湖南商務職業技術學院畢業設計

目錄

1產品功能分析....................................................1

2設計方案遴選....................................................1

2.1產品方案設計................................................1

2.2產品模塊設計................................................1

2.3產品組成....................................................2

2.4產品功能....................................................2

3產品硬件設計....................................................2

3.1系統原理圖.................................................2

3.2ArduinoUNO開發版.........................................3

3.3超聲波傳感器模塊..........................................3

3.4藍牙通信模塊..............................................3

4產品軟件設計....................................................4

4.1程序流程....................................................4

4.2上位機串口調試工具..........................................4

5產品使用說明書..................................................6

5.1產品裝配圖..................................................6

5.2產品操作說明................................................6

6產品設計要求....................................................6

參考資料...........................................................8

附錄...............................................................9

附錄1元器件清單...............................................9

附錄2電路原理圖..............................................10

附錄3作品實物圖..............................................11

附錄4軟件程序代碼............................................12

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基于Arduino智能垃圾桶設計與制作

1產品功能分析

此說明是以ArduinoUNO開發板控制藍牙模塊或者超聲波模塊控制垃圾桶

開蓋設計為目的。

產品是以ArudioUNO開發板作為主體部分，另連接藍牙模塊超聲波模塊與

SG90舵機，當通過超聲波測距，檢查人手距離，當距離小于一定值時，舵機旋

轉打開垃圾桶蓋子，等待幾秒鐘后，垃圾桶自動關閉。

2設計方案遴選

2.1產品方案設計

實現產品功能需要準備ArduionUON開發板，藍牙模塊，超聲波傳感器模

塊，迷你垃圾桶，SG90舵機和Arduion物聯網平臺串口調試工具。

2.2產品模塊設計

此產品是以ArduinoUNO開發版，另外接超聲波傳感器，迷你垃圾桶，SG90

舵機，藍牙通信模塊的綜合設計。根據產品功能分析，系統應由如圖1所示模

塊構成。

圖1系統組成框圖

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2.3產品組成

1.ArduinoUNO開發版。

2.超聲波傳感器。

3.迷你垃圾桶。

4.SG90舵機。

5.藍牙模塊。

6.面包板。

7.杜邦線。

2.4產品功能

首先通過超聲波測距，檢測人手距離，當距離小于一定值時，舵機打開垃

圾桶。通過手機連接藍牙模塊，發送A垃圾桶開蓋，發送B垃圾桶關閉。

3產品硬件設計

3.1系統原理圖

此產品是以ArduinoUNO開發版為主體部分，另外接超聲波傳感器，迷你垃

圾桶，SG90舵機，藍牙通信模塊的綜合設計。系統原理圖如圖2所示。

圖2系統原理圖

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3.2ArduinoUNO開發版

Arduino開發板由一塊AVR單元、一個晶體管、一個5V的交流電源組成，

