手把手带做【智能垃圾桶项目】【全套开源】
1.项目介绍
1.1 功能描述
- 当物体接近垃圾桶时,垃圾桶自动打开,并有" 嘀"的一声;当远离垃圾桶后,自动关闭;
- 当按下按键时,垃圾桶也可以自动打开,并有" 嘀"的一声;
- 当感受到震动时,也自动打开,(同上)
- 垃圾桶开时,led1 灯开,led2 灯关;当垃圾桶关时,led1 灯关,led2 灯开
1.2 所需器件
- SG90舵机,超声波模块HC-SR04,震动传感器,蜂鸣器
模块不熟悉没关系,下面的描述和代码都很详细;
2.元器件器件描述
2.1 STC89C51/52
为了快速做出项目,我们一边介绍项目所需元器件,一边写代码,原理类的东西带过一下。
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
这些口请参考你使用的单片机的原理图,不同单片机不一样
比如我使用的单片机
大家根据自己使用的单片机原理图接对应硬件的引脚。
- 代码块
void led1_ON() //led1亮,led2灭
{
led1 = 1;
led2 = 0;
}
void led2_ON() //led2灭,led2亮
{
led1 = 0;
led2 = 1;
}
这两个点灯函数之后也会用到,用来做为开关垃圾桶的标志。
1.2 超声波测距模块
我使用的是HC-SR04
大家在某宝或者某夕夕上面买就ok了,几块钱。
-
接线参考:
-
四个引脚VCC接 5/3.3V,GND 接地。
-
Trig、Echo 两个引脚随便接没有被占用的引脚,我接的是 P1.5 和 P1.6;
sbit Trig = P1^5; //发生超声波 sbit Echo = P1^6; //接收超声波
-
-
超声波测距原理
超声波测距模块是用来测量距离的一种产品,通过发送和收超声波,利用时间差和声音传播速度, 计算出模块到前方障碍物的距离.
配置好引脚后,trig 和 echo 就可以在软件成面,就是通过代码的方式进行操作。
-
怎么发送和接收超声波呢?
- 1、发送波的条件:给trig一个至少10us的高电平,也就是
trig = 1
的状态至少10us;
- 2、已经发送波了的标志(也就是开始计时的标志):Echo信号,自动由低电平跳到高电平,表示开始发送波了;
- 3、当波接触到物体,波会返回过来,当波返回过来被HC-SR01接收到后,Echo信号就会跳转到低电平,表示回来了;
- 4、我们可以利用计数器,以及Echo的信号变化来计算距离;当发出波,Echo第一次变化,启动计数器;当接收到信号,Echo第二次变化,关闭计数器;从而得出来回所需时间。
- 通过时间,音度340m/s,距离 = (速度*时间)/ 2;
- 1、发送波的条件:给trig一个至少10us的高电平,也就是
大家看着看不懂也没关系,我们有代码
- 模块代码介绍
先获取一下延时函数
打开STC-ISP,按照我的操作就ok了
不会用STC-ISP也没关系,直接复制代码一样得
void Delay10us() //@11.0592MHz //发射超声波最短时间
{
unsigned char i;
i = 2;
while (--i);
}
下面是这个器件操作的大头:利用到了定时器/计数器1
定时器/计数器如果不太明白,大家可以参考我之前写的博客:
<定时器中断&外部中断 区别联系-CSDN博客>
- 模块参考代码介绍
sbit Trig = P1^5; //发生超声波
sbit Echo = P1^6; //接收超声波
void Timer1Init() // @11.0592MHz
{
TMOD &= 0x0F; //设置定时器模式 //选择定时器1
TMOD |= 0x10; //与运算,可以参考我另一篇博客(下面会介绍),看不懂也没关系,直接C、V就好
TL1 = 0x00; //设置定时初始值
TH1 = 0x00; //设置定时初始值
//不着急开始计数,寄存器的操作在后面 getDis( )函数
}
void startHC() //发射超声波
{
Trig = 0; //Trig 硬件层面接好后,软件 sbit 了 一个引脚后,就可以直接赋值;
Trig = 1;
Delay10us(); //延时10us,//前面介绍过,直接copy
Trig = 0;
}
float getDis() //获得距离 //这里是难点,根据Echo信号的变化来获取距离
{
float TIME;//时间
TL1 = 0x00; //设置定时初始值
TH1 = 0x00; //设置定时初始值
startHC(); //准备启动
while(Echo==0); //等待高电平,跳出循环
TR1 = 1;
while(Echo==1);//等待低电平,跳出循环
TR1 = 0;
TIME = (TH1 * 256 + TL1)* 1.085; //us
//340m/s == 340 00cm/1000ms == 34cm/ms == 0.034cm/us == 0.017cm/us
//计数器的计数一次最大的时间是71ms,根据公式可以知道,一次计数,超声波最远可以传播12m
return TIME * 0.017; //最大12m来回,器件HC-SR04说明书的测量距离是 2cm-4m;
}
超声波测距模块就这么一些,在后面我们会在垃圾桶上装一共这样的模块,来检查我们的的手离垃圾桶的距离,通过距离来控制下面我们要讲的舵机,通过舵机控制垃圾桶的开关。
2.3 舵机模块
我使用的是SG90
网上都可以买的到的
-
参考接线
-
三个引脚VCC接 5V,GND 接地。舵机需要的电压大一点;
-
PWM信号脚 随便接没有被占用的引脚,我接的是 P1.1;
sbit sg90_con = P1^1; //舵机
-
-
怎么控制舵机呢?
