基于安卓智能車載垃圾桶手機(jī)APP實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究,大學(xué)論文

基于安卓智能車載垃圾桶手機(jī)APP實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究,大學(xué)論文內(nèi)容摘要：本文基于Androidstudio設(shè)計(jì)智能車載垃圾桶手機(jī)APP實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。垃圾桶內(nèi)裝有STC89C52單片機(jī)，單片機(jī)連有數(shù)個(gè)傳感器，實(shí)現(xiàn)了垃圾滿溢監(jiān)測(cè)提醒；桶內(nèi)氣味監(jiān)測(cè)提醒；桶內(nèi)積液監(jiān)測(cè)提醒；啟用紫外線殺菌消毒等功能，有效解決了汽車車主們對(duì)車載垃圾桶的智能化需求問(wèn)題。本文關(guān)鍵詞語(yǔ)：智能；車載垃圾桶；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；APP;隨著我們國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技技術(shù)的進(jìn)步，智能家居的時(shí)代已悄然到來(lái)，人們對(duì)生活品質(zhì)有了更高層次要求[1].很多車主喜歡裝備車載迷你垃圾桶，方便乘客在車上丟垃圾，以保衛(wèi)道路環(huán)境和車內(nèi)衛(wèi)生，建設(shè)文明城市。但當(dāng)前的車載垃圾桶還存在著很多問(wèn)題。〔1〕無(wú)法提醒車主及時(shí)處理桶內(nèi)已積滿的垃圾而導(dǎo)致垃圾發(fā)酵，引起車內(nèi)環(huán)境污染；〔2〕一些吸煙者可能會(huì)將未熄滅的煙頭直接扔入垃圾桶內(nèi)，假如里面有易燃的垃圾，可能留下火災(zāi)隱患；〔3〕乘客可能會(huì)在車載垃圾桶的底部留下一定的積液，如得不到及時(shí)處理，垃圾會(huì)產(chǎn)生異味、滋生細(xì)菌；〔4〕車載垃圾桶不能自動(dòng)殺菌消毒，總體問(wèn)題是缺乏智能化統(tǒng)一設(shè)計(jì)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)對(duì)于智能垃圾桶的研究不僅局限在大型公共垃圾桶的智能化集中管理、居家辦公等室內(nèi)智能垃圾桶，也漸漸關(guān)注到汽車等小型空間垃圾桶的智能化問(wèn)題上。本文設(shè)計(jì)的智能車載垃圾桶實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能有效解決車載垃圾桶的智能化問(wèn)題。1硬件構(gòu)造設(shè)計(jì)車載智能垃圾桶以STC89C52單片機(jī)[2]最小開(kāi)發(fā)板作為主控制器，添加光敏傳感器、紅外傳感器、氣味傳感器和藍(lán)牙等硬件。硬件系統(tǒng)工作流程如下：〔1〕當(dāng)車載垃圾桶上電后，系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)，開(kāi)啟光敏傳感器及氣味傳感器；〔2〕車載垃圾桶上的氣味檢測(cè)模塊會(huì)進(jìn)行氣味檢測(cè)，假如出現(xiàn)異味或者煙霧，則蜂鳴器會(huì)發(fā)出鳴笛聲報(bào)警，提醒車主清理垃圾、解決存在的安全隱患；〔3〕車載垃圾桶上的光感應(yīng)模塊會(huì)檢測(cè)車載垃圾桶內(nèi)的垃圾能否滿溢，假如滿溢，則會(huì)通過(guò)蜂鳴器發(fā)出連續(xù)的滴滴聲警報(bào)，提醒車主需要清理桶內(nèi)的垃圾；〔4〕當(dāng)車載垃圾桶底部有一定量的積液時(shí)，底部積液監(jiān)測(cè)模塊會(huì)被接通，蜂鳴器被開(kāi)啟，發(fā)出間斷的滴滴聲警報(bào)。2軟件構(gòu)造設(shè)計(jì)智能車載垃圾桶APP主要根據(jù)硬件構(gòu)造功能來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，系統(tǒng)包括4個(gè)主要功能模塊：溢滿監(jiān)測(cè)報(bào)警模塊，異味監(jiān)測(cè)報(bào)警模塊，積液監(jiān)測(cè)報(bào)警模塊，紫外線殺菌模塊和3個(gè)連接設(shè)置模塊：藍(lán)牙通信模塊，白燈設(shè)置模塊和報(bào)警設(shè)置模塊。APP的主界面添加了十二個(gè)按鈕來(lái)控制單片機(jī)的主要功能，藍(lán)牙模塊主要控制APP和單片機(jī)之間的通訊。APP實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)造如此圖1所示。