需要系統(tǒng)地介紹智能垃圾回收箱軟件硬件設(shè)計(jì)完成后的設(shè)備運(yùn)行狀況，包括正常工作和問題調(diào)試。同時(shí)，也要描述當(dāng)所有設(shè)備正常工作時(shí)智能垃圾回收箱的操作流程。

01

硬件模塊的試驗(yàn)

在智能垃圾回收箱的正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，會涉及到回收箱的語音播報(bào)模塊，電機(jī)驅(qū)動模塊，超聲波傳感模塊，垃圾稱重模塊，無線數(shù)據(jù)傳輸模塊等。

2

語音播報(bào)模塊的試驗(yàn)

語音播報(bào)模塊的主要功能是播放“垃圾分類，家園更美”，提醒用戶選擇垃圾分類按鈕，投放垃圾剩余時(shí)間，垃圾回收艙門關(guān)閉注意不要夾手以及本次所回收垃圾的重量。在調(diào)試的過程中需要用到串口調(diào)試工具和語音調(diào)試工具，使每個(gè)動作過程匹配對應(yīng)的語音。

3

電機(jī)驅(qū)動模塊的試驗(yàn)

電機(jī)驅(qū)動模塊的主要功能是驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，從而控制智能垃圾回收箱回收門的開啟和關(guān)閉。此智能垃圾回收箱的步進(jìn)電機(jī)的型號為 42BYGH34 型，將步進(jìn)電機(jī)接到電機(jī)驅(qū)動模塊上，電機(jī)轉(zhuǎn)動速度通過調(diào)節(jié)單片機(jī)輸出口的 PMW 信號進(jìn)行控制，如果回收門在開啟和關(guān)閉過程中不影響回收箱的平穩(wěn)性即為合理。

4

超聲波傳感模塊的試驗(yàn)

超聲波模塊的主要功能是安裝在回收箱的箱頂測量箱頂距離箱體內(nèi)垃圾的高度，從而實(shí)現(xiàn)測量并判斷回收物的滿溢狀況。進(jìn)行超聲波傳感模塊的調(diào)試時(shí)，要了解兩個(gè)因素對此模塊的影響，一個(gè)是引腳電平，還一個(gè)是外界的干擾。

超聲波傳感器測距模塊，如 HC-SR04、US-116，都是在trig腳上高電平脈沖觸發(fā)，默認(rèn)正常情況下是低電平。驅(qū)動的時(shí)候，trig腳被設(shè)置為推挽輸出，推挽輸出默認(rèn)是高電平，因此在配置完管腳之后需要一個(gè)拉低操作，才能保證超聲波測距模塊的正常運(yùn)行。此外，超聲波模塊容易受到氣流干擾，如在空調(diào)下，可能會測試不準(zhǔn)，數(shù)值出現(xiàn)較大波動，因此要避免在氣流干擾較大的情況下進(jìn)行工作。

5

垃圾稱重模塊的試驗(yàn)

垃圾稱重模塊的主要功能是對用戶投放的回收垃圾進(jìn)行稱重，從而折算為積分發(fā)放到用戶的個(gè)人賬戶，后期用于用戶使用積分兌換商品。試驗(yàn)之前，檢查稱重傳感器是否已經(jīng)和底座固定，否則在稱重時(shí)會引很大的誤差，甚至?xí)?dǎo)致稱重模塊失效。

試驗(yàn)過程中，對稱重模塊的各個(gè)部分進(jìn)行檢查，并且需要采取一定的斷電保護(hù)措施，防止在沒電的時(shí)候造成稱重?cái)?shù)據(jù)錯(cuò)誤，例如可以將自動校零的功能改為靜止。參數(shù)調(diào)試完畢后，放入一些帶有重量的物品，能夠讀出在誤差允許范圍內(nèi)的重量值，即垃圾稱重模塊能夠滿足要求。

6

煙霧傳感器模塊的試驗(yàn)