通过PWM信号来控制
-
PWM波的频率不能太高,大约50HZ,即周期=1/频率=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:占空比指的是在一个周期中,高电平状态占整个周期的百分比。
给PWM信号引脚 不同频率的脉冲,便可以调控PWM的占空比;
我们设置20ms为一个周期,0.5ms 为最小单元,定义标识符
int cnt
来计数,没过0.5ms,计数加一cnt++
;这样一来,我们就可以通过标识符来方便的控制舵机旋转角度;
-
模块参考代码介绍
sbit sg90_con = P1^1; //舵机 int jd,jd_bak; //0.5的倍数 //用jd,和jd_bak 标识符来控制舵机旋转角度,jd指的是(角度),jd_bak指的是(之前的角度) //jd_bak的设置,是为了让使各各模块结合在一起后,舵机更加稳定所做出的操作; int cnt; //计数 void Time0Init() //定时器0来配合舵机PWM操作 @11.0592MHz { //最小时间单元0.5ms(人为设置的) //1. 配置定时器0工作模式位16位计时 TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式 //选择定时器1 TMOD |= 0x01; //2. 给初值,定一个0.5出来 TL0=0x33; TH0=0xFE; //3. 开始计时 TR0 = 1; TF0 = 0; //4. 打开定时器0中断 ET0 = 1; //5. 打开总中断EA EA = 1; } void sg90_0_Init() //初始化舵机 { jd = 1; //初始角度是0度(使舵机恢复原始状态),0.5ms,溢出1就是0.5ms,高电平 cnt = 0; sg90_con = 1;//一开始从高电平开始 } void Time0Handler() interrupt 1 //舵机 定时器0-中断 { cnt++; //统计爆表的次数. cnt=1的时候,报表了1 //重新给初值,定时器复位; TL0=0x33; TH0=0xFE; //控制PWM波 if(cnt < jd) //jd是全局变量,比较方便 { sg90_con = 1;//控制舵机PWM信号的高低电平 } else { sg90_con = 0; } if(cnt == 40){//爆表40次,经过了20ms cnt = 0; //40 * 0.5ms = 20ms sg90_con = 1; } }
2.4 震动传感器模块
我用的是SW-18010P
-
引脚介绍
- VCC 和 GND 就不说了,当不震动时,AO 口输出高电平;当产品震动时,AO口输出低电平;DO口在这里不用;
- 我们可以用四角螺丝刀条件传感器的灵敏度;当传感器触发后,开关信号指示灯就会亮起。
-
参考接线
-
AO口可以,随便接没有被占用的引脚,我是将AO口接在P3.2上
sbit vibrate = P3^2;
-
-
为了使程序更加稳定,防高灵敏度误触影响程序运行,我们使用外部中断0,来对震动传感器的触发进行操作
-
模块参考代码介绍
int make_vibrate = 0; //震动标志位(全局)
void EX0_Init() //外部中断初始化
{
//EA = 1;//因为前面以及打开过 EA 中断总开关了,我们这边就把他省略
EX0 = 1; //打开外部中断0 开关
IT0 = 0; //IT0 = 0时 低电平触发
//IT = 1 的话就是下降言触发
}
void Ex0_Handler() interrupt 0 //震动传感器,外部中断0
{
make_vibrate = 1; //震动 标志位改变,进而影响震动传感器的状态;
}
2.5 蜂鸣器模块
我使用的是低电平触发的蜂鸣器,都大差不差,随便到某宝买就行。
-
接线参考
-
VCC GND就不说了,I/O口,随便接没有被占用的引脚,我将 I/O 接在了P2.3
sbit beep = P2^3; // 蜂鸣器 开盖就响
-
蜂鸣器比较简单;
接下来我们把上述各种器件整合,写开盖函数,关盖函数,和main函数;
3.开关盖函数和main
3.1 开关盖函数
直接上代码
void openDustbin() //开盖
{
jd = 3; //90度 1.5ms高电平;根据前面讲得,20ms里面,1.5ms高电平,舵机转90度
if(jd_bak != jd)//当当前设置的角度标志位,与前一个角度标志位不一样时,执行给语句;
//目的解决物体一直放在垃圾桶前面时,舵机抽搐的问题。
{
cnt = 0; //抽搐的原因
beep = 0; //蜂鸣器响一下
Delay150ms(); //响150ms
beep = 1; //蜂鸣器停
Delay1000ms(); //延时1s,开关也要时间
jd_bak = jd;//这一次的角度,变成了下一次的上一次。
}
}
void closeDustbin() //关盖
{
jd = 1; //0度,归位
cnt = 0; //计数的标志位置零
jd_bak = jd;//这一次的角度,变成了下一次的上一次。
Delay150ms();
}
再补几个延时函数
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函数
下面我们写最主要的代码,来调用前面的函数;
- 调节距离函数
void setDis(float distance) //设置想要的距离,物体到达传感器多长距离,触发开盖
{
Delay150ms();//这边加一个延时,目的是怕当物体一直在超声波传感器前面时,传感器启动频繁,导致产生过载;让传感器休息一下;
if(Dis < distance || key1 == 0 || make_vibrate == 1)//小于10cm 或者按下按键key1 开盖
{
led1_ON();//点灯led1,关灯led2,标志,开盖成功!
