1、工作原理

整體架構(gòu)如圖1所示:

圖1作品系統(tǒng)架構(gòu)圖

程序分為3大塊：主程序?yàn)榈却訒r(shí)、定時(shí)中BL熱釋紅外傳感器中斷。

工作原理：

當(dāng)人走到熱釋紅外傳感器的探測(cè)X圍內(nèi)，傳感器熱釋電元件在接收到人體紅

外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡,向外釋放電發(fā)經(jīng)過(guò)hn911內(nèi)部電潞

處理將此信號(hào)轉(zhuǎn)換成電平變換，當(dāng)槍測(cè)到大時(shí)向單片機(jī)提供了一個(gè)低電平〔下

降沿〕，將此信號(hào)作為一個(gè)外部中斷信號(hào)〔在設(shè)計(jì)此方案的時(shí)候，我們還想到

檢測(cè)的時(shí)候運(yùn)用圖像處理法，他的優(yōu)點(diǎn)就能峭容易區(qū)分垃圾抻類(lèi)和準(zhǔn)確是否是

人，但其缺點(diǎn)是處理信息大，受到環(huán)境戢響大，所以放棄〕；震動(dòng)傳感器是招

加圾桶的震弱〔被物體撞擊〕或者重量變化轉(zhuǎn)變成電平信號(hào)，通過(guò)I/O口單片機(jī)

口J以查詢(xún)到此信號(hào)；當(dāng)PT2262/2272是一對(duì)帶地址、數(shù)據(jù)編碼功能的紅外遙控發(fā)

射/接收芯片，其中發(fā)射芯片PT2262-IR將載波強(qiáng)蕩器、編碼器和發(fā)射單元集成

于一身，將垃圾的投入和垃圾桶是否滿(mǎn)轉(zhuǎn)變成電平信號(hào)，通過(guò)I/O口單片機(jī)可以

查詢(xún)到此信號(hào);單片機(jī)在進(jìn)展初始化與設(shè)定定時(shí)時(shí)間后,就等待中斷信號(hào)，當(dāng)

外部中斷端有信號(hào)時(shí),單片機(jī)進(jìn)入處理中斷,認(rèn)為此時(shí)有人來(lái)，通過(guò)查渤I/O信

號(hào)，判斷是否是開(kāi)垃圾桶蓋,當(dāng)垃圾桶未滿(mǎn)即PT2262/2272端無(wú)信號(hào)翻開(kāi)垃圾桶

蓋〔單片機(jī)控制電磁鐵通電,蓋翻開(kāi)〕，通過(guò)震動(dòng)傳感器和PT2262/2272信號(hào)的

綜合判斷此人是否是投垃圾的，與此同時(shí)單片機(jī)控制話(huà)音芯片發(fā)出一些幽默的

話(huà)諳，提示大家保護(hù)環(huán)境，也給大家?guī)?lái)一些快樂(lè)。正因?yàn)槭⑷簡(jiǎn)纹瑱C(jī)有很方

便休眠喚醒用能，在PA口加下降沿可是單片機(jī)喚醒，并且喚醒后執(zhí)行喚醒的嚇

一跳指令，所以在長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有人來(lái)投垃圾,單片機(jī)自旗的招除HN911以外的電

路電源關(guān)閉，之后單片機(jī)進(jìn)入體眠，從而大大臧少能源的'浪費(fèi)。做到了節(jié)能環(huán)

保。當(dāng)有人來(lái)時(shí)，通過(guò)HN911電路局部將單片機(jī)喚醒，單片機(jī)將以前關(guān)閉電源

的電路從新通電進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

四、作品功能、特色

本作品節(jié)能環(huán)保，干凈衛(wèi)生，具有一定的娛樂(lè)性，運(yùn)用廣泛，可適用于各

種中高級(jí)辦公樓等公共場(chǎng)合，其原理也可運(yùn)用至其他領(lǐng)域，如防盜作用等，具

有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

作品采用了HT46F49E作為主控單片機(jī)，以紅外傳感器、震動(dòng)傳感器、語(yǔ)音

點(diǎn)片為主要模塊，主要特點(diǎn)如下：

〔1〕節(jié)能環(huán)保。本作品有休眠喚醒功能，在長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有人來(lái)投垃圾，單片

