1、附件3大學生創新訓練項目申報書項目名稱 基于智能垃圾桶的研究主持人 所在系部 機械工程系聯系電話188指導教師 申請日期2016-11-22起止年月 、申請理由（知識條件，特長、興趣，相關經歷等）<1>項目背景：垃圾桶是家庭、小區、公共場所等不可缺少的設施。然而，在一些公共 場合，雖然到處都有垃圾桶，但陳舊無 新意，缺乏一些人性化設計，使人 們用起來既不方便也不 衛生。例如：垃圾沒有丟進桶內，導致遍地狼藉、 臭氣沖天，嚴重污染環境；垃圾難以取出，費時費力。傳統的生活垃圾收集方式對環境的污染，困擾著人們的日常生活和健康。其一，無蓋的垃圾桶雖然方便人們投送垃圾，但是存在衛生問題，垃圾的

2、各種難聞的氣味特別容易通過空氣傳播，而細菌的感染間接地給人們來 了種種疾病的隱患，影響人們的生活；其二，有蓋的垃圾桶相對衛生但是很 不方便，而且必須通過自己親自開垃圾桶的蓋子才能扔垃圾，這樣就容易造 成接觸感染，既不衛生又影響心情。<2>自身條件：做事認真負責，踏實肯干，有良好的組織能力和協調能力，同時在一些比賽 中收獲的一些經驗和具備的能力，參與一些結構設計大賽，慧魚機器人比賽 的研究，對于結構方面有一定的了解。熟悉掌握 INVENTOR單片機的基本原 理。做事認真，勤勞，動手能力強，善于發明創造，獲得過許多獎項，如工程力學競賽一等獎，工圖比賽二等獎，參與過三下鄉活動，積極熱心，

3、團結友好。 擅長編程，獲得校計算機比賽一等獎，聰明肯干，為人樸實，任勞任怨，曾 獲校三好學生的獎項。熟悉各種計算機軟件，設計力學結構，機械結構，曾獲校區結構大賽二等獎， 節能減排大賽一等獎。、項目研究內容（目前研究的現狀、研究方法、實驗方案、解決的關鍵技術和創新點1總述設計總述垃圾桶內部硬件主要由 HT46F49BK片控制中心，信號檢測電路、控制電路與語音 電路四部份組成。通過信號檢測電路模塊檢測到探測范圍內有人進入或者其他檢測信 號時，經過芯片控制中心模塊的分析處理后啟動控制電路模塊做出相關開蓋、關蓋等 應動作，語音電路模塊也隨之啟動并播放設定的語音，提醒人們保護環境，講究衛生， 當垃圾量過

4、多時可以通過金屬電阻應變片傳感器傳遞給控制電路，接通外部亮燈電路。 HT46F49E單片機具有休眠功能，在無人使用時可以進入休眠，節約能源。內部為兩個子垃圾桶，一個裝可回收垃圾，另一個裝不可回收垃圾，還具有滲瀝 液收集部分。垃圾桶的外部設計成長方形，在垃圾桶的表面設計宣傳保護環境衛生的標語和口 號，倡導人們愛護環境、保護環境，同時可以充分利用垃圾桶外殼的廣告功能，設計 一些環保宣傳畫主要原理2 .主要設計硬件結構(1) HT46F49E單片機HT46F49E單片機采用5V穩壓電源供電。工作在8MHz時鐘頻率。由于采用RISC結構, 此系列單片機具有高運算速度和高性能的特性有了集成的A/D和PW

5、M功能的優勢，再加上低功耗、高性能、制的輸入 /輸出和低成本等特性(2)熱釋紅外傳感器：平時端輸出低電平，端輸出高電平。當有移動發熱體迸太監視范圍時，熱釋 電紅外傳感器接收到紅外能量，并輸出檢測信號。該信號經放大器放大后，由比較器 進行比較判斷，再由信號處理電路處理后輸出控制信號。此時輸出端變為高電平， 而輸出端變為低電平。在模塊的外部可接增益調節電位器，以調節放大器的增益。(3)震動傳感器這種應變片是利用真空沉積技術將半導體材料沉積在帶有絕緣層的試件上制成 的。它通過改變真空沉積時襯底的溫度來控制沉積層電阻率的高低，從而控制電阻溫 度系數和靈敏度系數。因而能制造出適于不同試件材料的溫度自補償

6、薄膜應變片。薄 膜型半導體應變片吸收了金屬應變片和半導體應變片的優點，并避免了它的缺點，是 一種較理想的應變片。(4)壓力傳感器其核心部分是一塊沿某 晶向切割的N型的圓形硅膜片。在膜片上利用 集成電路工 藝方法擴散上四個阻值相等的P型電阻。用導線將其構成 平衡電橋。膜片的四周用圓硅環(硅杯)固定，其下部是與被測系統相連的高壓腔，上部一般可與大氣相通。在 被測壓力P作用下，膜片產生 應力和應變。(5)語音模塊軟件設計結構設計本作品中選用拍合式電磁鐵，其結構如下圖所示線圈1套在鐵心2上，兩者固定不動，銜鐵 3是運動部分。當線圈部分通過一定 值電流過后，在鐵心、銜鐵、氣隙中間就產生一定數量的磁通。圖

7、中虛線所示為磁通流過的路徑。在磁通的作用下，產生一定大小的電磁吸力，將銜鐵吸向鐵心，企圖 是氣隙4減到最小。圖中箭頭表示銜鐵吸引時運動的方向。當線圈中電流停止后，電 磁吸力就消失。當電磁鐵通電后，產生電磁吸力，再運用杠桿原理使桶蓋打開；當電磁 鐵斷電后，電磁吸力消失，此時垃圾桶蓋由于重力作用關閉。結構設計智能垃圾桶簡易圖3 .創新點：智能垃圾桶避免了傳統垃圾桶的氣味難聞，傳播病菌的缺點，通過感應人體熱源來自動開關桶蓋，并且有語音提醒，垃圾重量感應的特點。三、項目進度安排（查閱資料、選題、自主設計項目研究方案、""開題報告、實驗研究、 數據統計、處理與分析、研制開發、填寫結題

8、表、撰寫研究論文和總結報告、參加結題答 辯和成果推廣等）整個項目的實施需要大致一年的時間，結合我校的教學時間安排，初步的計劃進度安排及時間節點如下：1 .,完成智能垃圾桶所有的機械設計和程序設計，該內容包括：單片機的設計 和選用，熱傳感器和壓力傳感器的設計，語音電路的設計，垃圾桶外形結果設計；對 智能語音、自動開閉蓋、重量提醒的程序設計2 .,對設計進行理論上的檢查3 . ,完成個部分具體參數的設定，選擇合理的數據參數，列出所需的零件產品 清單4 .,購買零件，開始加工外形金屬結構，錫焊電路，整體組裝。5 .,后期調試及成果展示四、擬利用資源（實驗室、研究所、創新基地、實踐基地、儀器設備、資料等）1 .金工實習基地，進行產品加工。2 .圖書館，在設計制造期間繼續研究相關書籍，作出更好地改進。3 .計算機實驗室，對程序進行調試。五、經費使用計劃廳P支出項目金額（元）依據或理由1單片機、傳感器及各組成電子元件3000內部軟件需要2金屬材料500外部框架結構3局效能畜電池500為垃圾桶提供電能4各類傳感器1000傳感器是傳遞信息5專利申請及差旅費1500專利申請，參加學習合 計6500六、項目預期成果（研究論文、設計、調研報告、申請專利、開發軟件、研制產品、 項目鑒定等）