3實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)APP主要模塊設(shè)計(jì)3.1溢滿監(jiān)測(cè)報(bào)警模塊圖1:智能垃圾桶APP實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)造圖溢滿監(jiān)測(cè)報(bào)警模塊主要分為三個(gè)部分：光感應(yīng)模塊、蜂鳴器報(bào)警模塊和手機(jī)APP控制模塊的開(kāi)啟、關(guān)閉。這三個(gè)部分詳細(xì)描繪敘述如下：3.1.1光感應(yīng)模塊光感應(yīng)模塊由光敏電阻傳感器[3]模塊和小聚光燈構(gòu)成。光敏電阻是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻，其電阻值與入射光的強(qiáng)弱相關(guān)：入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。將小聚光燈和光敏電阻分別裝在車載垃圾桶的兩側(cè)。小聚光燈接通電源以后會(huì)發(fā)亮，光敏電阻則會(huì)感受小聚光燈的光，保持一個(gè)正常狀態(tài)，但當(dāng)桶內(nèi)的垃圾擋住了由小聚光燈的光，則光敏電阻會(huì)感遭到無(wú)光狀態(tài)，把接遭到的信息傳送給主控模塊〔STC89C52〕。通過(guò)蜂鳴器發(fā)出連續(xù)的滴滴聲報(bào)警提醒。光敏電阻傳感器模塊的輸出與STC89C52單片機(jī)的P2口的P2^3引腳相連接，當(dāng)光敏電阻傳感器模塊輸出為高電平常，即P2^3引腳為高電平常，且處于定時(shí)掃描時(shí)間內(nèi)，程序控制打開(kāi)蜂鳴器。3.1.2蜂鳴器報(bào)警模塊當(dāng)監(jiān)測(cè)到車載智能垃圾桶內(nèi)的垃圾滿溢時(shí)，通過(guò)STC89C52單片機(jī)上蜂鳴器發(fā)出連續(xù)的滴滴聲警報(bào)，提醒車主清理垃圾。當(dāng)P2^3引腳處于高電平常，并且在定時(shí)掃描時(shí)間內(nèi)，則蜂鳴器打開(kāi)。3.1.3手機(jī)APP控制模塊的開(kāi)啟和關(guān)閉車主可通過(guò)智能車載垃圾桶APP打開(kāi)溢滿監(jiān)測(cè)提醒模塊，溢滿監(jiān)測(cè)提醒模塊便可進(jìn)入工作狀態(tài)，而且處于間斷工作，每次工作狀態(tài)會(huì)持續(xù)10s,當(dāng)車主聽(tīng)到蜂鳴器發(fā)出連續(xù)的滴滴聲警報(bào)時(shí)，車主可通過(guò)智能車載垃圾桶APP關(guān)閉該模塊。3.2異味監(jiān)測(cè)報(bào)警模塊該模塊主要采用MQ135空氣質(zhì)量傳感器，該傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫〔SnO2〕這種傳感器主要運(yùn)用于家庭和環(huán)境的有害氣體[4]探測(cè)裝置，適用于氨氣，芳香族化合物，硫化物，苯系蒸汽，煙霧等有害氣體的探測(cè)。傳感器的模擬量輸出電壓和氣味濃度知足正相關(guān)系數(shù)。同時(shí)它具有對(duì)硫化物，苯系蒸汽，煙霧等有害氣體具有較高的靈敏度，具有較長(zhǎng)時(shí)間的使用壽命以及可靠的穩(wěn)定性，并且具有快速響應(yīng)恢復(fù)特性。氣味傳感器能夠監(jiān)測(cè)到垃圾腐爛所發(fā)出的刺鼻的硫化氫氣體，其傳感器原件上涂有一層對(duì)硫化氫氣體極為敏感的材料，當(dāng)垃圾散發(fā)的氣味超過(guò)預(yù)設(shè)的上限后，該材料會(huì)發(fā)生物理上電阻阻值的變化，引起電路中電平的變化。單片機(jī)檢測(cè)到該電平變化后，便可做出相應(yīng)的反響。表1:紫外線LED燈詳細(xì)信息表2:藍(lán)牙模塊硬件接口講明表MQ135空氣質(zhì)量檢測(cè)傳感器具有如下特點(diǎn)：〔1〕具有信號(hào)是輸出指示燈指示；〔2〕雙路信號(hào)輸出；〔3〕TTL輸出有效電平為低電平；〔4〕具有長(zhǎng)期使用壽命和可靠的穩(wěn)定性。MQ135空氣質(zhì)量檢測(cè)傳感器的工作電壓為2.5V-5.0V,產(chǎn)品尺寸為10.mm*21.0mm,固定孔尺寸為20mm.通過(guò)使用MQ135空氣質(zhì)量傳感器能夠?qū)崟r(shí)地對(duì)垃圾桶內(nèi)異味濃度和煙霧濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)垃圾桶內(nèi)異味濃度和煙霧濃度到達(dá)預(yù)設(shè)上限值時(shí)，蜂鳴器開(kāi)場(chǎng)響應(yīng)，發(fā)出間斷的滴滴聲警報(bào)，提醒車主。車主可通過(guò)手機(jī)APP控制模塊的開(kāi)啟和關(guān)閉。