手把手帶做【智能垃圾桶項目】【全套開源】

1.項目介紹

1.1 功能描述

• 當物體接近垃圾桶時，垃圾桶自動打開，并有" 嘀"的一聲；當遠離垃圾桶后，自動關閉；
• 當按下按鍵時，垃圾桶也可以自動打開，并有" 嘀"的一聲；
• 當感受到震動時，也自動打開，（同上）
• 垃圾桶開時，led1 燈開，led2 燈關；當垃圾桶關時，led1 燈關，led2 燈開

1.2 所需器件

• SG90舵機，超聲波模塊HC-SR04，震動傳感器，蜂鳴器

模塊不熟悉沒關系，下面的描述和代碼都很詳細；

2.元器件器件描述

2.1 STC89C51/52

為了快速做出項目，我們一邊介紹項目所需元器件，一邊寫代碼，原理類的東西帶過一下。

首先，基本的led1、led2，key1。

#include<reg51.h>

sbit led1 = P3^7;  //固定的口  
sbit led2 = P3^6;  //固定的口
sbit key1 = P2^1;  //固定的口

這些口請參考你使用的單片機的原理圖，不同單片機不一樣

比如我使用的單片機

大家根據(jù)自己使用的單片機原理圖接對應硬件的引腳。

• 代碼塊

void led1_ON()  //led1亮,led2滅
{
    led1 = 1;
    led2 = 0;
}

void led2_ON()  //led2滅，led2亮
{
    led1 = 0;
    led2 = 1;
}

這兩個點燈函數(shù)之后也會用到，用來做為開關垃圾桶的標志。

1.2 超聲波測距模塊

我使用的是HC-SR04

大家在某寶或者某夕夕上面買就ok了，幾塊錢。

• 接線參考：

  • 四個引腳VCC接 5/3.3V，GND 接地。

  • Trig、Echo 兩個引腳隨便接沒有被占用的引腳，我接的是 P1.5 和 P1.6；

    sbit Trig = P1^5; //發(fā)生超聲波
    sbit Echo = P1^6; //接收超聲波
    

• 超聲波測距原理

  超聲波測距模塊是用來測量距離的一種產品，通過發(fā)送和收超聲波，利用時間差和聲音傳播速度， 計算出模塊到前方障礙物的距離.

配置好引腳后，trig 和 echo 就可以在軟件成面，就是通過代碼的方式進行操作。

• 怎么發(fā)送和接收超聲波呢？

  • 1、發(fā)送波的條件：給trig一個至少10us的高電平，也就是 trig = 1的狀態(tài)至少10us；
  • 2、已經(jīng)發(fā)送波了的標志（也就是開始計時的標志）：Echo信號，自動由低電平跳到高電平，表示開始發(fā)送波了；
  • 3、當波接觸到物體，波會返回過來，當波返回過來被HC-SR01接收到后，Echo信號就會跳轉到低電平，表示回來了；
  • 4、我們可以利用計數(shù)器，以及Echo的信號變化來計算距離；當發(fā)出波，Echo第一次變化，啟動計數(shù)器；當接收到信號，Echo第二次變化，關閉計數(shù)器；從而得出來回所需時間。
  • 通過時間，音度340m/s，距離 = （速度*時間）/ 2；

大家看著看不懂也沒關系，我們有代碼

• 模塊代碼介紹

先獲取一下延時函數(shù)

打開STC-ISP，按照我的操作就ok了

不會用STC-ISP也沒關系，直接復制代碼一樣得

void Delay10us()		//@11.0592MHz  //發(fā)射超聲波最短時間
{
	unsigned char i;

	i = 2;
	while (--i);
}

下面是這個器件操作的大頭：利用到了定時器/計數(shù)器1

定時器/計數(shù)器如果不太明白，大家可以參考我之前寫的博客：

<定時器中斷&外部中斷 區(qū)別聯(lián)系-CSDN博客>

• 模塊參考代碼介紹

sbit Trig = P1^5; //發(fā)生超聲波
sbit Echo = P1^6; //接收超聲波

void Timer1Init()		// @11.0592MHz 
{
    
	TMOD &= 0x0F; //設置定時器模式  //選擇定時器1
    TMOD |= 0x10; //與運算，可以參考我另一篇博客（下面會介紹），看不懂也沒關系，直接C、V就好
	TL1 = 0x00;		//設置定時初始值
	TH1 = 0x00;		//設置定時初始值
    //不著急開始計數(shù)，寄存器的操作在后面 getDis( )函數(shù)
}

void startHC() //發(fā)射超聲波
{
    Trig = 0; //Trig 硬件層面接好后，軟件 sbit 了 一個引腳后，就可以直接賦值；
    Trig = 1;
    Delay10us();  //延時10us，//前面介紹過，直接copy
    Trig = 0;
}

