“智能果皮箱垃圾桶”這個名詞，相信大家已不陌生，現(xiàn)在市場上已出現(xiàn)一種技術(shù)成熟的智能果皮箱垃圾桶產(chǎn)品。它能夠在人的手或物體接近投物口約15cm時，果皮箱垃圾桶自動開蓋，等垃圾投入完畢，果皮箱垃圾桶桶蓋又自動關(guān)閉。雖然該產(chǎn)品已不需用手直接接觸果皮箱垃圾桶桶蓋，但要真正使果皮箱垃圾桶實現(xiàn)智能化，這還只能算是第一步。由于這種果皮箱垃圾桶的功能還比較單一，并且直接開關(guān)蓋這一功能機械耗損程度較高，所以還有許多需要改進的地方。現(xiàn)在，許多發(fā)達國家如美國、英國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項智能型功能。本文提出了一種實用型智能果皮箱垃圾桶的方案，這種果皮箱垃圾桶能夠調(diào)節(jié)開蓋的角度，控制果皮箱垃圾桶走近消費者、遙控封袋，從功能方面更側(cè)重于在生活細節(jié)上為消費者帶來便利，衛(wèi)生、環(huán)保、健康。

    智能果皮箱垃圾桶的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

    該系統(tǒng)運用了兩種相互獨立的通信方式：無線通信和紅外。遙控器端的發(fā)射器和果皮箱垃圾桶端的接收器經(jīng)過對電磁波的調(diào)制解調(diào)過程完成信息的傳輸，達到對機械設(shè)備的控制功能。當(dāng)人體接近果皮箱垃圾桶時，紅外發(fā)射、接收器則通過對紅外光波的調(diào)制解調(diào)過程，完成信息的傳輸，達到控制的目的。

    傳統(tǒng)的果皮箱垃圾桶通過紅外感應(yīng)裝置實現(xiàn)了自動感應(yīng)開蓋的功能，但考慮到主婦在廚房做事時，會時常走動。若平凡出入果皮箱垃圾桶檢測有效范圍就會導(dǎo)致果皮箱垃圾桶時開時閉，機械的磨損程度顯然就會增大，造成果皮箱垃圾桶故障率的提高或使用壽命的縮短。這里，外設(shè)一個遙控器，通過無線通信子系統(tǒng)向桶內(nèi)的接收器傳達信號，使果皮箱垃圾桶的翻蓋如同家用空調(diào)般在一個角度固定，就可解決以上問題。同時，遙控器的應(yīng)用還實現(xiàn)了控制果皮箱垃圾桶移動到用戶面前，自動開蓋，垃圾裝滿時自動封袋等一系列動作。

    智能垃圾筒的硬件結(jié)構(gòu)及工作原理

    遙控器結(jié)構(gòu)圖

    無線發(fā)射模塊TX5000，是RFM公司的短距離高頻無線發(fā)射專用芯片，其無線發(fā)射頻率是433.92MHz，符合智能果皮箱垃圾桶的無線通信要求。

    鍵盤把帶有特定功能的指令數(shù)據(jù)輸出，通過掃描電路識別輸出到通信控制器上；系統(tǒng)采用Philips公司的P89C51RA2單片機作為通信控制器，它的主要作用是獲取掃描電路得到的鍵盤指令數(shù)據(jù)，并按照一定的通信格式進行編碼，然后通過串口發(fā)送到發(fā)射模塊TX5000上，最后通過發(fā)射天線輸出。方案中單片機處理后的信息通過串口通信來輸出，通信采用57600bit／s的串口傳輸率；通信模塊TX5000工作于ASK調(diào)制方式上，并使用115.2kbit／s數(shù)據(jù)傳輸率來增大傳輸帶寬，提高通信可靠性。

    無線接收器和智能果皮箱垃圾桶的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理

    智能果皮箱垃圾桶的無線接收器和智能果皮箱垃圾桶的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。

    智能果皮箱垃圾桶內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

    果皮箱垃圾桶端裝有無線接收器，用來接收無線發(fā)射器發(fā)射過來的高頻信號。RX5000的頻率是433.92MHz的短距離高頻無線接收專用芯片，工作于ASK調(diào)制方式上，具有l(wèi)15.2kbit／s的數(shù)據(jù)傳輸率。用來接收無線發(fā)射器發(fā)射過來的高頻數(shù)據(jù)。然后，通過波特率為57600bit／s的SCI模塊把數(shù)據(jù)送到MEGA8單片機上，完成無線接收過程。MEGA8微處理器主要負責(zé)接收數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)解碼處理。果皮箱垃圾桶的控制翻蓋角度，移動，封袋的功能都是在這種通信模式下通過控制指令放大驅(qū)動來完成的。

    紅外發(fā)射部分發(fā)射經(jīng)過調(diào)制后載有測量信號的紅外光波；如果有人靠近光電接收管，則紅外光波受到人體的反射，反射回來的紅外光波由光電接收管接收，然后經(jīng)由單片機進行處理。單片機做出智能化控制決策，輸出控制指令?？刂菩盘柦?jīng)過控制信號放大與驅(qū)動環(huán)節(jié)之后驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。

    遙控器和智能果皮箱垃圾桶的軟件設(shè)計

    無線通信方式和通信協(xié)議

    由于RFM公司的RX5000系列的通信模塊都是單工通信的，所以系統(tǒng)的通信是單方向的，即由遙控器發(fā)送驅(qū)動數(shù)據(jù)給智能果皮箱垃圾桶。為了實現(xiàn)遙控器上每個按鈕都對應(yīng)特定的功能，本方案將單片機外接一個鍵盤矩陣，其中前4行的鍵盤矩陣規(guī)定用于發(fā)送單組信號，第5行鍵盤矩陣用于發(fā)送連續(xù)信號，即鍵盤按下后將不斷發(fā)送多組相同的信號，直至鍵盤松開后才停止發(fā)送。

智能果皮箱垃圾桶