原标题：智能垃圾桶解决方案

　　智能硬件已经开始渗透进人们的日常生活当中，小到随处可见的垃圾桶现在也被拉进了智能硬件的队伍。本方案采用红外技术监测垃圾容量，自动显示垃圾桶的空余量，整个系统具有语音提示功能，后续可拓展夜灯、路灯、太阳能等更多智能功能。

　　方案概述

　　该方案定位于家庭使用和市政设施，多功能垃圾桶不仅具有普通垃圾桶装垃圾的功能，还可以自动显示垃圾桶的空余量，整个系统具有语音提示功能。方案成本并不高，实用性强，市场应用前景非常广阔。

　　本多功能垃圾桶定位用于两种情境：

　　(1)家庭使用：可以实现家居用品的一体化;

　　(2)市政设施：可以将灯箱于垃圾桶结合一体，节约能源。

　　垃圾桶具有以下功能：

　　1、具有普通垃圾桶装垃圾的功能，还可以自动显示垃圾桶的空余量，当空余量小于一定量时可以自动提示清理桶内垃圾。

　　2、具有语音提示功能，当用户投入垃圾时可以提示“谢谢”，若用户停止投放垃圾则提示目前垃圾桶的剩余容量。

　　3、具有时间日期显示功能及夜间照明功能，可以当智能路灯使用。

　　4、具有音响功能，可以实现家居用品一体化，减少用于放置家居用品的空间。

　　5、当垃圾桶上的热释电感应器较长时间没有检测到人体活动时系统会自动进入待机模式，当检测到附近有人时系统会立即唤醒进入正常工作模式。

　　后续还可以拓展更多、更智能的功能。比如：可以在家庭使用版中加装自动套垃圾袋功能;在市政使用版中加装“垃圾桶容量已满”的远程无线反馈功能，使用太阳能供电等。

　　系统的主要模块有七个：主控系统(8位增强型51单片机STC12C5A60S2)、语音生成模块(SYN6288模块)、功放模块、容量检测模块、垃圾投入检测、电源模块和人体红外感应及环境光检测模块。

　　方案设计难点：容量检测

　　解决方案：

　　考虑直接对垃圾桶剩余的高度进行测量，这样只要将测得的数据与垃圾桶全空时的高度进行比较就能得到空余量。具体实现方法我们起初用的是超声波测距模块，但在实际测试中发现使用超声波测距时需要对垃圾的平面有非常严格的要求，若垃圾的平面起伏不定或存在一定的倾角则会造成较大的测量误差，所以最后决定放弃该方案采用红外对管组的方式进行容量检测。

　　这里使用了5对红外对管，分别按从高到低的顺序等间隔排列安置在垃圾桶的桶内壁侧，当有垃圾投入时就会切断对管的光路，使接收管有信号输出，若投入的垃圾越多则被切断的对管数量就越多，于是只要检测到对管被切断的数量就能辨别出垃圾桶的剩余容量。

　　STC12C5A60S2

　　STC12C5A60S2系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机。它是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制，强干扰场合。

　　特点编辑

　　STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制，强干扰场合。

　　1.增强型8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051;

　　2.工作电压：STC12C5A60S2系列工作电压：5.5V-3.3V(5V单片机)STC12LE5A60S2系列工作电压：3.6V-2.2V(3V单片机);

　　3.工作频率范围：0 - 35MHz，相当于普通8051的 0～420MHz;

　　4.用户应用程序空间8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K字节;

　　5.片上集成1280字节RAM;

　　6.通用I/O口(36/40/44个)，复位后为：准双向口/弱上拉(普通8051传统I/O口)，可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏，每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过120mA;

　　7. ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程)，无需专用编程器，无需专用仿真器 可通过串口(P3.0/P3.1)直接下载用户程序，数秒即可完成一片;

　　8.有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM无内部EEPROM);

　　9.内部集成MAX810专用复位电路(外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地);

　　10.外部掉电检测电路:在P4.6口有一个低压门槛比较器，5V单片机为1.32V，误差为±5%,3.3V单片机为1.30V，误差为±3%;