機(jī)自動(dòng)的將除紅外感應(yīng)以外的電路電源關(guān)閉,之后單片機(jī)進(jìn)入休眠，從而大大

版少能源的浪費(fèi)；做到了節(jié)能環(huán)保。當(dāng)有大來(lái)時(shí)，Q通過(guò)該電路局部將單片機(jī)

喚醒，單片機(jī)將以前關(guān)閉電源的電路從新通電進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

〔2〕干部衛(wèi)生。智能垃圾桶順應(yīng)了現(xiàn)代社會(huì)的追求，突破了傳統(tǒng)帶蓋垃圾

桶用手或刪開(kāi)蓋的思維屏障，感應(yīng)開(kāi)、關(guān)桶蓋讓人『〕在丟時(shí)少了價(jià)擔(dān)憂(yōu)，減少

了生活中各種病菌穿插感染的機(jī)率。同時(shí)具有良好的密封性好，無(wú)垃圾異味漪

出，確保回調(diào)空氣清新。

〔3〕娛樂(lè)性。本作品的語(yǔ)音系統(tǒng)會(huì)根據(jù)不同精況發(fā)出一些幽默族諧的話(huà)i吾,

娛樂(lè)群眾的同時(shí)也吸引人。有意識(shí)地將垃圾丟進(jìn)桶內(nèi),更能吸引小孩去撿垃圾

往里丟，從而使人們養(yǎng)成不亂扔垃圾的好習(xí)慣，it我們周?chē)沫h(huán)境更加美麗。

〔4〕運(yùn)用廣泛。本作品可有多種色彩、多種容量、多種材料選擇，提升了

公共場(chǎng)合及居家檔次，滿(mǎn)足了人們崇尚人性和時(shí)尚，不斷塑造個(gè)性和糊力的生

活品味；是亦公、家用、公用、會(huì)議、醫(yī)療等使用的理想選擇。

五、作品構(gòu)造

(-)硬件局部

硬件電路部份包括:電源電珞模塊HT46F49E荻片控制中心模塊；信號(hào)檢測(cè)

電路模塊；控制電路模塊與話(huà)音電潞模塊四部份。分別說(shuō)明如下：

Mod_1模塊：電源電潞模塊實(shí)現(xiàn)給HT46F49E單片機(jī)供電功能。

Mod_2模塊：使用HT46F49E蘇片，建立根本輸入輸出模型。實(shí)現(xiàn)與Mod_3

模塊的串行通信班能，以及實(shí)現(xiàn)根本控制I力能。

Mod_3模3：信號(hào)檢測(cè)電路模塊是由各插孔的檢測(cè)電路分別與各個(gè)用電器

相串聯(lián)組成，實(shí)現(xiàn)外部信號(hào)的檢測(cè)。

①熱式紅外傳感器模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)外部紅外熱源的檢冽。

②震動(dòng)傳感器模塊實(shí)現(xiàn)時(shí)外部重量和形變的槍測(cè)。

③紅外光傳感器模塊在Mod_2模塊中HT46F49E的控制下對(duì)帶地址、數(shù)據(jù)編碼

明能的紅外遙控發(fā)射/接收。

Mod,4模塊：

①控制電路模塊用一個(gè)電磁鐵實(shí)現(xiàn)桶蓋的翻開(kāi)與關(guān)閉。

②話(huà)音電路模塊主要用編程實(shí)現(xiàn)智能垃圾桶的提醒J力能及播報(bào)I力能。

1、Mod_1模塊解析：

電源電路是由變壓器、橋式整流電路、集成器7085及一些電容所組成。家

用電器使用的220V交流電壓通過(guò)變壓器降壓、橋式整流電潞整流后，再通過(guò)

7805集成器招電壓穩(wěn)定成為5V的直流電壓，給單片機(jī)HT46R23供電。為了解

決電信號(hào)中的干擾問(wèn)題，我們?cè)诩善?085的兩邊并接電容用以濾波。電路圖

02電源模塊電路圖

2、Mod_2模塊解析:

