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引言系统设计 硬件设计软件设计系统功能模块 垃圾识别模块分类判断与控制模块显示与反馈模块系统实现 硬件实现软件实现系统调试与优化结论与展望 1. 引言随着环保意识的提高，垃圾分类已经成为现代社会的重要课题。智能垃圾分类系统通过自动识别垃圾类型并进行分类投放，减少人工操作，提高垃圾分类的效率。STM32作为高效能的微控制器，能够与多种传感器和控制模块配合，完成垃圾分类的自动化处理。本文设计了一款基于STM32的智能垃圾分类系统，系统通过图像识别、传感器数据判断等技术，自动识别垃圾种类，并通过显示屏和语音提示进行反馈。
2. 系统设计 2.1 硬件设计 主控芯片：STM32F103单片机，负责数据处理、控制与通信。图像传感器：通过摄像头捕捉垃圾的图像，进行图像识别。红外传感器或重量传感器：用于判断垃圾的大小和类型，进一步确认垃圾类别。显示屏模块：用于显示垃圾分类结果、系统状态及其他信息。语音模块：在识别垃圾后，通过语音提醒用户垃圾类别和正确投放位置。分类控制模块：包括电机或步进电机控制，控制垃圾桶的开关或将垃圾分类投放到对应的桶中。 2.2 软件设计 图像识别模块：通过摄像头捕捉垃圾的图像，结合简单的图像处理算法进行初步判断，或者利用现有的机器学习模型进行更精确的识别。分类判断模块：根据图像识别和传感器数据判断垃圾类型（如塑料、纸张、有害垃圾等）。控制模块：根据分类结果，启动相应的电机控制装置，将垃圾放入对应的垃圾桶。显示与反馈模块：显示分类结果，并通过语音模块播放提示音，告知用户分类结果。 3. 系统功能模块 3.1 垃圾识别模块 图像识别：通过摄像头获取垃圾的图像信息，并利用图像处理算法对垃圾的外形特征进行分析，识别出垃圾的类型。传感器辅助判断：结合红外传感器或重量传感器进一步确认垃圾的类型和大小，为垃圾分类提供更多数据支持。 3.2 分类判断与控制模块 分类判断：根据识别到的图像数据和传感器数据，系统将垃圾分为不同的类别（如可回收物、不可回收物、有害垃圾等）。控制机制：根据判断结果，启动对应的电机或其他机械装置，确保垃圾投放到正确的分类桶中。 3.3 显示与反馈模块 显示屏：通过LCD或OLED屏显示当前垃圾的分类结果，如“可回收垃圾”、“有害垃圾”等。语音反馈：通过语音模块播放提示音，提醒用户正确分类垃圾。 4. 系统实现 4.1 硬件实现硬件部分包括STM32单片机、图像传感器、传感器模块（红外或重量传感器）、显示屏、语音模块、分类控制电机等。具体连接方式如下：
STM32F103作为主控芯片，连接所有外部模块。图像传感器（如OV7670）连接到STM32，获取图像数据。红外传感器或重量传感器用于辅助判断垃圾的类型，连接到STM32的ADC引脚。显示模块（如LCD）通过I2C接口与STM32连接，显示垃圾分类结果。语音模块（如DFPlayer）连接STM32，播放语音提示。电机控制：使用继电器或H桥电路控制分类垃圾桶的开关。 4.2 软件实现#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "lcd.h"
#include "dfplayer.h"
#define TRIG_PIN GPIO_PIN_0 // Trigger pin for ultrasonic sensor
#define ECHO_PIN GPIO_PIN_1 // Echo pin for ultrasonic sensor
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_USART1_UART_Init(void);
static void MX_ADC_Init(void);
void delay(uint32_t delayTime);
float get_distance(void);
void display_result(char* result);
int main(void) {
HAL_Init();
SystemClock_Config();
MX_GPIO_Init();
MX_USART1_UART_Init();
MX_ADC_Init();
// Initialize LCD and DFPlayer for feedback
LCD_Init();
DFPlayer_Init();
while (1) {
float distance = get_distance();
if (distance < 30) {
display_result("Plastic");
DFPlayer_Play(1); // Play plastic feedback sound
} else if (distance < 60) {
display_result("Paper");
DFPlayer_Play(2); // Play paper feedback sound
} else {
display_result("Non-Recyclable");
DFPlayer_Play(3); // Play non-recyclable feedback sound
}
HAL_Delay(1000);
}
}
float get_distance(void) {
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, TRIG_PIN, GPIO_PIN_SET);
HAL_Delay(10);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, TRIG_PIN, GPIO_PIN_RESET);
uint32_t startTime = HAL_GetTick();
while (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, ECHO_PIN) == GPIO_PIN_RESET);
uint32_t endTime = HAL_GetTick();
return (endTime - startTime) * 0.034 / 2;
}
void display_result(char* result) {
LCD_Clear();
LCD_SetCursor(0, 0);
LCD_Print(result);
}
4.3 软件实现说明 get_distance()：该函数使用超声波传感器测量距离，通过发送触发信号和计算反射信号的返回时间来估算距离。display_result()：该函数将垃圾分类结果显示在LCD屏上。DFPlayer_Play()：该函数控制语音模块播放不同的提示音，提示用户垃圾的分类。⬇帮大家整理了单片机的资料
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系统调试主要包括硬件连接调试和软件调试。对于硬件调试，需要确保传感器的电路连接正确，并且确保传感器能够稳定工作。对于软件调试，需要测试图像识别和传感器数据采集部分的精度和稳定性，保证系统能够根据不同的垃圾类型做出准确分类。
6. 结论与展望基于STM32的智能垃圾分类系统能够实现自动识别垃圾类型并进行分类投放，大大提高了垃圾分类的效率。未来，系统可以进一步优化图像识别算法，引入机器学习技术，实现更加准确的垃圾分类，并能够通过云端平台进行远程监控和管理。