煙霧傳感器模塊的主要功能是檢測智能垃圾回收箱內(nèi)是否有煙霧的產(chǎn)生，防止發(fā)生火災(zāi)，從而起到一定的防火功能。如果箱體內(nèi)有煙霧產(chǎn)生，智能垃圾回收箱會觸發(fā)報(bào)警，并且內(nèi)部會釋放防火球進(jìn)行自動滅火處理。首先通過煙霧傳感器我們需要對所測得的煙霧數(shù)據(jù)進(jìn)行 AD 轉(zhuǎn)換，并設(shè)定煙霧濃度閾值；收集煙霧的濃度信息，與所設(shè)計(jì)的閾值比較看是否會觸發(fā)報(bào)警。在煙霧濃度采集過程中總結(jié)出如下的換算規(guī)律：

（1）傳感器量程固定，輸出范圍為 0V 至 5V，也可取電流值。

（2）AD 轉(zhuǎn)換后得到是數(shù)字信號，也就是數(shù)據(jù)，通過函數(shù)計(jì)算可以得出電信號對應(yīng)的煙霧濃度，因此可以根據(jù)實(shí)際生活中危險(xiǎn)境界線的煙霧濃度，反過來換算得出對應(yīng)電壓信號的值，從而進(jìn)行閥值設(shè)定。

7

綜合試驗(yàn)

在各個(gè)模塊的調(diào)試完成之后，將所有的模塊組合成一個(gè)整體。當(dāng)各個(gè)模塊調(diào)試完成之后，再將它們都通過分控盒與主控盒相連，最后接通電源。將帶有二維碼的卡片在回收箱上刷過，然后按下某一個(gè)箱體的按鈕，該智能垃圾回收箱識別垃圾所屬類型，同時(shí)安裝在回收箱上的步進(jìn)電機(jī)開始旋轉(zhuǎn)帶動絲杠移動，使智能垃圾回收箱打開相應(yīng)的回收門。

當(dāng)傳感器檢測到箱體內(nèi)的人手已拿開并且人體不在靠近時(shí)，步進(jìn)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)帶動絲杠使智能垃圾回收箱關(guān)閉回收門。隨后智能垃圾回收箱內(nèi)開始進(jìn)行稱重，根據(jù)回收物的類型和重量換算成積分，疊加到用戶的賬戶上，以便后期用于商品兌換。即實(shí)現(xiàn)了一次精準(zhǔn)的垃圾分類投放。

同樣地，將帶有煙霧的回收物按照正常順序放入到回收箱內(nèi)，觀察回收箱是否會出現(xiàn)相應(yīng)的報(bào)警和釋放滅火球等相應(yīng)的動作。在各個(gè)模塊調(diào)試和綜合調(diào)試的過程中，智能垃圾回收箱的各項(xiàng)功能均正常。

8

箱體與后臺的試

垃圾投放流程

整個(gè)智能垃圾回收系統(tǒng)如圖 5.1 所示，主要由垃圾可回收箱、云平臺兩步部分組成。用戶通過在智能垃圾回收箱投放可回收物，智能垃圾回收箱將用戶投放數(shù)據(jù)傳到云平臺，云平臺對用戶投放數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，并兌換成積分返給居民用戶。

設(shè)備端與后臺試驗(yàn)

1.前端智能垃圾回收箱投放操作模擬

（1）智能垃圾回收箱連接電源后，顯示界面如圖 5.2 所示，并且會有語音提示

“垃圾分類，家園更美”。語音播報(bào)清晰，LCD 顯示模塊正常

（2）在用戶想要使用該設(shè)備時(shí)，攜帶統(tǒng)一發(fā)放的帶有二維碼的垃圾回收卡片，通過設(shè)備前端的刷卡區(qū)刷二維碼，以便識別用戶，掃描成功后繼續(xù)會有語音提示“請選擇分類按鈕”，掃描模塊正常。

（3）用戶根據(jù)投放的回收物所屬的分類，選擇相應(yīng)的開門按鈕，回收門將進(jìn)入開啟過程。居民選擇紙張投放按鈕，投放如圖 5.3 所示，開關(guān)門機(jī)構(gòu)正常，并伴有語音提示“垃圾分類，家園更美”。

（4）回收門完全打開后將等待 7 秒，并且系統(tǒng)內(nèi)部開始進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，此時(shí)用戶可投放垃圾，倒計(jì)時(shí)接近尾聲時(shí)將有語音提示“回收門即將在 7 秒后關(guān)閉”，給用戶足夠的反應(yīng)時(shí)間

