智能果皮垃圾桶概述及工作原理

    “智能果皮箱垃圾桶”这个名词，相信大家已不陌生，现在市场上已出现一种技术成熟的智能果皮箱垃圾桶产品。它能够在人的手或物体接近投物口约15cm时，果皮箱垃圾桶自动开盖，等垃圾投入完毕，果皮箱垃圾桶桶盖又自动关闭。虽然该产品已不需用手直接接触果皮箱垃圾桶桶盖，但要真正使果皮箱垃圾桶实现智能化，这还只能算是第一步。由于这种果皮箱垃圾桶的功能还比较单一，并且直接开关盖这一功能机械耗损程度较高，所以还有许多需要改进的地方。现在，许多发达国家如美国、英国都致力于研究新型智能型果皮箱垃圾桶，使果皮箱垃圾桶具有多项智能型功能。本文提出了一种实用型智能果皮箱垃圾桶的方案，这种果皮箱垃圾桶能够调节开盖的角度，控制果皮箱垃圾桶走近消费者、遥控封袋，从功能方面更侧重于在生活细节上为消费者带来便利，卫生、环保、健康。

    智能果皮箱垃圾桶的系统结构图

    该系统运用了两种相互独立的通信方式：无线通信和红外。遥控器端的发射器和果皮箱垃圾桶端的接收器经过对电磁波的调制解调过程完成信息的传输，达到对机械设备的控制功能。当人体接近果皮箱垃圾桶时，红外发射、接收器则通过对红外光波的调制解调过程，完成信息的传输，达到控制的目的。

    传统的果皮箱垃圾桶通过红外感应装置实现了自动感应开盖的功能，但考虑到主妇在厨房做事时，会时常走动。若平凡出入果皮箱垃圾桶检测有效范围就会导致果皮箱垃圾桶时开时闭，机械的磨损程度显然就会增大，造成果皮箱垃圾桶故障率的提高或使用寿命的缩短。这里，外设一个遥控器，通过无线通信子系统向桶内的接收器传达信号，使果皮箱垃圾桶的翻盖如同家用空调般在一个角度固定，就可解决以上问题。同时，遥控器的应用还实现了控制果皮箱垃圾桶移动到用户面前，自动开盖，垃圾装满时自动封袋等一系列动作。

    智能垃圾筒的硬件结构及工作原理

    遥控器结构图

    无线发射模块TX5000，是RFM公司的短距离高频无线发射专用芯片，其无线发射频率是433.92MHz，符合智能果皮箱垃圾桶的无线通信要求。

    键盘把带有特定功能的指令数据输出，通过扫描电路识别输出到通信控制器上；系统采用Philips公司的P89C51RA2单片机作为通信控制器，它的主要作用是获取扫描电路得到的键盘指令数据，并按照一定的通信格式进行编码，然后通过串口发送到发射模块TX5000上，最后通过发射天线输出。方案中单片机处理后的信息通过串口通信来输出，通信采用57600bit／s的串口传输率；通信模块TX5000工作于ASK调制方式上，并使用115.2kbit／s数据传输率来增大传输带宽，提高通信可靠性。

    无线接收器和智能果皮箱垃圾桶的内部结构和工作原理

    智能果皮箱垃圾桶的无线接收器和智能果皮箱垃圾桶的内部结构如图3所示。

    智能果皮箱垃圾桶内部结构图

    果皮箱垃圾桶端装有无线接收器，用来接收无线发射器发射过来的高频信号。RX5000的频率是433.92MHz的短距离高频无线接收专用芯片，工作于ASK调制方式上，具有l15.2kbit／s的数据传输率。用来接收无线发射器发射过来的高频数据。然后，通过波特率为57600bit／s的SCI模块把数据送到MEGA8单片机上，完成无线接收过程。MEGA8微处理器主要负责接收数据和数据解码处理。果皮箱垃圾桶的控制翻盖角度，移动，封袋的功能都是在这种通信模式下通过控制指令放大驱动来完成的。

    红外发射部分发射经过调制后载有测量信号的红外光波；如果有人靠近光电接收管，则红外光波受到人体的反射，反射回来的红外光波由光电接收管接收，然后经由单片机进行处理。单片机做出智能化控制决策，输出控制指令。控制信号经过控制信号放大与驱动环节之后驱动执行机构。

    遥控器和智能果皮箱垃圾桶的软件设计

    无线通信方式和通信协议

    由于RFM公司的RX5000系列的通信模块都是单工通信的，所以系统的通信是单方向的，即由遥控器发送驱动数据给智能果皮箱垃圾桶。为了实现遥控器上每个按钮都对应特定的功能，本方案将单片机外接一个键盘矩阵，其中前4行的键盘矩阵规定用于发送单组信号，第5行键盘矩阵用于发送连续信号，即键盘按下后将不断发送多组相同的信号，直至键盘松开后才停止发送。

智能果皮箱垃圾桶