基于MSC―51单片机垃圾分类收集系统的设计

摘 要：在我国城市现代化的快速建设进程中，我国的城市垃圾仍然采用混装回收和运输的处理方式，这就加大了后期处理工作的难度，并且也带来了诸多的问题。为了更好地解决这类问题，就设计了以AT89S52单片机为核心的智能垃圾分类收集系统，这一系统应由两部分组成，分别为无人操作垃圾收集车和回收站控制系y，借助于LCD显示电路和无线通信技术，前者可以实现寻找垃圾桶、路线行驶、垃圾的上下车、垃圾的分类和垃圾的入站等功能，后者则可以监控整个操作过程，采用这一系统不但节约了大量的人力、物力和财力，同时也有效地降低了垃圾进站后的分类处理难度，具有较高的应用价值。

关键词：单片机；垃圾分类收集；系统设计

中图分类号：R246 文献标识码：A

1.系统的结构和功能

1.1 系统的整体结构

这一系统设计由两部分组成，分别是无人操作垃圾收集车系统和回收站控制系统，前者主要包括单片机控制模块、传感器模块、行程驱动模块、机械手臂模块以及无线接收和无线发射模块，而后者则包含了单片机控制模块、卸车机械模块、键盘输入模块、数据显示模块以及无线接收和无线发射模块，他们的控制器件都是AT89S52单片机，借助于各自的无线接收和无线发射模块实现了数据的传送和接收，如图1和图2所示。

1.2 系统的具体功能

当采用这一系统并开启后，无人操作垃圾收集车能够沿着事先已经设定好的线路行驶，当检测到垃圾桶的位置后，那么借助于无线发射和无线接收模块，就能将无人操作垃圾收集车的实时工作状态发送给回收站控制系统。回收站控制系统在接收到信息后，其就会发送指令以控制垃圾收集车的行驶方向、车速以并控制好机械手臂的动作，此时垃圾收集车就会启动机械手臂并将垃圾桶中的垃圾分类导入车内的集装箱中。任务完成后，无人操作垃圾收集车就会沿原路自动返回，此时同样会将返回信息传送给回收站控制系统，回收站控制系统发出指令并启动卸车机械模块，垃圾车会将车上的垃圾集装箱卸载下来，任务完成后，垃圾收集车返回到停车场。

2.无人操作垃圾收集车系统的设计

2.1 系统硬件的设计

无人操作垃圾收集车的硬件系统采用单片机和两个光电传感器。其中，单片机采用的传感器信号，其能够有效地处理信号，并能够准确地控制直流减速电机的加速和减速以及正转和反转；左右两侧各有一个光电传感器并安装在车底，光电传感器具有很多优势，如操作简单、安装方便以及体积小等。两者共同构成了无人操作垃圾收集车系统，并能够实现无热车的沿轨道行驶、原地调头、加速、左转以及右转等功能。

2.2 系统软件的设计

在垃圾收集车的行驶过程中，光电传感器能够采集到信号并传送给单片机，单片机在接收到信号会立即进行判断，从而明确垃圾收集车应该执行的任务。光电传感器会先采集到垃圾箱的位置信号并传送给单片机，而单片机也会对信号进行判定，从而确定垃圾回收车是否应该停下来以及是否要用机械手臂夹住垃圾桶并将垃圾分类的倒入集装箱中，针对每一个垃圾桶，系统都会如此反复的作业，全部收集好后将垃圾箱送到回收站，其具体的软件设计图如图3所示。

3.回收站控制系统的设计

3.1 回收站控制系统的硬件设计。其硬件部分主要包括两大机构，分别是上车机构和下车机构，前者的主要任务是在无人操作垃圾收集车出站之前将垃圾箱都装上车，而后者的任务就是将在车上的垃圾箱取下来，在无线通信模块的支持下，回收站能够与垃圾收集车进行实时的信息通信，通信后单片机能够立即处理接到的信号并控制步进电机，从而实现垃圾箱的上车和下车操作。

3.2 回收站控制系统的软件设计

要想真正的实现垃圾桶的上下车作业，那么就必须结合好三大设备，它们是直流减速电动机、行程开关和金属舵机，而金属舵机采用的是PWM信号，它的上升沿和下降沿的时间宽度是其最大特点，在无人操作垃圾收集车的行驶过程中，传感器会先检测到垃圾桶的位置并且车会停止行驶，舵机启动并能够夹住垃圾桶，此时直流减速电动机会启动并且正转运行，机械手臂会上升到一定高度，之后直流减速电动机会停止运转并延时运行，在将垃圾桶内的垃圾倒出后，直流减速电动机又重新启动并反转运行并将垃圾桶放回到原来位置，之后机械手松开并且舵机和直流减速电动机都处于反转运行的状态，这就实现了垃圾桶的上车和下车任务，如此反复的分类收集到每一个垃圾桶内的垃圾。

在无人操作垃圾收集车的进站和出站过程中，借助于无线通信技术其就会与回收站控制系统传送信息，回收站控制系统在接收到垃圾收集车即将到达的信息后，此时回收站控制系统就会做好取下垃圾回收车上垃圾集装箱的准备。本系统上采用的无线接收模块为TDL-9915，采用的无线发射模块为TK200-T，适当地改装现有的无线发射模块，单片机控制接键接通，而借助锁存技术能够实现无线发射模块和无线接收模块的通信功能，其具有干扰少、灵敏度高、消耗低以及稳定性好的优点，并且能够准确并且高效地完成自动垃圾桶的上车和下车任务。

结语

综上所述，对此系统进行了一定时间的测试，无人操作垃圾收集车和回收站控制系统的工作性能都是十分稳定的，在道路空闲或是深夜时，垃圾收集车都可以工作并能够沿着既定路线行驶，能够分类的收集可回收垃圾和不可回收垃圾，并将收集到的垃圾送往回收站，保证了我国道路交通的顺利通行，并真正地解决了现阶段中小城市垃圾混合收集困难的问题，为我国建立环保节约型社会提供了有力保障。

参考文献

[1]王晶.全国大学生机械创新设计大赛决赛作品集[M].北京：高等教育出版社，2011.

[2]李秀丽.城市生活垃圾智能分类收集系统的探索研究[J].中国会议，2014.

[3]赵丽君.建立我国城市垃圾分类收集处理系统的探讨[D].西安电子科技大学，2015.

[4]李彦富.北京市垃圾分类收集系统浅谈[J].环境卫生工程，2013（6）：30.