智能垃圾桶/zh

概述 项目名称：Microduino智能垃圾桶 目的：垃圾桶自动开合 难度：中 耗时：2小时 制作者： 简介: 用距离测量传感器，在可测量的范围内，感受人体的接近动作，将采集到的红外的强弱会影响它自己阻值，从而改变输出的电压值。处理器通过判断输出的电压值，决定垃圾桶是否开启、开启的方向，从而用以接收垃圾。 材料清单 Microduino设备 模块 数量 功能 Microduino-Core/zh 1 核心板 Microduino-USBTTL/zh 1 下载程序 Microduino-BM/zh 1 供电 Microduino-Duo-v/zh 1 连接垃圾桶 Microduino-Sensorhub/zh 1 与传感器和舵机相连 其他设备 名称 数量 功能 舵机（MG996R） 1 开启、关闭垃圾桶 Microduino servo-cin 1 连接舵机和hub板 sharp 2y0a21 1 在10cm~80cm距离检测红外线 电池 1 供电 实验原理 距离测量传感器 sharp 2y0a21型号的测量传感器，为基于PSD的距离传感器。通过自身电路中热电阻感受外接环境中温度的变化阻值，从而改变传感器两端的电压。但是热电阻的感受温度的变化测量距离有一定的范围，sharp 2y0a21型号的测量距离为10~80cm。在0～8cm左右的距离范围内与距离成正比非线性关系，在10～80cm的距离范围内成反比非线性的关系，平均消耗约为30mA，反应时间约为5ms，并且对背景及温度的适应性较强。有效的测量角度大于40度，输出信号为模拟电压。 舵机（MG996R） 舵机是船舶上的一种大甲板机械。舵机的大小由外舾装按照船级社的规范决定，选型时主要考虑扭矩大小。在航天方面，舵机应用广泛。航天方面，导弹姿态变换的俯仰、偏航、滚转运动，都是靠舵机相互配合完成的。舵机在许多工程上都有应用，不仅限于船舶。 舵机主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。其工作原理是由接收机发出讯号给舵机，经由电路板上的 IC判断转动方向，再驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回讯号，判断是否已经到达定位。 MG996R最大旋转角度为180度，在编写程序代码时，旋转的角度范围为（0～180度）。 总体结构 距离测量传感器感应两侧的红外线的强度，将感应到的数值传送到核心芯片上，核心芯片通过处理该数据，确定舵机旋转的角度，从而确定垃圾箱是否开门，如果开门开哪侧的门。因为舵机的旋转角度为0～180度，所以最好将平衡位置放在舵机旋转的角度中间。 垃圾箱安装的原理图 主要传感器 距离测量传感器 距离测量传感器的特性 可测量的范围：10~80cm 消耗电流：标注值30mA 电源电压：4.5V~5.5V 检测到该范围内的红外线的强度，其大小通过电压值表示出来。 MG996R舵机 MG996R舵机的线路说明，如图所示 舵机（MG996R）的特性 旋转角度：180度 工作电压:4.8V-7.2V 空载工作电流: 120mA 堵转工作电流: 1450mA 扭力:4.8V@13kg-cm ，6.0V@15kg-cm Microduino servo-cin的连线管脚 在程序中，定义舵机的引脚，对应Microduino-Sensorhub/zh一个插槽（一个插槽中有两个管脚）中的一个管脚，离板子较远的一端为数字较小的管脚。 文档 调试过程 下载程序: 将Microduino Core、Microduino USBTTL堆叠在一切，如下[图5-1]所示。用数据线将写好的程序通过Microduino USBTTL上传到Microduino Core上。 注意：最好不要将所有模块堆叠在一起之后再上传程序 打开程序，点击程序编译，编译成功后，在【工具】中选择好【端口】、【板】和【处理器】，选择好【板】和【处理器】之后，点击上传即可 板卡的选择 处理器的选择 端口的选择 搭建： 步骤1 将Microduino-Duo-v/zh用螺丝钉固定在垃圾桶上 步骤2 叠加模块,将Microduino-Core/zh、Microduino-USBTTL/zh、Microduino-BM/zh、Microduino-Duo-v/zh、Microduino-Sensorhub/zh模块叠加在一起（无顺序差别） 步骤3 安装测量传感器 将测量传感器安放在垃圾箱的两边，固定时要和垃圾箱的侧壁有一定的夹角（45度左右）。 步骤4 将一字臂安装在垃圾箱的门上 步骤5 连接线路 Microduino-Sensorhub/zh板需要连接的插槽的的引脚说明。 步骤6 模块左边的测量传感器接A0，右边的接A2。舵机和Microduino servo-cin/zh连好后，连接线接到Microduino-Sensorhub/zh板的D4插槽 步骤7 连接垃圾箱门，寻找舵机旋转的中间位置 步骤8 安装舵机 将舵机的旋转轴旋转到中间位置（防止安装上只能向一个方向旋转）。垃圾桶的门为旋转开关，将舵机安放、固定在旋转轴上，让舵机旋转带动垃圾桶门的旋转 步骤9 系统测试 通过数据线连接电脑和USB板的USB接口，测试放在两边的测量传感器，修改程序中舵机的选装的角度，调整舵机旋转的角度和方向，使其可以完成用人体感应控制垃圾桶的打开方向。 调试舵机方向的代码函数为myservo.write()，在函数括号内设定舵机旋转的角度即可。 注意：程序中，更改舵机角度时，不可写成负值。 程序说明 主函数 #define sensor_vol 300  //sensor_vol  core输入（传感器输出）大于这个值：手靠近；小于这个值：没有手  #define servo_vol 93  //舵机旋转到的角度    /*为什么是300？    红外测距传感器输出量为一个0~5V之间的模拟量。测距越近，电压越高。    该模拟量（0~5V）被输入到core模块的A0，A2口（两个模拟输入口）。通过模数转换器（ADC）转换成计算机能识别的量，这个量叫做数字量。数字量为0~1023（5V<-->1023,不同的ADC会有不同的测量范围）      换算关系：          输入电压    |   计算机内部用的数字量          V    |    V*1023/5.      经实测红外传感器的输出电压在    没有手靠近时为0.3V，对应数字量是，0.3*1023/5=61.38    有手靠近时为1.6V，对应数字量是，1.6*1023/5=61.38=327.36    选择两者中间的一个数作为区别有没有手靠近的标准。    思考，如果换成200可以么？试一试  */    int potpin[2] =  {      A0, A2  };  //定义传感器的输入管脚    #include "key.h"    #include <Servo.h> //既然用到了舵机，就要加载舵机的库文件，该库文件里包含了对于舵机的各种操作指令。