（5）7秒倒計(jì)時(shí)完成后，回收門將進(jìn)入關(guān)閉過程，防夾手實(shí)驗(yàn)如圖 5.4 所示，伸手時(shí)回收門會自動打開，防夾手機(jī)構(gòu)與光幕傳感器模塊均正常。

（6）回收門關(guān)閉之后，顯示界面會顯示投放垃圾的類型（如紙張，織物，金屬，塑料）重量界面如圖 5.5，并伴有語音提示“感謝分類投放，本次垃圾重量為 1.51kg”。垃圾重量數(shù)據(jù)會在 LCD 屏上顯示，稱重模塊正常。

（7）投放操作結(jié)束，若垃圾過多，超聲波模塊能夠檢測出滿溢狀態(tài)，箱內(nèi)超聲波模塊安裝如圖5.6所示。

9

后端平臺遠(yuǎn)程監(jiān)控

后端平臺的操作功能有增添設(shè)備、查詢設(shè)備、解綁設(shè)備、刪除設(shè)備。

（1）將終端設(shè)備添加到平臺。

在“網(wǎng)頁瀏覽器地址欄”輸入平臺地址，在“平臺登錄”處輸入賬號和密碼登錄進(jìn)入并選擇左側(cè)“基礎(chǔ)信息”，設(shè)備的位置信息如圖 5.7 所示，GPS 定位模塊正常。

點(diǎn)擊菜單欄靠后的欄目中選擇“終端設(shè)備”，然后選擇設(shè)備所放置的小區(qū)（如未來科技城，未來城小區(qū)），如圖 5.8 所示。選擇“新增”（圖 5.8 箭頭所示）進(jìn)入，為了完成新設(shè)備的添加，可以在以下界面輸入想要添加設(shè)備的編號以及它所對應(yīng)的 SIM

卡號。輸入新設(shè)備的編號和卡號之后，點(diǎn)擊“保存”按鈕，即成功添加了一臺新設(shè)備，如果想讀取新設(shè)備的信息，可以在終端設(shè)備中查找即可。

（2）將智能垃圾回收箱與終端設(shè)備關(guān)聯(lián)。

在后臺選擇“智能垃圾回收箱”點(diǎn)擊進(jìn)入（操作同添加設(shè)備一樣），在圖 5.9 選擇完新增添的設(shè)備之后點(diǎn)擊“保存”按鈕，新增添的智能垃圾回收箱與終端設(shè)備關(guān)聯(lián)成功。

（3）查詢上面所綁定智能垃圾回收箱的投放記錄。

登錄后臺選擇想要查詢的設(shè)備所放置的小區(qū)（如未來科技城，未來城小區(qū)），此時(shí)前端的智能垃圾回收箱若有用戶投放垃圾，則此處會顯示出有投放記錄，例如有多少用戶投放了垃圾，垃圾桶內(nèi)已經(jīng)盛放了多少垃圾，還剩余多少的空間，都可以詳細(xì)的看到這些數(shù)據(jù)，具體顯示如圖5.10所示。

（4）將智能垃圾回收箱在平臺解綁，并刪除終端設(shè)備。在菜單欄中選擇“智能垃圾回收箱”進(jìn)入，進(jìn)入之后的界面如圖5.11所示。在第（1）步進(jìn)入后的界面中選擇想要刪除的智能垃圾回收箱所對應(yīng)的編號，在這個(gè)編號所在行的后面會有編輯樣式的按鈕，鼠標(biāo)放上圖標(biāo)后也會顯示“編輯”（紅色箭頭處）。

在彈出的界面中，點(diǎn)擊終端設(shè)備后會蹦出想要刪除的終端設(shè)備的編號和一行“空白區(qū)域”，點(diǎn)擊“空白區(qū)域”后并點(diǎn)擊該圖框下方的“保存”按鈕，隨后會出現(xiàn)如圖5.12 所示的界面，即成功地完成了智能垃圾回收箱在平臺解綁。

10

小結(jié)

本文首先詳細(xì)介紹了智能垃圾回收箱設(shè)備的調(diào)試和操作說明。調(diào)試過程包括對語音播報(bào)模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、超聲波傳感模塊、垃圾稱重模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊以及煙霧傳感器的全面測試。其次，對前端和后端操作進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)效果符合垃圾回收箱的功能需求。