float getDis()  //獲得距離 //這里是難點，根據(jù)Echo信號的變化來獲取距離
{
    float TIME;//時間
    TL1 = 0x00;		//設置定時初始值
    TH1 = 0x00;		//設置定時初始值
    startHC(); //準備啟動
    while(Echo==0); //等待高電平，跳出循環(huán)
    TR1 = 1;
    while(Echo==1);//等待低電平，跳出循環(huán)
    TR1 = 0;
    TIME = (TH1 * 256 + TL1)* 1.085;  //us
    //340m/s == 340 00cm/1000ms == 34cm/ms == 0.034cm/us == 0.017cm/us
    //計數(shù)器的計數(shù)一次最大的時間是71ms，根據(jù)公式可以知道，一次計數(shù)，超聲波最遠可以傳播12m
    return TIME * 0.017; //最大12m來回，器件HC-SR04說明書的測量距離是 2cm-4m；
}

超聲波測距模塊就這么一些，在后面我們會在垃圾桶上裝一共這樣的模塊，來檢查我們的的手離垃圾桶的距離，通過距離來控制下面我們要講的舵機，通過舵機控制垃圾桶的開關。

2.3 舵機模塊

我使用的是SG90

網(wǎng)上都可以買的到的

• 參考接線

  • 三個引腳VCC接 5V，GND 接地。舵機需要的電壓大一點；

  • PWM信號腳 隨便接沒有被占用的引腳，我接的是 P1.1;

    sbit sg90_con = P1^1; //舵機

• 怎么控制舵機呢？

  通過PWM信號來控制

  • PWM波的頻率不能太高，大約50HZ，即周期=1/頻率=1/50=0.02s，20ms左右

    0.5ms-------------0度； 2.5% 占空比

    1.0ms------------45度； 5.0% 占空比

    1.5ms------------90度； 7.5% 占空比

    2.0ms-----------135度； 10.0% 占空比

    2.5ms-----------180度； 12.5% 占空比

占空比：占空比指的是在一個周期中，高電平狀態(tài)占整個周期的百分比。

給PWM信號引腳 不同頻率的脈沖，便可以調控PWM的占空比；

我們設置20ms為一個周期，0.5ms 為最小單元，定義標識符int cnt來計數(shù)，沒過0.5ms，計數(shù)加一 cnt++;這樣一來，我們就可以通過標識符來方便的控制舵機旋轉角度；

• 模塊參考代碼介紹

  sbit sg90_con = P1^1; //舵機
  int jd,jd_bak;  //0.5的倍數(shù)
  //用jd，和jd_bak 標識符來控制舵機旋轉角度，jd指的是（角度），jd_bak指的是（之前的角度）
  //jd_bak的設置，是為了讓使各各模塊結合在一起后，舵機更加穩(wěn)定所做出的操作；
  int cnt; //計數(shù)
  
  void Time0Init()  //定時器0來配合舵機PWM操作    @11.0592MHz
  {
      //最小時間單元0.5ms（人為設置的）
  	//1. 配置定時器0工作模式位16位計時
  	TMOD &= 0xF0; //設置定時器模式  //選擇定時器1
      TMOD |= 0x01;
  	//2. 給初值，定一個0.5出來
  	TL0=0x33;
  	TH0=0xFE;
  	//3. 開始計時
  	TR0 = 1;
  	TF0 = 0;
  	//4. 打開定時器0中斷
  	ET0 = 1;
  	//5. 打開總中斷EA
  	EA = 1;
  }
  
  void sg90_0_Init()  //初始化舵機
  {
      jd = 1;    //初始角度是0度（使舵機恢復原始狀態(tài)），0.5ms,溢出1就是0.5ms，高電平
      cnt = 0;
      sg90_con = 1;//一開始從高電平開始
  }
  
  void Time0Handler() interrupt 1  //舵機 定時器0-中斷
  {
  	cnt++;  //統(tǒng)計爆表的次數(shù). cnt=1的時候，報表了1
  	//重新給初值，定時器復位；
  	TL0=0x33;
  	TH0=0xFE;
  	
  	//控制PWM波
  	if(cnt < jd) //jd是全局變量，比較方便
      { 
  		sg90_con = 1;//控制舵機PWM信號的高低電平
  	}
      else
      {
          sg90_con = 0;
      }
  	
  	if(cnt == 40){//爆表40次，經(jīng)過了20ms
  		cnt = 0;  //40 * 0.5ms = 20ms
  		sg90_con = 1;
  	}
  }
  

2.4 震動傳感器模塊

我用的是SW-18010P

• 引腳介紹

  • VCC 和 GND 就不說了，當不震動時，AO 口輸出高電平；當產品震動時，AO口輸出低電平；DO口在這里不用；
  • 我們可以用四角螺絲刀條件傳感器的靈敏度；當傳感器觸發(fā)后，開關信號指示燈就會亮起。

