基于MSC—51單片機(jī)垃圾分類收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

羅素楓

摘 要：在我國(guó)城市現(xiàn)代化的快速建設(shè)進(jìn)程中，我國(guó)的城市垃圾仍然采用混裝回收和運(yùn)輸?shù)奶幚矸绞?，這就加大了后期處理工作的難度，并且也帶來(lái)了諸多的問(wèn)題。為了更好地解決這類問(wèn)題，就設(shè)計(jì)了以AT89S52單片機(jī)為核心的智能垃圾分類收集系統(tǒng)，這一系統(tǒng)應(yīng)由兩部分組成，分別為無(wú)人操作垃圾收集車和回收站控制系統(tǒng)，借助于LCD顯示電路和無(wú)線通信技術(shù)，前者可以實(shí)現(xiàn)尋找垃圾桶、路線行駛、垃圾的上下車、垃圾的分類和垃圾的入站等功能，后者則可以監(jiān)控整個(gè)操作過(guò)程，采用這一系統(tǒng)不但節(jié)約了大量的人力、物力和財(cái)力，同時(shí)也有效地降低了垃圾進(jìn)站后的分類處理難度，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；垃圾分類收集；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：R246 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能

1.1 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

這一系統(tǒng)設(shè)計(jì)由兩部分組成，分別是無(wú)人操作垃圾收集車系統(tǒng)和回收站控制系統(tǒng)，前者主要包括單片機(jī)控制模塊、傳感器模塊、行程驅(qū)動(dòng)模塊、機(jī)械手臂模塊以及無(wú)線接收和無(wú)線發(fā)射模塊，而后者則包含了單片機(jī)控制模塊、卸車機(jī)械模塊、鍵盤輸入模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊以及無(wú)線接收和無(wú)線發(fā)射模塊，他們的控制器件都是AT89S52單片機(jī)，借助于各自的無(wú)線接收和無(wú)線發(fā)射模塊實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的傳送和接收，如圖1和圖2所示。

1.2 系統(tǒng)的具體功能

當(dāng)采用這一系統(tǒng)并開(kāi)啟后，無(wú)人操作垃圾收集車能夠沿著事先已經(jīng)設(shè)定好的線路行駛，當(dāng)檢測(cè)到垃圾桶的位置后，那么借助于無(wú)線發(fā)射和無(wú)線接收模塊，就能將無(wú)人操作垃圾收集車的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)發(fā)送給回收站控制系統(tǒng)?；厥照究刂葡到y(tǒng)在接收到信息后，其就會(huì)發(fā)送指令以控制垃圾收集車的行駛方向、車速以并控制好機(jī)械手臂的動(dòng)作，此時(shí)垃圾收集車就會(huì)啟動(dòng)機(jī)械手臂并將垃圾桶中的垃圾分類導(dǎo)入車內(nèi)的集裝箱中。任務(wù)完成后，無(wú)人操作垃圾收集車就會(huì)沿原路自動(dòng)返回，此時(shí)同樣會(huì)將返回信息傳送給回收站控制系統(tǒng)，回收站控制系統(tǒng)發(fā)出指令并啟動(dòng)卸車機(jī)械模塊，垃圾車會(huì)將車上的垃圾集裝箱卸載下來(lái)，任務(wù)完成后，垃圾收集車返回到停車場(chǎng)。

2.無(wú)人操作垃圾收集車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)

無(wú)人操作垃圾收集車的硬件系統(tǒng)采用單片機(jī)和兩個(gè)光電傳感器。其中，單片機(jī)采用的傳感器信號(hào)，其能夠有效地處理信號(hào)，并能夠準(zhǔn)確地控制直流減速電機(jī)的加速和減速以及正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)；左右兩側(cè)各有一個(gè)光電傳感器并安裝在車底，光電傳感器具有很多優(yōu)勢(shì)，如操作簡(jiǎn)單、安裝方便以及體積小等。兩者共同構(gòu)成了無(wú)人操作垃圾收集車系統(tǒng)，并能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)熱車的沿軌道行駛、原地調(diào)頭、加速、左轉(zhuǎn)以及右轉(zhuǎn)等功能。