□PB6

PB4C227□PB7

PA3/PFD匚326□PA4/TMR

PA2C425□PA&'iNT

PA1E524□PA6

PA0C623□PA7

PB3/AN3匚722□OSC2

PB2/AN2C821□OSC1

PB1/AN1C920□VDD

PB0/AN0E1019□^S

1118□PD1/PWM1

PC0C1217□PD0/PWM0

PC1C1316□PC4

PC2C1415□PC3

HT46F49E

圖3HT46F49E單片機(jī)引腳J力能表

工作電壓：

fSYS=4MHz：2.2V-5.5V

fSYS=8MHz：3.3V~5.5V

fSYS=12MHz：4.5V~5.5V

?13到23個(gè)雙向輸入/輸出口

?與輸入/輸出口共用引腳的外部中斷輸入

?8位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，具有溢出中斷和7級(jí)預(yù)分靦器

?內(nèi)置晶體和RC振蕩驅(qū)動(dòng)電路

?看門(mén)初定時(shí)器

?具有PFDI力能，可以用來(lái)發(fā)聲

?暫停和喚醒功能可降低功耗

?SVDD=5V,系統(tǒng)頻率為48MHz時(shí),指令周期為0.5口s

在本作品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程中，HT46F49E單片機(jī)采用5V穩(wěn)壓電源供電。工作在

48MHz時(shí)仲獨(dú)率。由于采用RISC構(gòu)造，此系列單片機(jī)具有高運(yùn)算速度和高性

能的特性有了集成的A/D和PWM功能的優(yōu)勢(shì)，再加上低身耗、高性能、靈活

控制的輸入/輸出和低本錢(qián)等特性。

3、Mod_2模塊解析：

信號(hào)檢測(cè)電路局都分為三大塊：熱式紅外傳感器、震動(dòng)傳感器、紅外光傳感器。

⑴熱式紅外傳感器模塊

①這種探頭是以探測(cè)人襪瑁射為目標(biāo)的。所以熱釋電元件對(duì)波長(zhǎng)為10UM左右

的紅外輻射必須非常敏感。

②為了僅（Q對(duì)人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照而通常覆蓋有特殊的菲泥爾

濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作肌

③被動(dòng)紅外探頭，其傳感器包含兩個(gè)互相串聯(lián)或并取的熱釋電元。而且制成的

兩個(gè)電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對(duì)兩個(gè)熱釋元件幾乎具有一樣的作

用，使其產(chǎn)生了電效應(yīng)相互抵浦,于是探測(cè)器無(wú)信號(hào)輸出。

④一旦入侵入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，大體紅外輻射通過(guò)局部鏡面聚焦，并被熱釋電元接

收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，經(jīng)信號(hào)

處理而報(bào)警。

⑤菲泥爾濾光片根據(jù)性能要求不同，具有不同的焦距〔感應(yīng)距離〕，從而產(chǎn)生不

同的監(jiān)控視場(chǎng)，視場(chǎng)越多，控制越嚴(yán)密。

HN911型熱釋電紅外探頭模塊的內(nèi)部電路框圖

如下圖。

04HN911里熱擇電紅外探頭模塊以及內(nèi)部電路框圖平時(shí)①端輸出低電平，②端輸出高電

平。當(dāng)有移動(dòng)發(fā)熱體迸太監(jiān)視X圍時(shí)，熱釋電紅外傳感器接收到紅外能量，并

輸出校測(cè)信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)放大器放大后，由此機(jī)器進(jìn)展比機(jī)判斷，再由信號(hào)處

理電路處理后輸出控制信號(hào)。此時(shí)輸出端①變?yōu)楦唠娖剑敵龆刷谧優(yōu)榈碗?/p>

平。在模塊的外部可接憎益調(diào)節(jié)電位器，以調(diào)節(jié)放大器的增益。

HN911型熱擇電紅外探買(mǎi)模塊的主要特性參數(shù)見(jiàn)表。

表:HN911里熱群電紅外探頭模塊主要特性參數(shù)

項(xiàng)目參數(shù)小目參數(shù)

電源電壓(V)5±10%放大器頻寬(W)0.3-7

傳感響應(yīng)度(V/W)>2500輸出延時(shí)儲(chǔ))>2

傳感水平視角>100°靜充電灌炸A)<20

傳感水平視角>800監(jiān)控距唐(m)15,

放大相增益(dB)>70工作溫度(t)

注：根據(jù)傳感器視場(chǎng)和靈敏度經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定傳感器放置角度來(lái)合理確定監(jiān)控他

倒.