當(dāng)氣體檢測(cè)傳感器的感應(yīng)到垃圾桶內(nèi)氣味或煙霧濃度超過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí)，P2^2會(huì)輸出高電平〔P2^2=1〕給主控制模塊--52單片機(jī)，之后主控模塊便會(huì)啟動(dòng)蜂鳴器，蜂鳴器會(huì)發(fā)出間斷的滴滴聲警報(bào)，提醒車主檢查垃圾桶，解決可能存在的安全隱患。3.3積液監(jiān)測(cè)報(bào)警模塊將連接單片機(jī)的兩根導(dǎo)線的接頭分別置于車載垃圾桶內(nèi)底部?jī)啥耍偃畿囕d垃圾桶底部有一定量的積液存在，則這兩根導(dǎo)線會(huì)接通，致使電路發(fā)生短路，蜂鳴器會(huì)響應(yīng)，發(fā)出鳴笛聲警報(bào)提醒。車主可通過(guò)手機(jī)APP控制模塊的開(kāi)啟和關(guān)閉。3.4紫外線殺菌模塊紫外線波長(zhǎng)在240~280nm范圍內(nèi)最具殺毀壞細(xì)菌病毒中的DNA〔脫氧核糖核酸〕或RNA〔核糖核酸〕的分子構(gòu)造[4],造成生長(zhǎng)性細(xì)胞死亡和〔或〕再生性細(xì)胞死亡，到達(dá)殺菌消毒的效果。紫外線光不是紫光，肉眼可見(jiàn)光少，對(duì)人的眼睛傷害較小，少了較多干擾紫光，熒光效果好，加強(qiáng)了殺菌能力。通過(guò)藍(lán)牙連接手機(jī)APP,控制紫外消毒殺菌模塊，對(duì)車載智能垃圾桶桶內(nèi)進(jìn)行紫外殺菌。紫外線殺菌消毒模塊詳細(xì)信息如表1所示：特點(diǎn)：〔1〕波長(zhǎng)越低，亮度越低，熒光效果反射越強(qiáng)烈，殺菌效果較好；〔2〕紫外線光不是紫光，肉眼可見(jiàn)光少，對(duì)人的眼睛傷害較??；〔3〕少了較多干擾紫光，熒光效果好，加強(qiáng)了殺菌能力。紫外線殺菌消毒模塊使用光宏3W紫外LED燈，電壓3.2V-3.8V,電流350-700mA,波長(zhǎng)365-700nm,光通量120-160mW,焊接溫度260度，焊接時(shí)間3S,工作溫度小于60度。該模塊既要與單片機(jī)相連，又要與手機(jī)APP進(jìn)行藍(lán)牙匹配。藍(lán)牙模塊與單片機(jī)連接詳細(xì)情況為用連接線連接P3口和電源，紫外燈連接電源與P2口。3.5藍(lán)牙通信模塊智能車載垃圾桶通過(guò)手機(jī)APP軟件連接STC89C52單片機(jī)的藍(lán)牙模塊，控制滿溢提醒模塊、紫外消毒模塊等的開(kāi)啟和關(guān)閉。該模塊采用CRS藍(lán)牙芯片--SH-HC-06藍(lán)牙模塊。主要用于短距離數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸，傳輸距離小于或等于30米，供電電源3.3V,并且支持UART接口[5].其模塊優(yōu)點(diǎn)：成本比擬低，體積很小，接受和發(fā)送數(shù)據(jù)靈敏性高，性價(jià)比高。其接口講明如表2所示。4總結(jié)該智能車載垃圾桶采用了STC89C52單片機(jī)作為主控模塊，結(jié)合MQ135空氣質(zhì)量傳感器傳感器、光敏傳感器、紫外LED燈、HC-06藍(lán)牙模塊等組成整個(gè)硬件系統(tǒng)，用戶通過(guò)安卓開(kāi)發(fā)的智能車載垃圾桶APP實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程交互與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。垃圾桶在沒(méi)有APP控制的時(shí)候具有獨(dú)立的中斷復(fù)位功能，自成系統(tǒng)。做到了無(wú)人控制便能自個(gè)完成溢滿監(jiān)測(cè)提醒，積液監(jiān)測(cè)提醒，異味監(jiān)測(cè)提醒三大主要模塊，而紫外線殺菌消毒模塊則由用戶通過(guò)APP來(lái)控制。整個(gè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)過(guò)分為四步：〔1〕硬件部分工作電路的設(shè)計(jì)；〔2〕程序流程總圖的設(shè)計(jì)；〔3〕APP的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)代碼的燒寫(xiě)；〔4〕調(diào)試與測(cè)試。本系統(tǒng)有效解決了汽車車主們對(duì)車載垃圾桶的智能化需求問(wèn)題，但無(wú)論從系統(tǒng)與用戶的交互還是本身的智能化來(lái)看，都需要不斷改良和優(yōu)化，以知足用戶的更多需求。以下為參考文獻(xiàn)[1]李祥瑞。淺析我們國(guó)家智能家居的發(fā)展前景[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2020,17〔09〕：236+238.[2]程國(guó)