单片机5540 智能垃圾分类处理系统设计

项目介绍

详细需求: 基于STM32单片机、图像处理技术和传感器技术设计一套垃圾分类系统，实现垃圾自动分类。系统主要以STM32单片机最小系统为主要处理器，垃圾通过OpenMV模块进行识别，将识别的数据信息传递给单片机，单片机向语音交互模块发送驱动信号来播报垃圾的种类，同时控制电机、舵机的旋转，完成整个垃圾分类过程。智能垃圾分类处理系统设计主要由主控制器模块、电源模块、控制模块、OpenMV机器视觉模块、超声波测距模块、语音交互模块组成。整个系统以STM32单片机最小系统为主要处理器。垃圾通过OpenMV机器视觉模块对垃圾图像进行信息采集 ；识别之后，通过单片机串口接收识别的数据，向语音交互模块发送驱动信号来播报对应的垃圾种类，同时单片机驱动电机旋转，使内桶精准旋转到对应位置。旋转完成后，通过单片机控制放有垃圾的舵机板旋转，使垃圾落入对应的内桶，实现垃圾自动分类投放.视觉模块OpenMV，单片机STM32F103RCT6,舵机TD-8120,步进电机驱动器A4988，语音识别LD3320， 主控制器是整个智能垃圾分类系统的关键，整个系统主要以STM32单片机最小系统为主要处理器。本设计选用意法半导体公司开发的高性能微控制器STM32F103RCT6。 在本设计中，STM32F103RCT6主要负责接收OpenMV机器视觉模块产生的垃圾识别数据信息，向语音交互模块发送驱动信号来播报对应的垃圾种类，同时通过PWM控制驱动器驱动电机、舵机旋转，完成整个垃圾分类系统。 传感器模块 传感器模块采用红外检测电路和超声波检测电路。 红外检测电路可以检测人体的到来，当人体到达垃圾桶周围，可检测信号返回给主控制芯片。主控制芯片收到信号，利用电机正反转将桶盖自动打开。 利用超声波检测电路检测垃圾桶内部垃圾的高度，判断是否需要清理桶内垃圾。垃圾装满时，发送信号给单片机，单片机控制指示灯发红光，提示人们及时清理垃圾。 控制电路模块 控制模块主要是舵机电路和电机驱动电路。 本系统采用2个TD-8120MG型舵机，固定在识别挡板两侧，使识别挡板可以水平和竖直放置。主要控制舵机板旋转，使垃圾下落到对应的垃圾桶中。舵机通过PWM波来控制电机的旋转，脉冲的长短决定舵机所转角度。两舵机采用同一个单片机信号，使两舵机能同步进行。 本设计主要针对家庭生活垃圾，其主要分为可回收、有害垃圾、湿垃圾、干垃圾。所以设置内桶为4个槽，由电机驱动电路使步进电机旋转。电机驱动电路采用A4988驱动电机工作，A4988是一款完全的微步电动机驱动器，带有内置转换器，易于操作。只要在“步进”输入中输入一个脉冲，即可驱动电动机产生微步，使步进电机旋转。 OpenMV机器视觉模块 图像采集部分选择一自带摄像头，具有图像识别作用的机器视觉开发组件——OpenMV是一个开源，成本低，功能强大的机器视觉模块。 OpenMV具有高速处理图像、体积小的特点，可以通过串口与单片机进行通信，便于图像识别后的控制操作。其以STM32单片机CPU为核心，集成了OV7725摄像头芯片，在小巧的硬件模块上，用C语言高效地实现了核心机器视觉算法，提供Python编程接口。垃圾分类的识别采用PyCharm进行大量垃圾样本信息的训练和累计，建立垃圾样本数据库，进行模板匹配识别垃圾。 系统通过OpenMV识别被检测的垃圾，并判断被检测垃圾所属的种类，进而进行垃圾的自动分类处理。将放在识别挡板上的垃圾通过OpenMV进行识别，其所得垃圾识别样本与建立好的垃圾样本库进行数据分析对比，从而判断垃圾所属种类。确定垃圾所属种类之后，系统进行数据的量化，从而单片机与OpenMV开始建立串口通信，OpenMV开始发送数据给单片机，直至完成发送，OpenMV开始继续检测待测垃圾的种类。 语音交互模块 采用语音识别芯片LD3320，采用ASR技术，提供了一种脱离按键、鼠标、触摸屏等操作方式，操作简单、快速、自然[15]。使用者将干电池放入桶内，本系统会播报“属于有害垃圾”，从而进行简单的语音播报，也可以与使用者进行简单的对话。