濾光片

人體發(fā)出的紅外線(xiàn)波長(zhǎng)10um左右，將濾光片設(shè)置在窗口處，組成紅外線(xiàn)通過(guò)

的窗口。濾光片。濾光片為61ml多層膜干預(yù)濾光片，這抻對(duì)太陽(yáng)光和熒光燈的

場(chǎng)波〔為為5um一下〕具有高的反射作用，而對(duì)6um以上的人體發(fā)出的紅外熱

S[10um]有高的穿透性，其光漕特性。

如下圖：

放大電路為單片機(jī)提供一個(gè)中斷信號(hào)，單片機(jī)進(jìn)入處理“是否丟垃圾程序流程

圖"。

〔2〕震動(dòng)傳感器

此模塊運(yùn)用應(yīng)變器對(duì)重量和形變非常敏感，加上一個(gè)差動(dòng)橋，大大提高了

靈敏度在經(jīng)過(guò)A/D將其轉(zhuǎn)換為電平信號(hào)。下面介紹：

薄膜型半導(dǎo)體應(yīng)變片

圖6薄腹型半導(dǎo)體應(yīng)變片

這種應(yīng)變片是利用真空沉積技術(shù)將半導(dǎo)體材料沉積在帶有絕緣層的試件上

或藍(lán)寶石上制成的〔上圖所示工它通過(guò)改變真空沉積時(shí)種底的溫度來(lái)控制沉枳

層電阻率的上下，從而控制電阻溫度系數(shù)和靈敏度系數(shù)。因而能制造出適于不

同試件材料的溫度自補(bǔ)償薄膜應(yīng)變片。薄膜型半導(dǎo)體應(yīng)變片吸收了金屬應(yīng)變片

和半導(dǎo)體應(yīng)變片的優(yōu)點(diǎn)，并防止了它的缺點(diǎn)，是一種較理想的應(yīng)變片。

差動(dòng)電橋

應(yīng)變片、薄膜和厚膜應(yīng)變片傳感器一股采用惠斯通電橋。惠斯通電橋符應(yīng)

變片應(yīng)變產(chǎn)生的電阻轉(zhuǎn)換為差分電壓如圖1所示。+Exc和-Exc終端加上鼓吊電

壓后，+VOUT和-VOUT終端上出現(xiàn)與應(yīng)變成正比的差分電壓。

圖7惠斯通電機(jī)配置中連接的使變片

全橋電路時(shí)單臂靈敏度的四倍.為了提高其靈敏度采用全橋電路.將應(yīng)變片貼在

垃圾桶的內(nèi)側(cè)面，利用全橋電路靈敏度高的特點(diǎn)剛量垃圾桶震動(dòng)幅度.并轉(zhuǎn)換成

電壓接入單片機(jī)分析。

〔3〕紅外光傳感器

PT2262/2272是一對(duì)帶地址、數(shù)據(jù)編碼功能的無(wú)線(xiàn)遙控發(fā)射/接收蘇片。

0SC10SC2

A0CA0Em

3VDD

A1EA1CnVD叮D

A2C3DoutA2Cn

0SC

A3C30SC1A3Cn

0SCA0

A4C：0SC2A4Cn

DIHA1

A5CJTEA5CnD5TE

A6/D0C□A11/D5D0CnD4

D2A10/D4D

A7/1C1CnD3

C2A9/D3CnDout

VsSVSSD2

3A8/D2A10/D4

A11/D5

圖1PT2262-IRPT2272引腳圖FT2262-1R內(nèi)部原理框圖

圖8紅外光傳感器

PT2262-IR發(fā)射器片地址編碼輸入有T、“0”和“開(kāi)JT三抻狀杰，數(shù)據(jù)

輸入有“1”和"0”兩種狀態(tài)。由各地址、數(shù)據(jù)的不同接即狀本決定，編碼從

輸出端Dout輸出，通過(guò)紅外發(fā)射管發(fā)射出去。其編碼時(shí)序波形如圖2所示。

Dout輸出的編碼信號(hào)是調(diào)制在38kHz載波上的，OSC1、OSC2外接的電阻決定

費(fèi)頻頻率,一般電阻可在430k—470k之間選擇即可。PT2272的暫存功能是指

當(dāng)發(fā)射信號(hào)消失時(shí)，PT2272的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)輸出電即變?yōu)榈碗姲搿６A(yù)存功能是