openDustbin();//开盖函数
make_vibrate = 0; //震动传感器的标志位置零,重新开始
}
else
{
led2_ON();//点灯led2,关灯led1,标志,关盖
closeDustbin(); //关盖函数
//make_vibrate = 0;
}
}
- 在
main()
函数中调用这个函数,通过传参便捷调节触发距离; -
main()
函数
int main()
{
Time0Init(); //初始化定时器
Timer1Init();
EX0_Init(); //外部中断 震动传感器
sg90_0_Init(); //舵机的初始化
while(1)
{
Dis = getDis();
setDis(10); //设置开盖距离参数,
}
}
我们用到了定时器0 控制制舵机PWM,定时器1 计算超声波传播路径,外部中断0 结合了震动传感器文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-794412.html
4.代码整合
#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; //发生超声波
sbit Echo = P1^6; //接收超声波
sbit sg90_con = P1^1; //舵机
sbit vibrate = P3^2;
sbit beep = P2^3; // 蜂鸣器 开盖就响
int jd,jd_bak; //0.5的倍数
int cnt; //计数
int make_vibrate = 0;
float Dis; //超声波距离
void Delay10us() //@11.0592MHz //发射超声波最短时间
{
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 超声波 @11.0592MHz
{
TMOD &= 0x0F; //设置定时器模式 //选择定时器1
TMOD |= 0x10;
TL1 = 0x00; //设置定时初始值
TH1 = 0x00; //设置定时初始值
//不着急开始计数
}
void Time0Init() //舵机定时器0 0.5ms @11.0592MHz
{
//1. 配置定时器0工作模式位16位计时
TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式 //选择定时器1
TMOD |= 0x01;
//2. 给初值,定一个0.5出来
TL0=0x33;
TH0=0xFE;
//3. 开始计时
TR0 = 1;
TF0 = 0;
//4. 打开定时器0中断
ET0 = 1;
//5. 打开总中断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,高电平
cnt = 0;
sg90_con = 1;//一开始从高电平开始
}
void EX0_Init()
{
EX0 = 1;
IT0 = 0; //低电平触发
//1的话就是下降言触发
}
void startHC() //发射超声波
{
Trig = 0;
Trig = 1;
Delay10us();
Trig = 0;
}
float getDis() //获得距离
{
float TIME;//时间
TL1 = 0x00; //设置定时初始值
TH1 = 0x00; //设置定时初始值
startHC(); //准备启动
while(Echo==0); //等待高电平,跳出循环
TR1 = 1;
while(Echo==1);//等待低电平,跳出循环
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来回,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() //开盖
{
jd = 3; //90度 1.5ms高电平
if(jd_bak != jd)
{
cnt = 0; //抽搐的原因
beep = 0;
Delay150ms();
beep = 1;
Delay1000ms();
jd_bak = jd;
}
}
void closeDustbin() //关盖
{
jd = 1; //0度
cnt = 0;
jd_bak = jd;
Delay150ms();
}
void setDis(float distance) //设置距离
{
Delay150ms();
if(Dis < distance || key1 == 0 || make_vibrate == 1)//小于10cm 或者按下按键key1 开盖
{
led1_ON();
openDustbin();
make_vibrate = 0;
}
else
{
led2_ON();
closeDustbin();
//make_vibrate = 0;
}
}
int main()
{
Time0Init(); //初始化定时器
Timer1Init();
EX0_Init(); //外部中断 震动传感器
sg90_0_Init(); //舵机的初始化
while(1)
{
Dis = getDis();
setDis(10); //设置开盖距离参数,
}
}
void Time0Handler() interrupt 1 //舵机 _中断
{
cnt++; //统计爆表的次数. cnt=1的时候,报表了1
//重新给初值
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,经过了20ms
cnt = 0; //当100次表示1s,重新让cnt从0开始,计算下一次的1s
sg90_con = 1;
}
}
void Ex0_Handler() interrupt 0 //震动传感器,外部中断0
{
make_vibrate = 1; //震动 标志位改变
}
主要还是大家要注意接线,代码模块还是比较简单的;
文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-794412.html
到了这里,关于智能垃圾桶项目【课程设计】【全套开源】的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!