基于单片机的自动感应垃圾桶系统设计

基于单片机的自动感应垃圾桶系统设计内容摘要：

而异。 复合型 是指中间转换环节与物性型敏感元件复合而成，采用中间环节的目的是在大量的被测非电量中可直接利用敏感材料的物质特性转换为电信号。 5 传感器的转换原理分类 有机 — 电传感器、光 — 电传感器、热 — 电传感器、磁 — 电传感器、电化学传感器。 6 传感器的功能分类 单功能传感器、多功能传感器、智能传感器。 7 按输出信号分类 根据传感器输出是模拟信号还是数字信号，可分为模拟传感器、数字传感器此外根据转换过程可逆与否，分为双向传感器和单向传感器。 传感器的发展 方向和技术发展特点 传感器的发展方向和趋势 传感器涉及的知识广泛，但它们却有共性，因此发展途径主要是采用新工艺，技术、材料、理论达到高质量的转换效能。 技术发展特点 1 高精度、数值化 随着自动化生产程度的不断提高，对传感器的要求也在不断提高，必须研制出具有灵敏度高、精确度高、响应速度快 、互换性好的新型传感器以确保生产自动化的可 靠性。 2 智能化 随着现代化的发展，传感器的功能突破了传统的功能，数字传感器即传感器的智能化随着机器人的出现、宇宙飞船向地球传递的信 息 增多，多 种数据应由传感器自身处理、分类、 压缩传送。 3 向微功耗及无源化发展 传感器一般都是非电量向电量转换，工作时离不了电源，在野外现场或远离电网的地方 ，往往使用电池供电或太阳能供电，开发微功耗的传感器和无源的传感器可以节省能源、提高系 统寿命。 4 微型化、集成化 控制仪器设备的功能越来越大，要求各个部件体积所占空间越来越好，传感器越小越好，目前硅材料制作的传感器体积已经很小。 红外传感器基本原理分类 红外辐射的基本概念：红外辐射俗称红外线，是一种肉眼看不见的电磁波。 波 长 范围大致在 ~1000um 的频谱范围之内，红外线所占据的波段被分为四部分，即近红外，中红外，远红外，和极红外。 红外辐射和所有电磁波一样，是以波的形式在空间 直线传播的，具有反射、折射、散射、干涉和吸收等性质。 红外光在真空中 V 传 =3*10^8m|s 红外光在介质中传播会产生衰减，红外光在金属中传播衰减很大 ，但红外辐射能透过大部分半导体和一些塑料，大部分液体对红外辐射吸收非常大。 气体对其吸收各不相同，大气层对不同波长的红外光存在不同的吸收带。 第 3 章 AT89C51 单片机的结构与 主要 特性 单片机的概述 AT89C51 是一种低功耗、高性能、 CMOS、 8 位微控制器带有 4K 字节 闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压高性能的微处理器，叫做单片机。 它的只读存储器可以反复的擦除 100 次，它使用 Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 89S51 指令集输出管脚兼容。 它是一种高效微控制器，它为很多嵌入式控制系统提供灵活而价廉的方案。 特性： 与 MCS— 51 兼容 4K 字节可编程 Flash 存储器 周期为 1000 次循环擦除 全静态工作： 0~24HZ 三级程序存储器锁定 128*8 位内部 RAM 32 可编程 I/O 口线 两 个 16 位定时器和计数器 五个中断源 可编程串行通道 片内振荡器和时钟电路 掉电模式 和空闲模式。 单片机硬件的组成 中央处理器（运算器和控制器）、存储器（ ROM、 RAM）、 I/O 接口、特殊功能部件。 中央处理器是单片机 的核心部件，作用是读入和分析每条指令并按功能要求完成操作。 控制器是控制单片机工作的神经中枢；通常 ROM 存放程序代码和常数表格数据， RAM 存放变量和全局数据； I/O 接口 有串行和并行接口。 特殊功能部件 一般包括定时 /计数器、中断系统、时钟振荡电路、布尔处理器。 51 单片机的引脚 与实现功能 图 31 AT89C51的引脚排列 DIP40 电源引脚： Vcc：主电源的正极端，接 +5V。 不同的单片机可以允许不同的工作电压。 Vss：主电源的负极端，接地。 时钟引脚： XTAL1：片内反相放大器的输入端。 若用外部输入时钟， 此引脚必须接 地。 XTAL2：片内反相放大器的输入端。 若用外部输入时钟，此引脚做它的输入端。 控制引脚： RESET/VPD： RESET 是复位信号输入端，它保持两个机器周期（ 24 个时钟周期） 以上的高电平可以完成复位操作 ， 正脉冲有效（宽度 8 mS）。 ALE/PROG: 地址锁存允许 控制端。 EA/Vpp: 寻址外部 ROM 控制端。 低有效，片内有 ROM 时应当接高电平。 PSEN：选通外部 ROM 的读 (OE)控制端。 