2.2 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

在垃圾收集車的行駛過(guò)程中，光電傳感器能夠采集到信號(hào)并傳送給單片機(jī)，單片機(jī)在接收到信號(hào)會(huì)立即進(jìn)行判斷，從而明確垃圾收集車應(yīng)該執(zhí)行的任務(wù)。光電傳感器會(huì)先采集到垃圾箱的位置信號(hào)并傳送給單片機(jī)，而單片機(jī)也會(huì)對(duì)信號(hào)進(jìn)行判定，從而確定垃圾回收車是否應(yīng)該停下來(lái)以及是否要用機(jī)械手臂夾住垃圾桶并將垃圾分類的倒入集裝箱中，針對(duì)每一個(gè)垃圾桶，系統(tǒng)都會(huì)如此反復(fù)的作業(yè)，全部收集好后將垃圾箱送到回收站，其具體的軟件設(shè)計(jì)圖如圖3所示。

3.回收站控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 回收站控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。其硬件部分主要包括兩大機(jī)構(gòu)，分別是上車機(jī)構(gòu)和下車機(jī)構(gòu)，前者的主要任務(wù)是在無(wú)人操作垃圾收集車出站之前將垃圾箱都裝上車，而后者的任務(wù)就是將在車上的垃圾箱取下來(lái)，在無(wú)線通信模塊的支持下，回收站能夠與垃圾收集車進(jìn)行實(shí)時(shí)的信息通信，通信后單片機(jī)能夠立即處理接到的信號(hào)并控制步進(jìn)電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)垃圾箱的上車和下車操作。

3.2 回收站控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

要想真正的實(shí)現(xiàn)垃圾桶的上下車作業(yè)，那么就必須結(jié)合好三大設(shè)備，它們是直流減速電動(dòng)機(jī)、行程開(kāi)關(guān)和金屬舵機(jī)，而金屬舵機(jī)采用的是PWM信號(hào)，它的上升沿和下降沿的時(shí)間寬度是其最大特點(diǎn)，在無(wú)人操作垃圾收集車的行駛過(guò)程中，傳感器會(huì)先檢測(cè)到垃圾桶的位置并且車會(huì)停止行駛，舵機(jī)啟動(dòng)并能夠夾住垃圾桶，此時(shí)直流減速電動(dòng)機(jī)會(huì)啟動(dòng)并且正轉(zhuǎn)運(yùn)行，機(jī)械手臂會(huì)上升到一定高度，之后直流減速電動(dòng)機(jī)會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)并延時(shí)運(yùn)行，在將垃圾桶內(nèi)的垃圾倒出后，直流減速電動(dòng)機(jī)又重新啟動(dòng)并反轉(zhuǎn)運(yùn)行并將垃圾桶放回到原來(lái)位置，之后機(jī)械手松開(kāi)并且舵機(jī)和直流減速電動(dòng)機(jī)都處于反轉(zhuǎn)運(yùn)行的狀態(tài)，這就實(shí)現(xiàn)了垃圾桶的上車和下車任務(wù)，如此反復(fù)的分類收集到每一個(gè)垃圾桶內(nèi)的垃圾。

在無(wú)人操作垃圾收集車的進(jìn)站和出站過(guò)程中，借助于無(wú)線通信技術(shù)其就會(huì)與回收站控制系統(tǒng)傳送信息，回收站控制系統(tǒng)在接收到垃圾收集車即將到達(dá)的信息后，此時(shí)回收站控制系統(tǒng)就會(huì)做好取下垃圾回收車上垃圾集裝箱的準(zhǔn)備。本系統(tǒng)上采用的無(wú)線接收模塊為TDL-9915，采用的無(wú)線發(fā)射模塊為TK200-T，適當(dāng)?shù)馗难b現(xiàn)有的無(wú)線發(fā)射模塊，單片機(jī)控制接鍵接通，而借助鎖存技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線發(fā)射模塊和無(wú)線接收模塊的通信功能，其具有干擾少、靈敏度高、消耗低以及穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，并且能夠準(zhǔn)確并且高效地完成自動(dòng)垃圾桶的上車和下車任務(wù)。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行了一定時(shí)間的測(cè)試，無(wú)人操作垃圾收集車和回收站控制系統(tǒng)的工作性能都是十分穩(wěn)定的，在道路空閑或是深夜時(shí)，垃圾收集車都可以工作并能夠沿著既定路線行駛，能夠分類的收集可回收垃圾和不可回收垃圾，并將收集到的垃圾送往回收站，保證了我國(guó)道路交通的順利通行，并真正地解決了現(xiàn)階段中小城市垃圾混合收集困難的問(wèn)題，為我國(guó)建立環(huán)保節(jié)約型社會(huì)提供了有力保障。

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