隨著科技發(fā)展的日新月異,生活垃圾已經(jīng)成為影響環(huán)境,影響人類生活,甚至影響人類生存環(huán)境的重要因素。大街小巷,旅游景點(diǎn),校園內(nèi)部到處充斥著人類的生活垃圾,垃圾桶已經(jīng)成為人們?nèi)粘I钪谐R?jiàn)的必備用品,每天長(zhǎng)千上萬(wàn)個(gè)環(huán)衛(wèi)工人,垃圾回收車輛忙碌在回收處理垃圾的***線?;厥仗幚砝且患M(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作,每天需耗費(fèi)大量的人力物力,然而有些垃圾桶卻不一定裝滿,卻也被回收,由此造成了對(duì)車輛人員油料的極大浪費(fèi)。尤其是旅游景點(diǎn),山路之上的垃圾桶,準(zhǔn)確掌握這些垃圾桶的存儲(chǔ)狀況,對(duì)于節(jié)省人力物力將具有明顯的效果。
在這種需求之下,智能垃圾桶監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。智能垃圾桶報(bào)警系統(tǒng)采用傳感器檢測(cè)垃圾桶存儲(chǔ)狀況,并將之傳送到垃圾處理中心,及時(shí)掌握垃圾桶存儲(chǔ)狀況,準(zhǔn)確處理垃圾。首先,垃圾桶中的智能傳感器將檢測(cè)垃圾桶的存儲(chǔ)狀況,如果垃圾桶已經(jīng)裝滿,將通過(guò)無(wú)線智能模塊將垃圾桶的存儲(chǔ)狀況發(fā)送到垃圾回收處理中心,垃圾處理中心再根據(jù)情況及時(shí)派出人員處理垃圾,做到實(shí)時(shí)準(zhǔn)確,節(jié)省人力物力。
1.2創(chuàng)新點(diǎn)
?。?)利用可再生資源-太陽(yáng)能作為系統(tǒng)的供電系統(tǒng),既節(jié)能又可靠。
?。?)將語(yǔ)音直接下載到語(yǔ)音儲(chǔ)存電路內(nèi)方便快捷;
?。?)將Zigbee技術(shù)應(yīng)用于垃圾桶遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng),它可以自組網(wǎng)絡(luò)。
(4)利用GPRS網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳送信息,可靠快速。
二、需求分析
2.1功能要求
智能垃圾桶遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)主要由RFD(簡(jiǎn)易功能設(shè)備)和FFD(全功能設(shè)備)
RFD主要由電源模塊、語(yǔ)音模塊、系統(tǒng)主控模塊、Zigbee模塊、傳感器模塊五大部分組成。
?。?)電源模塊
系統(tǒng)電源模塊有兩塊蓄電池,一塊太陽(yáng)能接收板,有陽(yáng)光時(shí),太陽(yáng)能接收板向蓄電池充電,同時(shí)為整個(gè)電路提供電源,陰天或光線不好時(shí),蓄電池為整個(gè)電路提供電源。
?。?)語(yǔ)音模塊
語(yǔ)音模塊主要由音頻下載電路、語(yǔ)音存儲(chǔ)電路以及音頻功放電路三部分組成。語(yǔ)音模塊主要完成以下三種功能:
①能夠?qū)⒄Z(yǔ)音通過(guò)USB下載入存儲(chǔ)模塊;
?、诋?dāng)有人靠近一定距離時(shí),語(yǔ)音模塊自動(dòng)提示;
?、郛?dāng)人離開一定距離時(shí),語(yǔ)音模塊再次啟動(dòng)提示。
本裝置通過(guò)USB接口將MP3格式的提示音頻信息下載至語(yǔ)音存儲(chǔ)電路中。通過(guò)外放模塊進(jìn)行播報(bào)?;诒灸K的應(yīng)用需要,設(shè)計(jì)選用了側(cè)重于音頻信號(hào)處理的基于AT32UC3A的EVK110開發(fā)板作為開發(fā)平臺(tái)。
?。?)系統(tǒng)主控電路
系統(tǒng)主控電路及按鍵顯示模塊主要完成系統(tǒng)頂層的綜合管理、功耗控制和信息存儲(chǔ)等功能,提高系統(tǒng)整體的自動(dòng)化及智能化水平。
本項(xiàng)目采用高性能、低功耗的32位的AVR的AT32UC3A芯片作為系統(tǒng)微控制器,以實(shí)現(xiàn)對(duì)語(yǔ)音模塊﹑zigbee模塊﹑gprs模塊﹑傳感器模塊電路的控制。
?。?)zigbee模塊
zigbee模塊主要完成以下兩個(gè)功能:
?、僮詣?dòng)搜索其他的RFD(簡(jiǎn)易功能設(shè)備),組成星型網(wǎng)絡(luò)。