• 參考接線

  • AO口可以，隨便接沒有被占用的引腳，我是將AO口接在P3.2上

    sbit vibrate = P3^2;

• 為了使程序更加穩(wěn)定，防高靈敏度誤觸影響程序運行，我們使用外部中斷0，來對震動傳感器的觸發(fā)進行操作

• 模塊參考代碼介紹

int make_vibrate = 0;  //震動標志位（全局）

void EX0_Init() //外部中斷初始化
{   
    //EA = 1；//因為前面以及打開過	EA 中斷總開關了，我們這邊就把他省略
    EX0 = 1; //打開外部中斷0 開關
    IT0 = 0; //IT0 = 0時 低電平觸發(fā)
    //IT = 1 的話就是下降言觸發(fā)
}

void Ex0_Handler() interrupt 0 //震動傳感器，外部中斷0
{
     make_vibrate = 1;   //震動 標志位改變，進而影響震動傳感器的狀態(tài)；
}

2.5 蜂鳴器模塊

我使用的是低電平觸發(fā)的蜂鳴器，都大差不差，隨便到某寶買就行。

• 接線參考

  • VCC GND就不說了，I/O口，隨便接沒有被占用的引腳，我將 I/O 接在了P2.3

    sbit beep = P2^3; // 蜂鳴器 開蓋就響

蜂鳴器比較簡單；

接下來我們把上述各種器件整合，寫開蓋函數(shù)，關蓋函數(shù)，和main函數(shù)；

3.開關蓋函數(shù)和main

3.1 開關蓋函數(shù)

直接上代碼

void openDustbin() //開蓋
{
    jd = 3; //90度 1.5ms高電平；根據(jù)前面講得，20ms里面，1.5ms高電平，舵機轉90度
    if(jd_bak != jd)//當當前設置的角度標志位，與前一個角度標志位不一樣時，執(zhí)行給語句；
    //目的解決物體一直放在垃圾桶前面時，舵機抽搐的問題。
    {
        cnt = 0; //抽搐的原因
        beep = 0; //蜂鳴器響一下
        Delay150ms(); //響150ms
        beep = 1; //蜂鳴器停
        Delay1000ms(); //延時1s，開關也要時間
        jd_bak = jd;//這一次的角度，變成了下一次的上一次。
    }
}

void closeDustbin() //關蓋
{
     jd = 1; //0度，歸位
     cnt = 0; //計數(shù)的標志位置零
     jd_bak = jd;//這一次的角度，變成了下一次的上一次。
     Delay150ms();
}

再補幾個延時函數(shù)

void Delay1000ms()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j, k;

	i = 8;
	j = 1;
	k = 243;
	do{
		do{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}
void Delay150ms()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j, k;
    
	i = 2;
	j = 13;
	k = 237;
	do{
		do{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}

3.2 main函數(shù)

下面我們寫最主要的代碼，來調用前面的函數(shù)；

• 調節(jié)距離函數(shù)

void setDis(float distance)  //設置想要的距離，物體到達傳感器多長距離，觸發(fā)開蓋
{
    Delay150ms();//這邊加一個延時，目的是怕當物體一直在超聲波傳感器前面時，傳感器啟動頻繁，導致產生過載；讓傳感器休息一下；
    if(Dis < distance || key1 == 0 || make_vibrate == 1)//小于10cm 或者按下按鍵key1 開蓋
    {
    
            led1_ON();//點燈led1，關燈led2，標志，開蓋成功！
            openDustbin();//開蓋函數(shù)
            make_vibrate = 0; //震動傳感器的標志位置零，重新開始
    }
    else
    {   
            led2_ON();//點燈led2，關燈led1，標志，關蓋
            closeDustbin(); //關蓋函數(shù)
            //make_vibrate = 0;
    }
}

• 在main()函數(shù)中調用這個函數(shù)，通過傳參便捷調節(jié)觸發(fā)距離；
• main() 函數(shù)

int main()
{
	Time0Init(); //初始化定時器
    Timer1Init();
    EX0_Init();  //外部中斷 震動傳感器
    sg90_0_Init(); //舵機的初始化
    
    while(1)
    {
        Dis = getDis();
        setDis(10);  //設置開蓋距離參數(shù)，
        
    }
}

我們用到了定時器0 控制制舵機PWM，定時器1 計算超聲波傳播路徑，外部中斷0 結合了震動傳感器

4.代碼整合

#include<reg51.h>

sbit led1 = P3^7;  //固定的口 
sbit led2 = P3^6;  //固定的口
sbit key1 = P2^1;  //固定的口

sbit Trig = P1^5; //發(fā)生超聲波
sbit Echo = P1^6; //接收超聲波
sbit sg90_con = P1^1; //舵機
sbit vibrate = P3^2;
sbit beep = P2^3;  // 蜂鳴器 開蓋就響