比如myservo.write()  Servo myservo;  // create servo object to control a servo    int val[2] = {0, 0}; // variable to read the value from the analog pin  //数组，用来存放两个模拟输入口的输入值（已经被转换为0~1023之间的数字值）    boolean sta[2] =  {      false, false  };//状态标志位。false表示盖子合上了，true表示盖子打开了  //之所以要用两个元素是因为盖子可以两面打开    void setup()  {      Serial.begin(9600);//设置串口波特率,用于和电脑进行串口通信      pinMode(potpin[0], INPUT);      pinMode(potpin[1], INPUT);      myservo.attach(4);  //设置舵机控制管脚为D4      myservo.write(servo_vol);                  // //舵机旋转到servo_vol的角度 垃圾桶盖子合上      key_init();  }    void loop()  {      //------0---------------------------------------------------------------      val[0] = analogRead(potpin[0]);            //读入传感器0的输出电压 reads the value of the potentiometer (value between 0 and 1023)        if((val[0] > sensor_vol) && (sta[0] == false)) //当该电压>阈值（有手接近垃圾箱）并且此时盖子是关着的时候，正向打开盖子      {          Serial.println("sta[0]!");          Serial.println("UP");          myservo.write(180);                  // sets the servo position according to the scaled value          sta[0] = true;          delay(1000);      }          if((val[0] < sensor_vol) && (sta[0] == true)) //当该电压<阈值（没有手接近垃圾箱）并且此时盖子是开的时候，合上盖子      {          Serial.println("DOWN");          myservo.write(servo_vol);          sta[0] = false;          delay(1000);      }        /*为什么要加入sta？        loop函数是不断循环执行的。如果只是“手遮住了传感器就转”，那当手一直遮挡住传感器的时候，盖子就会不断得翻转。        所以我们的逻辑必须是“手遮住了传感器”并且“此时盖子是合上的”时候，才转。      */        //------------------------------------      val[1] = analogRead(potpin[1]);            // reads the value of the potentiometer (value between 0 and 1023)        if((val[1] > sensor_vol) && (sta[1] == false))      {          Serial.println("sta[1]!");          Serial.println("UP");          myservo.write(0);                  // sets the servo position according to the scaled value          sta[1] = true;          delay(1000);      }          if((val[1] < sensor_vol) && (sta[1] == true))      {          Serial.println("DOWN");          myservo.write(servo_vol);          sta[1] = false;          delay(1000);      }  }  key.h #include "arduino.h"    boolean key_status[NUM_DIGITAL_PINS];            //按键  boolean key_cache[NUM_DIGITAL_PINS];        //检测按键松开缓存    void key_init()  {      for(int a = 0; a < NUM_DIGITAL_PINS; a++)      {          key_status[a] = LOW;          key_cache[a] = HIGH;      }  }    boolean key_get(int _key_pin, boolean _key_type)  {      key_cache[_key_pin] = key_status[_key_pin];        //缓存作判断用        key_status[_key_pin] = analogRead(_key_pin) > sensor_vol;    //触发时        switch(_key_type)      {      case 0:          if(!key_status[_key_pin] && key_cache[_key_pin])        //按下松开后              return true;          else              return false;          break;      case 1:          if(key_status[_key_pin] && !key_cache[_key_pin])        //按下松开后              return true;          else              return false;          break;      }  }  视频