原标题：【毕设】基于STM32的检测内温度智能垃圾桶

基于STM32的检测内温度智能垃圾桶设计

摘要

智能垃圾桶作为物联网技术在日常生活中的应用，不仅能够提升垃圾分类的效率，还能实现智能化管理。本设计以STM32系列微控制器为核心，结合温度传感器、超声波传感器、电机驱动模块和无线通信模块，完成垃圾桶的智能化升级。系统实现了实时检测垃圾桶内温度、垃圾量以及自动开盖等功能，具有高可靠性和较低功耗。

1. 引言

随着智慧城市建设的推进，垃圾分类与管理成为重要环节。传统垃圾桶存在功能单一、管理难度大的问题，无法满足现代化需求。本设计针对这一痛点，提出了一种基于STM32微控制器的智能垃圾桶解决方案，通过检测内温度和垃圾桶状态，实现更高效的垃圾管理。

2. 系统总体设计

系统总体结构包括主控模块、传感器模块、电机驱动模块和通信模块。主控模块采用STM32微控制器，负责数据采集、处理和通信。传感器模块包括温度传感器（如DHT11或DS18B20）和超声波传感器（如HC-SR04），分别用于监测垃圾桶内温度和垃圾量。电机驱动模块通过步进电机或舵机实现垃圾桶盖的自动开闭。通信模块则选用蓝牙或Wi-Fi模块，实现数据上传与远程监控。

3. 主控芯片的选择与作用

系统核心是STM32系列微控制器，根据性能和成本需求选择具体型号。以下是几款适合该设计的主控芯片及其作用。

STM32F103C8T6
这是一款基于ARM Cortex-M3内核的32位微控制器，拥有72MHz主频、64KB闪存和20KB SRAM，集成丰富的外设接口（如UART、I2C、SPI和ADC），适合本项目的多传感器数据采集和处理。
在设计中，STM32F103C8T6的主要作用包括：

• 数据采集：通过ADC接口采集温度传感器输出的模拟信号，处理为温度数据。

• 通信管理：通过UART与蓝牙模块或Wi-Fi模块通信，实现远程数据传输。

• 控制逻辑：根据传感器数据控制垃圾桶盖的自动开闭。

STM32G071RB
这款芯片基于ARM Cortex-M0+内核，主频为64MHz，具有128KB闪存和36KB SRAM。相比F1系列，该型号支持更低功耗模式和更强大的外设兼容性。
在设计中，其作用包括：

• 实现低功耗运行，延长垃圾桶的电池寿命。

• 支持多个外设同时工作，提升系统扩展能力，如增加湿度传感器或气体传感器。

STM32L412CBU6
作为STM32L系列的低功耗代表，这款芯片基于ARM Cortex-M4内核，主频80MHz，闪存和RAM分别为128KB和32KB。
其主要作用体现在：

• 提供高精度数据处理能力，满足复杂信号处理需求。

• 在休眠模式下耗电极低，非常适合电池供电的垃圾桶设计。

4. 传感器模块设计

温度传感器采用DHT11或DS18B20，负责实时监测垃圾桶内温度。当垃圾桶内温度异常升高时，可以触发报警信号，防止垃圾发酵或起火风险。超声波传感器HC-SR04用于测量垃圾桶内垃圾高度，判断垃圾桶是否已满。

5. 电机驱动模块设计

电机驱动模块采用L298N或ULN2003芯片，通过STM32输出的PWM信号控制电机的启停和方向。垃圾桶盖的自动开闭由步进电机完成，当检测到手靠近垃圾桶时，系统自动开盖，并在短时间内自动关闭。

6. 通信模块设计

通信模块选用HC-05蓝牙模块或ESP8266 Wi-Fi模块，通过UART与STM32通信，将垃圾桶内的温度、垃圾量等数据上传至手机或云端，便于远程监控与管理。

7. 软件设计

软件采用模块化编程，主要包括主程序、传感器数据采集与处理、PWM控制、电机驱动以及通信程序。
主程序采用实时操作系统（如FreeRTOS），保证多任务调度的高效性。系统初始化后，进入循环模式，依次采集温度和垃圾量数据，并通过判断逻辑控制垃圾桶盖开闭。

8. 系统优化与扩展

为提升系统可靠性，可增加湿度传感器监测垃圾桶内环境湿度，并通过气体传感器检测有害气体浓度。未来可以引入AI图像识别技术，实现垃圾自动分类，提高垃圾处理效率。

9. 结论

本设计以STM32微控制器为核心，结合多种传感器和模块，实现了智能垃圾桶的设计目标。系统具有实时监测、自动开盖、远程监控等功能，且设计成本低，功耗适中，适用于实际推广应用。

参考文献

[1] STMicroelectronics, STM32F103 Datasheet.
[2] HC-SR04 Ultrasonic Sensor User Manual.
[3] ESP8266 Wi-Fi Module Datasheet.
[4] DHT11 Temperature and Humidity Sensor Specifications.