自动分拣垃圾桶相关报告材料

物理竞赛制作类报告

自动分类垃圾桶

章武，丁敏，刘文霞

南京邮电大学通信工程，电磁场与无线技术，通信工程

摘要：我们通过分析了光电开关和金属探测器的工作原理和用途，用单片机STC89C52和驱动芯片uln2003控制步进电机,实现了对金属和非金属的自动分类。

关键词：8STC9C51单片机，uln2003，步进电动机，自动分类，金属探测器，光电开关,环保。

Abstract: Through analysis of usages of the photoelectric switch and a metal detector, we use SCM STC89C52 and uln2003 to control stepper motor driver chip to realize the automatic classification of metal and non-metallic.

Key words: 89C51 single chip microcomputer (SCM), uln2003, Stepper Motor, automatic classification, metal detector, photoelectric switch. environmentally-friendly.

一·创意需求

随着现代生活节奏的进一步加快，日常生活中的细节往往更容易被忽略，然而在创建文明社会的今天，保持环境的干净整洁无疑为其中的重要一环。

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现在路边摆放的大都是分类垃圾桶，可是人们在匆忙之中扔掉的垃圾很多都没有正确分类，这使得路边的分类垃圾桶变得与普通的垃圾桶作用相同了。由此，我们想到了自动分类垃圾桶，人们只需要把垃圾扔进去就行了，分类就由垃圾桶来完成，这不仅方便了人们的日常生活，也更能节能环保。

二·构思设计

我们先来假定一个垃圾桶使用的环境：公园里，人们会将竹签，电池，易拉罐，饮料瓶逐个地投入垃圾桶。

利用光电开关可以判断是否有垃圾丢入垃圾桶，当有物体进入垃圾桶时光电开关检测到有物体进入，这时单片机发出指令让金属探测器来检测该物体是不是金属，若为金属，单片机发出指令控制步进电机，左边电机转弄1圈，向上拉动桶内的挡板，使物体落入左侧的垃圾桶中；若检测到该物体为非金属单片机则发出指令控制右边的步进电机转1圈，向上拉动右边的挡板，使物体落入右边的垃圾桶，这样，金属与非金属就进入了不同的垃圾桶内，完成了自动分类

三·体现的物理思想

1、环保，绿色物理。现在社会，垃圾已经成为了污染环境，危害我们我们生命的一大杀手，遏制污染的一个有效手段是充分的

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分离回收和再利用垃圾，尤其是垃圾中大量的有色有毒金属。我们这个垃圾桶的基本功能就是分离金属和非金属，尤其是像电池这样，含有镉、汞等重金属元素的垃圾。这样人们就不会像以前一样盲目的把所有的垃圾进行掩埋了，也不会污染土壤了。

2、光学的知识在光电传感器当中起来至关重要的作用。光电传感器就是利用光的反射效应，红外线的直线性，当发光二极管发出的红外线遇到物体时，就会有反射光，反射光打入光敏三极管中，使得三极管导通，引起周围电路变化，完成了判断有无物体的效果。

3、电磁学中的知识在金属传感器有个很大的体现，金属传感器属于一种具有开关量输出的位置传感器，它的测量头通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是物体的本身，当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通和关断。这种接近开关的检测物体，并不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体

4、电学的思想是整个电路的基础，从最初的如何使用电阻，电容，晶振到如何使用万用表，如何使用示波器检波，又到利用线圈将交流的220v降压，再用二极管进行整流得到直流的5V和12V，步步深入。如果没有电学的基础，我们这个制作将寸步难行。

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四·设计过程

其实最初的时候，我们连对单片机的了解只限于书本，真正实践，焊板子都没有进行过，我们决定制定方案，把电路进行模块化分解，三个人分别主攻最小系统电路搭接，传感器的中断，还有步进电动机电路。

1、最小系统用的时间最长了，做好了最小系统，我们的工作也就有个基础。我们用的是STC的89C52单片机，加12兆晶振，用串口加RS232进行在线仿真下载。为了得到想要的效果，我们的板子都是自己手焊，没有用PCB,期间手被烫伤了几次，刚开始焊好的时候，还是不能下载，又查了短路断路问题，然后才算成功了。

2、传感器的硬件软件很快就攻破，我们购买到的是NPN型的信号接口，没信号时输出高电平，有信号时输出低电平。软件方面，我们采用51单片机的外部中断来做，加之扫描端口，很好的克服了两个传感器两个中断的时序问题。美中不足的是，传感器的体积问题，一直是我们很难克服的。

3、步进电动机这部分电路，参考了自动化小车的相关内容，很快迎刃而解了。用uln2003芯片加大驱动电流，然后通过I/O口向步进电动机送数，我们会让步进电动机转一圈，正好满足了所要提升的高度。其实当中有个小插曲，就是刚刚开始的时候，我们想用电磁阀拉动挡板，后来发现，当挡板上有物体的时候，低压电磁阀的拉力远远不够。后来就改成步进电动机了。

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四·数据统计

实际测量数据： 单片机驱动电压5.0V Unl2003驱动电压12.1V 步进电动机 12.1V

光电开关的驱动电压都为5v，NPN型。 金属传感器的驱动电压都为5v，NPN型。 用是12v、500mA的标准电源，用7805转5V。 箱体尺寸：40cm×20cm×19cm 最大承受垃圾重量：500g 挡板（10cm×9cm）:2个

内部用牛皮箱做内筒，外部由泡沫包裹，外加精美包装

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/pjpv.html