　　11.时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器(温漂为±5%到±10%以内) 1用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时钟，常温下内部R/C振荡器频率为：5.0V单片机为：11MHz～15.5MHz，3.3V单片机为：8MHz～12MHz，精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准;

　　12.共4个16位定时器 两个与传统8051兼容的定时器/计数器,16位定时器T0和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器 做串行通讯的波特率发生器 再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器;

　　13. 2个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟;

　　14.外部中断I/O口7路,传统的下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持上升沿中断的PCA模块， Power Down模式可由外部中断唤醒，INT0/P3.2,INT1/P3.3,T0/P3.4, T1/P3.5, RxD/P3.0,CCP0/P1.3(也可通过寄存器设置到P4.2 ), CCP1/P1.4 (也可通过寄存器设置到P4.3);

　　15. PWM(2路)/PCA(可编程计数器阵列,2路)：

　　——也可用来当2路D/A使用

　　——也可用来再实现2个定时器

　　——也可用来再实现2个外部中断(上升沿中断/下降沿中断均可分别或同时支持);

　　16.A/D转换, 10位精度ADC，共8路，转换速度可达250K/S(每秒钟25万次)，通用全双工异步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定时器或PCA软件实现多串口;

　　17. STC12C5A60S2系列有双串口，后缀有S2标志的才有双串口，RxD2/P1.2(可通过寄存器设置到P4.2)，TxD2/P1.3(可通过寄存器设置到P4.3);

　　18.工作温度范围：-40 - +85℃(工业级) / 0 - 75℃(商业级)21.封装：PDIP-40,LQFP-44,LQFP-48 I/O口不够时，可用2到3根普通I/O口线外接 74HC164/165/595(均可级联)来扩展I/O口, 还可用A/D做按键扫描来节省I/O口，或用双CPU,三线通信，还多了串口。

　　STC12C5A60S2是8051系列单片机，与普通51单片机相比有以下特点：

　　1、同样晶振的情况下，速度是普通51的8~12倍

　　2、有8路10位AD

　　3、多了两个定时器，带PWM功能

　　4、有SPI接口

　　5、有EEPROM

　　6、有1K内部扩展RAM

　　7、有WATCH_DOG

　　8、多一个串口

　　9、IO口可以定义，有四种状态

　　10、中断优先级有四种状态可定义

　　引脚功能

　　VCC：供电电压;

　　GND：接地;

　　P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每个管脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚写“1”时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FLASH编程时，P0口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部电位必须被拉高;

　　P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入“1”后，电位被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收;

　　P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚电位被内部上拉电阻拉高，且作为输入。作为输入时，P2口的管脚电位被外部拉低，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉的优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号;

　　P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入时，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流(ILL)，也是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口：

　　P3.0 RXD(串行输入口)

　　P3.1 TXD(串行输出口)

　　P3.2 INT0(外部中断0)

　　P3.3 INT1(外部中断1)

　　P3.4 T0(记时器0外部输入)

　　P3.5 T1(记时器1外部输入)

　　P3.6 WR (外部数据存储器写选通)

　　P3.7 RD (外部数据存储器读选通)

　　同时P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号;

　　RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高平时间;

　　ALE / PROG ：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令时ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效;

　　PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取址期间，每个机器周期PSEN两次有效。但在访问内部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现;

　　EA/VPP：当EA保持低电平时，访问外部ROM;注意加密方式1时，EA将内部锁定为RESET;当EA端保持高电平时，访问内部ROM。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源(VPP);

　　XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入;

　　XTAL2：来自反向振荡器的输出; [2]

　　产品优势编辑

　　在众多的51系列单片机中，要算国内STC公司的1T增强系列更具有竞争力，因他不但和8051指令、管脚完全兼容，而且其片内的具有大容量程序存储器且是FLASH工艺的，如STC12C5A60S2单片机内部就自带高达60K FLASHROM,这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写。而且STC系列单片机支持串口程序烧写。显而易见，这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。写入单片机内的程序还可以进行加密，这又很好地保护了你的劳动成果。