低电平有效。 的第二功能 表 32 引 脚 第 二 功 能 RXD: 串行口接收数据输入端 TXD: 串行口发送数据输出端 INT0: 外部中断申请输入端 0 INT1: 外部中断申请输入端 1 T0: 外部计数脉冲输入端 0 T1: 外部计数脉冲输入端 1 WR: 写外设控制信号输出端 RD: 读外设控制信号输出端 8051 的 40 条引脚，除电源、晶振接入和通用 I/O 端口外，其余引脚都是为系统扩 展而设置 的 ,其中 P0 口有两种工作方式。 一种作为普通 I/O 端口使用时，是一个 8 位漏极开路型准双向 I/O 端口。 二是在 CPU 访问片外存储器时，它是一个标准的双向 I/O 接口，采用分时复用方式提供 8 位的地址和用做 8 位双向数据总线。 P1 口是唯一的单功能接口，仅能作为通用 I/O 接口，它是自带上拉电阻的 8 位准双向 I/O 端口，每一位驱动 4 个 LSTTL 负载，当 P1 口作为输入接口时，应先向 P1 口锁存器写“ 1”。 P2 口有两种工作方式。 一种作为普通 I/O 端口使用时， 它是自带上拉电阻的 8 位准双向 I/O 接口，每一位驱动 4 个 LSTTL 负载，当 P2 口作为输入接口时，应先向 P2 口锁存器写“ 1”。 二是在访问外部存储器时， P2 口作为高 8 位地址线使用。 P3 口也是自带上拉电阻的 8 位准双向 I/O 端口，每一位驱动 4 个 LSTTL 负载。 当 P2口作为输入接口时，应先向 P2 口锁存器写“ 1”。 总线 一、地址总线 P2 口提供高 8 位地址 A8 ~ A15， P0 口经地址锁存器提供低 8 位地址 A7 ~ A0。 共 16位地址，外部寻址空间为 64K。 二、数据总线 P0 口提供数据总线 D7 ~D0。 P0 口是分时复用线，它既输送低 8 位地址信息（经地址锁存器锁存），又要传送数据信息。 三、控制总线 主要由 ALE、 PSEN、 WR、 RD 组成，其中 WR、 RD 是 P3 口的第二功能。 地 址 锁存器 址线 线 制 控制线 控制线 线制线 P2 P0 PSEN AL PSE E RD WR 89C51 地址线 控制线 数据线 图 33 总线与接口 时钟电路和振荡器 51 单片机内置一个振荡器和时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，常用频率 6MHZ、 12MHZ。 振荡器实际上是一个高增益反相器。 使用时需外接一个晶振和两个相匹配的电容。 单片机内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚 XTAL1，输出端为引脚 XTAL2，在芯片的外部通过这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，就构成了一个稳定的自激振荡器，如下图 所示，电路中电容一般为 30PF 左右，晶体振荡频率为 ~12MHZ。 图 34 内部振荡电路连接 在由多片单片机组成的系统中，为了单片机间时钟信号同步，引入唯一的外部脉冲信号作为单片机的振荡脉冲。 此时，对于 HMOS 和 CHMOS 型单片机，外部时钟电路就有不同。 1． HMOS 型单片机外部时钟电路 外部的脉冲信号是经过 XTAL2 引脚注入， XTAL1 接地。 XTAL2 要接上拉电阻。 2． CHMOS 型单片机外部时钟电路 CHMOS 型单片机，外接时钟信号从 XTAL1 端接入， XTAL2 端悬空。 CPU 总是按照一定的时钟节拍与时序工作： 1 个振荡周期 = 晶振频率 fosc 的倒数； 1 个机器周期 = 12 个振荡周期； 1 个指令周期 = 4 个机器周期。 第 4 章 LMD18200 芯片 LMD18200 芯片的概论 LMD18200 是美国国家半导体公司 (NS)推出的专用于直流电动机驱动的 H 桥组件。 同一芯片上集成有 CMOS 控制电 路 和 DMOS 功率器件，利用它可以与主处理器、电机和增量型编码器构成一个完整的运动控制系统。 LMD18200 广泛应用 于打印机、机器人和各种自动化控制领域。 主要性能 1 峰值输出电流高达 6A，连续输出电流达 3A； 2 工作电压高达 55V； 3 Low RDS(ON) typically per switch； 4 TTL/CMOS 兼容电平的输入； 5 无 “ shootthrough” 电流； 即无击穿电流。 6 具有温度报警和过热与短路保护功能； 7 芯片结温 能 达 145℃， 当 结温达 170℃时，芯片关断； 8 具有良好的抗干扰性。 典型应用 与引脚 典型应用 l。