int jd,jd_bak;  //0.5的倍數(shù)
int cnt; //計數(shù)
int make_vibrate = 0; 
float Dis;  //超聲波距離

void Delay10us()		//@11.0592MHz  //發(fā)射超聲波最短時間
{
	unsigned char i;

	i = 2;
	while (--i);
}

void Delay150ms()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j, k;

	i = 2;
	j = 13;
	k = 237;
	do{
		do{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}

void Delay1000ms()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j, k;

	i = 8;
	j = 1;
	k = 243;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}



void Timer1Init()		//10微秒  //10us 超聲波  @11.0592MHz
{
    
	TMOD &= 0x0F; //設置定時器模式  //選擇定時器1
    TMOD |= 0x10;
	TL1 = 0x00;		//設置定時初始值
	TH1 = 0x00;		//設置定時初始值
    //不著急開始計數(shù)
}

void Time0Init()  //舵機定時器0 0.5ms  @11.0592MHz
{
	//1. 配置定時器0工作模式位16位計時
	TMOD &= 0xF0; //設置定時器模式  //選擇定時器1
    TMOD |= 0x01;
	//2. 給初值，定一個0.5出來
	TL0=0x33;
	TH0=0xFE;
	//3. 開始計時
	TR0 = 1;
	TF0 = 0;
	//4. 打開定時器0中斷
	ET0 = 1;
	//5. 打開總中斷EA
	EA = 1;
}

void sg90_0_Init()
{
    jd = 1;    //初始角度是0度，0.5ms,溢出1就是0.5，高電平
    cnt = 0;
    sg90_con = 1;//一開始從高電平開始
}

void EX0_Init()
{
    EX0 = 1;
    IT0 = 0; //低電平觸發(fā)
    //1的話就是下降言觸發(fā)
}

void startHC() //發(fā)射超聲波
{
    Trig = 0;
    Trig = 1;
    Delay10us();
    Trig = 0;
}

float getDis()  //獲得距離
{
    float TIME;//時間
    TL1 = 0x00;		//設置定時初始值
    TH1 = 0x00;		//設置定時初始值
    startHC(); //準備啟動
    while(Echo==0); //等待高電平，跳出循環(huán)
    TR1 = 1;
    while(Echo==1);//等待低電平，跳出循環(huán)
    TR1 = 0;
    TIME = (TH1 * 256 + TL1)* 1.085;  //us
    //340m/s = 340 00cm/1000ms == 34cm/ms == 0.034cm/us == 0.017cm/us
    return TIME * 0.017;//最大12m來回，器件HC是 2cm-4m
}

void led1_ON()  //亮led1
{
    led1 = 1;
    led2 = 0;
}

void led2_ON()  //亮led2
{
    led1 = 0;
    led2 = 1;
}


void openDustbin() //開蓋
{
    jd = 3; //90度 1.5ms高電平
    if(jd_bak != jd)
    {
        cnt = 0; //抽搐的原因
        beep = 0;
        Delay150ms();
        beep = 1;
        Delay1000ms();
        jd_bak = jd;
    }
}

void closeDustbin() //關蓋
{
     jd = 1; //0度
     cnt = 0;
     jd_bak = jd;
     Delay150ms();
}

void setDis(float distance)  //設置距離
{
    Delay150ms();
    if(Dis < distance || key1 == 0 || make_vibrate == 1)//小于10cm 或者按下按鍵key1 開蓋
    {
    
            led1_ON();
            openDustbin();
            make_vibrate = 0;
    }
    else
    {   
            led2_ON();
            closeDustbin();
            //make_vibrate = 0;
    }
}

int main()
{
	Time0Init(); //初始化定時器
    Timer1Init();
    EX0_Init();  //外部中斷 震動傳感器
    sg90_0_Init(); //舵機的初始化
    
    while(1)
    {
        Dis = getDis();
        setDis(10);  //設置開蓋距離參數(shù)，
        
    }
}

void Time0Handler() interrupt 1  //舵機 _中斷
{
	cnt++;  //統(tǒng)計爆表的次數(shù). cnt=1的時候，報表了1
	//重新給初值
	TL0=0x33;
	TH0=0xFE;
	
	//控制PWM波
	if(cnt < jd){ 
		sg90_con = 1;
	}else
    {
        sg90_con = 0;
    }
	
	if(cnt == 40){//爆表40次，經(jīng)過了20ms
		cnt = 0;  //當100次表示1s，重新讓cnt從0開始，計算下一次的1s
		sg90_con = 1;
	}
}

void Ex0_Handler() interrupt 0 //震動傳感器，外部中斷0
{
     make_vibrate = 1;   //震動 標志位改變
}

主要還是大家要注意接線，代碼模塊還是比較簡單的；
文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-794412.html

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