基于Arduino智能垃圾桶设计与制作

湖南商务职业技术学院毕业设计

目录

1产品功能分析....................................................1

2设计方案遴选....................................................1

2.1产品方案设计................................................1

2.2产品模块设计................................................1

2.3产品组成....................................................2

2.4产品功能....................................................2

3产品硬件设计....................................................2

3.1系统原理图.................................................2

3.2ArduinoUNO开发版.........................................3

3.3超声波传感器模块..........................................3

3.4蓝牙通信模块..............................................3

4产品软件设计....................................................4

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

4.2上位机串口调试工具..........................................4

5产品使用说明书..................................................6

5.1产品装配图..................................................6

5.2产品操作说明................................................6

6产品设计要求....................................................6

参考资料...........................................................8

附录...............................................................9

附录1元器件清单...............................................9

附录2电路原理图..............................................10

附录3作品实物图..............................................11

附录4软件程序代码............................................12

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基于Arduino智能垃圾桶设计与制作

1产品功能分析

此说明是以ArduinoUNO开发板控制蓝牙模块或者超声波模块控制垃圾桶

开盖设计为目的。

产品是以ArudioUNO开发板作为主体部分，另连接蓝牙模块超声波模块与

SG90舵机，当通过超声波测距，检查人手距离，当距离小于一定值时，舵机旋

转打开垃圾桶盖子，等待几秒钟后，垃圾桶自动关闭。

2设计方案遴选

2.1产品方案设计

实现产品功能需要准备ArduionUON开发板，蓝牙模块，超声波传感器模

块，迷你垃圾桶，SG90舵机和Arduion物联网平台串口调试工具。

2.2产品模块设计

此产品是以ArduinoUNO开发版，另外接超声波传感器，迷你垃圾桶，SG90

舵机，蓝牙通信模块的综合设计。根据产品功能分析，系统应由如图1所示模

块构成。

图1系统组成框图

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2.3产品组成

1.ArduinoUNO开发版。

2.超声波传感器。

3.迷你垃圾桶。

4.SG90舵机。

5.蓝牙模块。

6.面包板。

7.杜邦线。

2.4产品功能

首先通过超声波测距，检测人手距离，当距离小于一定值时，舵机打开垃

圾桶。通过手机连接蓝牙模块，发送A垃圾桶开盖，发送B垃圾桶关闭。

3产品硬件设计

3.1系统原理图

此产品是以ArduinoUNO开发版为主体部分，另外接超声波传感器，迷你垃

圾桶，SG90舵机，蓝牙通信模块的综合设计。系统原理图如图2所示。

图2系统原理图

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3.2ArduinoUNO开发版

Arduino开发板由一块AVR单元、一个晶体管、一个5V的交流电源组成，

而且可以与USB数据线相互联系，使得Arduino的使用更加便捷。在众多的

ArduinoUNO产品中，以ArduinoUNO为代表的更为普及。此外，市场上也存在

许多尺寸较小、采用蓝牙或Wi-Fi技术的AP。

ArduinoUno是一款全面的ArduinoUSB接口，其中包含了14个数据传感

器（其中6个可用于PWM）、6个模拟传感器，以及16MHz的晶体管时钟，以及

USB、电源插座、ICSP端子以及一个快速恢复按键。这款产品的处理器为

ATMEGA328P。使用USB数据线，您可以轻松地为计算机提供充足的电源，并实

现快速的软件安装与数据传输。ArduinoUNO开发板的特点有：

1、能进行快速、高效的开发。

2、具有丰富的开发资源。

3、开发板连接上位机后可以直接更新程序、通信或交互。

4、开发板小巧，方便移植。

3.3超声波传感器模块

HC-SR04拥有先进的无线传输技术，其中的超声波测距模块具有极强的测距

准确性，其测距范围从2em-400e，最大测距距离可以达到3mm，而且该模块还

配备了一套完善的控制系统。

通过IO口给Trig接口周期不能小于10us的脉冲信号。

模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回。

有信号返回，通过I0口ECH0输出一个高电平，高电平持续的时间就是超

声波从发射到返回的时间。测试距离＝（高电平时间＊声速（340M/S))/2。

3.4蓝牙通信模块

HC-05蓝牙串行通讯模块，使用BluetoothSpecificationV2.0，搭载EDR

蓝牙技术，具有2.4GHzISM的无线发射输出功率，使用GFSK的调制技术。该

款功能具有强劲的发射能力，达到4dBm，超高的接受精度，达到-85dBm，搭配PCB

天线，进行10米长度的数据传输。此外，系统内置LED灯，能够清晰地显示出

蓝牙的连接情况。它搭配CSR的BC417芯片，并且具有AT指令，让您能够随时

调整模式（主模式和从模式）、串口波特率、设备名称等参数，达到极高的灵

活性。

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HC-05蓝牙特点：

（1）体积小；

（2）范围广；

（3）抗干扰能力；

（4）低成本；

（5）开放的接口标准。

4产品软件设计

4.1程序流程

此产品是以ArduinoUNO开发版为主体部分，另外接超声波传感器，迷你垃

圾桶，SG90舵机，蓝牙通信模块的综合设计。系统程序流程图如图3所示。

图3程序流程图

4.2上位机串口调试工具

Arduino物联网平台串口调试工具是一款非常实用的APP，能够帮助用户随

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时随地都能在手机上管理，能够自动搜索串口，并打开串口，能够轻松完成数

据发送和接收。

Arduion物联网平台串口调试工具有两个基础模式分别为WiFi和蓝牙两个

基础模式。本产品是蓝牙模块控制，所以就不操作WiFi模块。

操作说明

打开APP，选择蓝牙模式在设备显示区域找到蓝牙模块，匹配不成功的话，

关掉APP和手机蓝牙或者重新插上蓝牙模块.匹配成功后，选择hex显示和发送，

发送想发送的命令，发送成功后，在接收区域显示。注意本程序发送16进制需

要用空格隔开，蓝牙连接和操作界面如图4、图5所示。

图4APP蓝牙连接界面图5APP操作界面

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5产品使用说明书

5.1产品装配图

产品装配如图6所示。

图6产品装配图

5.2产品操作说明

1、接上电源上电，再按电源开关，超声波自动测距

2、若超声波检测到手，垃圾桶自动开盖

3、若超声波检测不到手，垃圾桶自动关盖

4、连接Arduion物联网平台串口调工具，输入A垃圾桶开盖

5、输入B垃圾桶关盖

6产品设计要求

[1]IPC-7711/21电子组件和电路板的返工&返修

[2]J-STD--001E电气与电子组键要求

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[3]IPC-A-610D（中文版），IPC-A-610E电子组件的可接受性要求

[4]GB/T11457-2006信息技术软件工程术语

[5]GB/T8566-2007信息技术软件生存周期过程标准

[6]GB/T8567-2006计算机软件文档编制规范

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参考资料

[1]梁婷，常国强，刑皓，辛操，唱岩，一种智能垃圾桶的研究与应用[J]机械工程2009

年第一期

[2]周强，管峰，林琳，张飞，吕涨，汤高扬，一种自翻盖多功能智能垃圾桶的设计[J]机

械1006-0316（2016）05-0051-04

[3]周慧，许锦标新型智能垃圾桶的设计方案[N]广东工业大学学报1007-7162（2016）03-

0085-04

[4]康华光,电子技术基础[M]，高等教育出版社，1987（6）

[5]汤俊良，智能垃圾箱[J]，科学启蒙，2005（6）：14，

[6]王邦超，姜勇，董铁有，苗娟，多功能环保垃圾桶设计简析[J]

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