巨大的帮助和支持，他的鼓励和指导是我完成本篇论文的重要动力，同时也在研究中提供了非常有价值的意见和建议。在此，我要感谢学校提供的优良学习环境和完善的教育体系，让我在这里能够学习到最先进的知识和技能，为我今后的学术研究奠定了基础。我还要感谢所有在研究和设计的路上给予我支持和帮助的人，感谢你们对我研究的关注与支持，你们的支持和鼓励使我克服了很多困难，才能顺利完成此次研究工作。最后，我再次诚挚的向所有支持我和帮助我的人表示衷心的感谢和敬意，祝愿你们在今后的学习和工作中一切顺利。附录B附录A原理图：附录B附录B部分源程序：#include"stm32f10x.h"//STM32头文件#include"sys.h"#include"delay.h"#include"led.h"#include"key.h"#include"pwm.h"#include"oled0561.h"#include"usart.h"#include"tim.h"#include"dht11.h"#include"flash.h"#defineFLASH_START_ADDR0x0801f000 //写入的起始地址u16time_dj=300;//舵机工作时间u16time_ys=300;//关盖延时时间u16ds1=0;//延时计数器u16ds2=0;u16ds3=0;u16ds4=0;u8flag_open1=1;//开盖标志u8flag_open2=1;u8flag_open3=1;u8flag_open4=1;u8flag_sd1=0;//手动标志u8flag_sd2=0;u8flag_sd3=0;u8flag_sd4=0;u8flag_yk1=0;//遥控标志u8flag_yk2=0;u8flag_yk3=0;u8flag_yk4=0;u8command1=0;//通讯缓存u8command2=0;u8command3=0;u8bommand=0;u8flag_ljm=0;//垃圾满 u8flag_rst=0;u8flag_fs1=0;u8flag_fs2=0;u8flag_fs3=0;u8flag_fs4=0;u8flag_light=1; u16wendu=0;u16shidu=0; u8temp[9]; intmain(void){//主程序 //初始化程序 delay_ms(1000); RCC_Configuration();//时钟设置 I2C_Configuration();//I2C初始化 OLED0561_Init(); LED_Init();//LED初始化 delay_ms(500); led_1=1;//指示灯关 led_2=1; led_3=1; led_4=1; led_5=1; led_sys=1; out_beep=1; TIM3_PWM_Init(59999,23);//设置频率为50Hz，公式为：溢出时间Tout（单位秒）=(arr+1)(psc+1)/Tclk 20MS=(59999+1)*(23+1)/72000000//Tclk为通用定时器的时钟，如果APB1没有分频，则就为系统时钟，72MHZ//PWM时钟频率=72000000/(59999+1)*(23+1)=50HZ(20ms),设置自动装载值60000,预分频系数24 TIM_SetCompare1(TIM3,1500); TIM_SetCompare2(TIM3,15