而且可以與USB數據線相互聯系，使得Arduino的使用更加便捷。在眾多的

ArduinoUNO產品中，以ArduinoUNO為代表的更為普及。此外，市場上也存在

許多尺寸較小、采用藍牙或Wi-Fi技術的AP。

ArduinoUno是一款全面的ArduinoUSB接口，其中包含了14個數據傳感

器（其中6個可用于PWM）、6個模擬傳感器，以及16MHz的晶體管時鐘，以及

USB、電源插座、ICSP端子以及一個快速恢復按鍵。這款產品的處理器為

ATMEGA328P。使用USB數據線，您可以輕松地為計算機提供充足的電源，并實

現快速的軟件安裝與數據傳輸。ArduinoUNO開發板的特點有：

1、能進行快速、高效的開發。

2、具有豐富的開發資源。

3、開發板連接上位機后可以直接更新程序、通信或交互。

4、開發板小巧，方便移植。

3.3超聲波傳感器模塊

HC-SR04擁有先進的無線傳輸技術，其中的超聲波測距模塊具有極強的測距

準確性，其測距范圍從2em-400e，最大測距距離可以達到3mm，而且該模塊還

配備了一套完善的控制系統。

通過IO口給Trig接口周期不能小于10us的脈沖信號。

模塊自動發送8個40khz的方波，自動檢測是否有信號返回。

有信號返回，通過I0口ECH0輸出一個高電平，高電平持續的時間就是超

聲波從發射到返回的時間。測試距離＝（高電平時間＊聲速（340M/S))/2。

3.4藍牙通信模塊

HC-05藍牙串行通訊模塊，使用BluetoothSpecificationV2.0，搭載EDR

藍牙技術，具有2.4GHzISM的無線發射輸出功率，使用GFSK的調制技術。該

款功能具有強勁的發射能力，達到4dBm，超高的接受精度，達到-85dBm，搭配PCB

天線，進行10米長度的數據傳輸。此外，系統內置LED燈，能夠清晰地顯示出

藍牙的連接情況。它搭配CSR的BC417芯片，并且具有AT指令，讓您能夠隨時

調整模式（主模式和從模式）、串口波特率、設備名稱等參數，達到極高的靈

活性。

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HC-05藍牙特點：

（1）體積小；

（2）范圍廣；

（3）抗干擾能力；

（4）低成本；

（5）開放的接口標準。

4產品軟件設計

4.1程序流程

此產品是以ArduinoUNO開發版為主體部分，另外接超聲波傳感器，迷你垃

圾桶，SG90舵機，藍牙通信模塊的綜合設計。系統程序流程圖如圖3所示。

圖3程序流程圖

4.2上位機串口調試工具

Arduino物聯網平臺串口調試工具是一款非常實用的APP，能夠幫助用戶隨

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時隨地都能在手機上管理，能夠自動搜索串口，并打開串口，能夠輕松完成數

據發送和接收。

Arduion物聯網平臺串口調試工具有兩個基礎模式分別為WiFi和藍牙兩個

基礎模式。本產品是藍牙模塊控制，所以就不操作WiFi模塊。

操作說明

打開APP，選擇藍牙模式在設備顯示區域找到藍牙模塊，匹配不成功的話，

關掉APP和手機藍牙或者重新插上藍牙模塊.匹配成功后，選擇hex顯示和發送，

發送想發送的命令，發送成功后，在接收區域顯示。注意本程序發送16進制需

要用空格隔開，藍牙連接和操作界面如圖4、圖5所示。

圖4APP藍牙連接界面圖5APP操作界面

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5產品使用說明書

5.1產品裝配圖

產品裝配如圖6所示。

圖6產品裝配圖

5.2產品操作說明

1、接上電源上電，再按電源開關，超聲波自動測距

2、若超聲波檢測到手，垃圾桶自動開蓋

3、若超聲波檢測不到手，垃圾桶自動關蓋

4、連接Arduion物聯網平臺串口調工具，輸入A垃圾桶開蓋

5、輸入B垃圾桶關蓋

6產品設計要求

[1]IPC-7711/21電子組件和電路板的返工&返修

[2]J-STD--001E電氣與電子組鍵要求

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[3]IPC-A-610D（中文版），IPC-A-610E電子組件的可接受性要求

[4]GB/T11457-2006信息技術軟件工程術語

[5]GB/T8566-2007信息技術軟件生存周期過程標準

[6]GB/T8567-2006計算機軟件文檔編制規范

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參考資料

[1]梁婷，常國強，刑皓，辛操，唱巖，一種智能垃圾桶的研究與應用[J]機械工程2009

年第一期

[2]周強，管峰，林琳，張飛，呂漲，湯高揚，一種自翻蓋多功能智能垃圾桶的設計[J]機

械1006-0316（2016）05-0051-04

[3]周慧，許錦標新型智能垃圾桶的設計方案[N]廣東工業大學學報1007-7162（2016）03-

0085-04

[4]康華光,電子技術基礎[M]，高等教育出版社，1987（6）

[5]湯俊良，智能垃圾箱[J]，科學啟蒙，2005（6）：14，

[6]王邦超，姜勇，董鐵有，苗娟，多功能環保垃圾桶設計簡析[J]

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