指,當(dāng)發(fā)射信號(hào)消失時(shí)，PT2272的數(shù)據(jù)輸出端仍保持原來(lái)的狀態(tài)，直到下次接

收到新的信號(hào)輸入。圖3是紅外發(fā)射和接收的典型應(yīng)用原理圖，為了能正確解

調(diào)出調(diào)制的編碼信號(hào)，接收端需加一級(jí)前置放大級(jí)，保證輸入PT2272的信號(hào)

幅度足夠大。PT2272各輸出端通過(guò)各種接口即可控制相應(yīng)的負(fù)載。PT2262/2272

是一對(duì)帶地址、數(shù)據(jù)編碼功能的紅外超控發(fā)射/接收兆片。其中發(fā)射總片

PT2262-IR將載波振蕩圖、編碼器和發(fā)射單元集成于一身，P發(fā)射電R變得非

常簡(jiǎn)浩。

接收芯片PT2272的數(shù)據(jù)輸出位根據(jù)其后綴不同而不同，數(shù)據(jù)輸出具有“哲

存”和“黃存〃兩種方式,方便用戶(hù)使用。后贊為"M"為"暫存型”,后綴為

"L”為”預(yù)存型〃。

因此可以用這一對(duì)芯片外加輔助電路對(duì)垃圾進(jìn)展檢測(cè).將其輸出〔電壓〕放大調(diào)

節(jié)接入單片機(jī)。

4、Mod_4模塊解析：

⑴控制電路模塊

此模塊主要采用電磁鐵來(lái)控制垃圾桶蓋的翻開(kāi)與關(guān)閉。本作品中選用拍合

式電磁鐵,其構(gòu)造如下列圖所示。

----------------圖9柏臺(tái)式電碾鐵構(gòu)意圖

線(xiàn)圈1套在鐵心2上，兩者固定不動(dòng)，街扶3是運(yùn)動(dòng)局部。當(dāng)線(xiàn)圈局部通過(guò)一

定值電流過(guò)后，在鐵心、街鐵、氣隙中間就產(chǎn)生一定數(shù)量的磁通中。圖中虛線(xiàn)

所示為磁通流過(guò)的相徑。在磁通的作用下，產(chǎn)生一定大小的電磁吸力，將的鐵

吸向我心，企圖是氣隙4版到最小。圖中箭頭表示街鐵吸引時(shí)運(yùn)動(dòng)的方向。當(dāng)

線(xiàn)圈中電流停頓后，電隨吸力就消失。

當(dāng)電磁鐵通電后，產(chǎn)生電磁吸力，再運(yùn)用杠桿原理使桶蓋翻開(kāi)；當(dāng)電磁鐵斷電

后，電磁吸力消失，此時(shí)垃圾桶蓋由于重力作用關(guān)閉。

〔2〕話(huà)音電路模塊

ISD25120有10個(gè)地址輸入端A0~A9,錄址能力可達(dá)1024位，地址空間

0~1023。其分配情況是：地址0~299作為分段用,地址600~767未使用,

Jit768-1023為工作模式選擇〔即A8、A9均為高〕。ISD25120的地址線(xiàn)有兩

用途，一是作為工作模式控制，二是作為分段錄放音的起始段地址。當(dāng)最高位

地址〔MSB〕A8、A9都為高電平時(shí)〔即地址768~1023],地址踹AO~A6就

為工作模式選擇端M0~M6,對(duì)應(yīng)7種工作模式。當(dāng)A8、A9任一位為低或郡

為

低時(shí)〔即地址0~599〕，只要在分段錄/放音操作前〔不少于300ns〕給地址A0~

A9賺值,操作就從該地址開(kāi)場(chǎng)。AUXIN輔助輸入,VSSD、VSSA教字地和模擬

地，SP+、SP-揚(yáng)聲器輸出,VCCA模擬信號(hào)電源正極，MIC、MICREF麥克風(fēng)

輸入瑞和輸入?yún)⒖级耍珹GC自動(dòng)增益控制，ANAIN、ANAOUT模擬信號(hào)輸入和

輸出，OUF涌出，CE片選〔低電半允許蘇片工作〕，PD蘇片低切耗狀態(tài)控制,

EOM錄放音完畢信號(hào)輸出

狗造圖和電路圖如下:

Th

U?