?、诎裄FD信息傳送到FFD(全功能設(shè)備)。
利用zigbee技術(shù)可以快速,準(zhǔn)確的把信息傳送,節(jié)省了設(shè)備間的連線。
?。?)傳感器模塊
?、贆z測(cè)人扔垃圾的紅外傳感器用紅外壁障傳感器,此傳感器對(duì)環(huán)境光線抗干擾能力很強(qiáng)、是用一對(duì)紅外發(fā)射管與接收管完成探測(cè)距離,發(fā)射管發(fā)射出高頻的紅外線信號(hào),當(dāng)檢測(cè)到前方有障礙物(反射面)時(shí),紅外線反射回來(lái)被接收管接收,此時(shí)指示燈亮起,經(jīng)過(guò)電路處理后,輸出低電平信號(hào),從而觸發(fā)語(yǔ)音提示系統(tǒng),提醒人們將垃圾分類,人道正確的垃圾箱中。通過(guò)調(diào)節(jié)傳感器的VR1電位器可以調(diào)節(jié)檢測(cè)的距離。此傳感器的主要性能指標(biāo)如下:
輸入電壓:4.0V -6.0V
輸入電流:小于15mA
輸出方式:數(shù)字量;(有紅外反射信號(hào)反饋時(shí),輸出低平。)
可調(diào)距離:5cm~40cm、靈敏度高。
可調(diào)發(fā)射頻率:各個(gè)模塊調(diào)節(jié)在不同的發(fā)射頻率,可以同時(shí)使用多個(gè)模塊一起工作,相互不干擾。此傳感器性能穩(wěn)定,工作模式簡(jiǎn)單,是***選擇。
?、诶皟?nèi)用傳感器
采用OS806對(duì)射式紅外傳感器。OS806傳感器有原裝進(jìn)口高發(fā)射的砷化鎵紅外發(fā)射管和高靈敏度的光敏晶體管組成,它是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋,由同步回路選通電路,從而檢測(cè)物體的有無(wú)。而且這種傳感器價(jià)格便宜,對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng),非常適合在此系統(tǒng)中應(yīng)用。
特點(diǎn):
1、高可靠性,
2、響應(yīng)速度快,光縫0.5mm,槽寬4mm,腳距9mm.
?、騀FD主要由電源模塊、zigbee模塊、控制系統(tǒng)模塊、GPRS模塊四大部分組成
GPRS通信模塊
傳送距離遠(yuǎn)
信息傳輸穩(wěn)定
利用移動(dòng)平臺(tái)把區(qū)域內(nèi)垃圾箱的信息傳送到垃圾站。
本項(xiàng)目系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示:
遠(yuǎn)程智能垃圾桶報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
圖1系統(tǒng)架構(gòu)圖
其中RFD的構(gòu)架圖如圖2所示:
遠(yuǎn)程智能垃圾桶報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
圖2 RFD架構(gòu)圖
其中FFD的構(gòu)架圖如圖3所示:
遠(yuǎn)程智能垃圾桶報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
圖3 FFD機(jī)構(gòu)架構(gòu)圖
2.2性能要求
本項(xiàng)目要達(dá)到的性能指標(biāo):
?。?)在光線充足的情況下,太陽(yáng)能電池板可在12小時(shí)內(nèi)將兩塊蓄電池充滿電同時(shí)對(duì)整個(gè)電路供電。已充滿電的蓄電池可在無(wú)光線時(shí),確保垃圾桶檢測(cè)報(bào)警裝置至少正常工作72小時(shí);
?。?)經(jīng)音頻功放電路處理,系統(tǒng)可播報(bào)符合實(shí)際要求的語(yǔ)音效果,雜音干擾少;
?。?)zigbee模塊功耗低,反應(yīng)靈敏激活發(fā)送僅15ms.能夠自組網(wǎng)絡(luò),能容納200個(gè)以上的節(jié)點(diǎn),廣播的形式發(fā)送信息避免交互應(yīng)答,并且能夠避免信息碰撞。
?。?)系統(tǒng)語(yǔ)音存儲(chǔ)電路容量大,具備至少存儲(chǔ)200多個(gè)節(jié)點(diǎn)地址信息和200多個(gè)垃圾箱的信息。
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