一个会说话的智能垃圾桶

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不定期的会发布一些有趣的硬件作品及电路分析、软件源码分享。

相关下载及提问：https://diy.szlcsc.com/p/yehai/tu-xiang-yuan-zhuan-zhi-neng-xiao-ju

 

描述

*  简要介绍作品：
        上海目前正如火如荼的进行垃圾分类。生活在上海区域的人每天扔垃圾都是无比焦虑，要想一想手头的垃圾属于哪一类，如果无法分辨还需要进行上网百度，否则投错不仅会惹来收垃圾的大爷大妈嫌弃有可能还会被罚款。故我想要设计一款智能垃圾桶来减轻人们工作之余的生活负担。
        该智能垃圾桶主要的功能有语音识别，只要朝垃圾桶说出要扔的垃圾名字（比如易拉罐），那么相应的垃圾桶（比如可回收类垃圾桶）就会打开，待通过红外检测垃圾扔入后，执行关门动作。如果垃圾投满了，垃圾桶会发出相应的语音进行提示，需要进行垃圾袋更换及垃圾处理。
        此次设计主要是想做一个单机版，不用通过网络即可以进行语音识别；后期产品的设计方向将会是联网化，这样便能够支持更多的垃圾进行分类提示，同时还可以在垃圾桶里装烟雾等传感器进行垃圾桶内部环境监测。

 

【请在竞赛阶段填写 ↓】
  一、作品详情；
    作品功能：
        功能1：在垃圾桶周边，说出要扔的垃圾名字，垃圾桶自动识别，并打开相应的垃圾桶盖，投递（扔）完毕后，红外对射识别到垃圾进垃圾桶了就会自动关闭。
        功能2：垃圾投递完毕后，如果垃圾桶满了则会通过语音告诉主人垃圾桶满了，需要及时进行清理。
        功能3：当强制投错垃圾桶时，会有语音告诉投递人，扔的垃圾桶不对。
        功能4：可以做有趣的小对话，用一个垃圾桶俘获老婆的心。
        功能5：当说出垃圾名称时，10S没有投递垃圾，垃圾桶自动关闭，并会谴责你。
    作品研发背景：
        背景1：方便人们进行垃圾分类，保护环境。
    作品应用前景：
        前景1：各大城市已经陆续开始垃圾分类，前期各种奇奇怪怪的垃圾分类把人搞得晕头转向，有了这个智能垃圾桶便可以轻而易举解决这个问题。
        前景2：在公众场合，有些人胡乱扔垃圾，有了智能垃圾桶，就能够解决公众场合不垃圾分类的情况。
    作品卖相： 详见以下作品展示
    作品实现原理：
           语音识别原理：单机版使用LD3320内置50个垃圾名称，LD3320内部会将语音识别成相应的垃圾编号传给单片机；联机版：通过语音收集压缩芯片收集语音数据，通过WiFi模块将语音数据发送到后台，后台进行解析回传给单片机。
           垃圾桶传动机构原理：垃圾桶开盖和关盖的两个位置有两个限位开关，当触碰到便会有相应的信号停止电机或开启电机。
           垃圾桶投递垃圾及垃圾满原理：垃圾桶内有红外对射，当垃圾桶满时会将垃圾桶的红外对射遮挡住，超多一定时间后就判别为垃圾桶满；当红外被遮挡1S后又恢复，说明是进行正常的垃圾投递动作；如果长时间红外没有被遮挡便说明没有垃圾投入，进行超时关盖。
  二、描述作品所面临的挑战及所解决的问题；
    挑战1：垃圾桶播放自身声音时，会将声音重新输入到语音识别芯片中，造成误触发。
    解决1：
            方案一：通过结构使声音尽可能少的回传到语音识别芯片的mic里，（喇叭和MIC的朝向不一致即可），减小声音，降低语言识别灵敏度；
            方案二：识别结束后，播放语音时关闭语音识别，播放结束后开启语音识别。
            选择方案一，因为实现较为简单，目前工作较忙，先解决从无到有的问题，之后有空的在进行优化。
    挑战2：电机控制可自动翻盖的垃圾桶（并固定红外对射和限位开关）的制作对于一个手残党来说是什么困难的
    解决1：
            方案一：使用模拟的方式，通过手动按限位开关来替代翻盖触碰限位开关来模拟关盖子，开盖子也是同理；使用电机的正转反转来模拟开门和关门。
            方案二：使用纸盒和粘贴的方式做一个简陋版的垃圾桶。
            选择方案二，实际的成品应该是要有4个垃圾桶的，分别是干垃圾、湿垃圾、可回收垃圾、有害垃圾，但是由于手残就只做了两个垃圾桶，暂时用于演示，后续补全。

 

*  三、描述作品硬件、软件部分涉及到的关键点；
    硬件关键点
            关键点1：总体设计框图及选型

        关键点2：SYN6288串口电路（之前做过相关电路，觉得很熟了，没看手册，结果栽了）

        SYN6288很特殊，需要将正常的数据经过反相才行。
        规格书图片

     软件关键点
        关键点1：LD3320程序移植不经要修改IO引脚，还需要根据硬件电路进行修改LD3320的始终输入频率。

        以上是LD3320官方参考程序，上面红框官方参考程序使用的是22好像，这里我使用的硬件是8MHz有源晶振，故更改为8.
    关键点2：SYN6288的声音控制
        声音的控制需要大小合适，否则容易串到语音识别咪头里，我这里使用的是固定声音大小。

    关键点3：SYN6288的播放忙闲判断来开启和关闭语音识别，
        此次方案没有使用判忙来做开启和关闭，是使用控制声音大小来做。
        判忙：手册查询

 

  四、作品材料清单；
    板卡BOM清单（主要器件，其余阻容省略，参考原理图）
        
垃圾桶其余清单：
        喇叭：3W 4R（3瓦4欧）喇叭 迷你功放专用，可以通过调整功放电路选择功率更大的喇叭
        电机：玩具车电机，无参数，选择电机注意要符合TB6612的参数
        限位开关：20*6.4*11 行程限位开关 （每个桶2个 X 4个桶）
        红外对射：vmc_led_0420_V1.1（P） 4对
  五、作品图片上传；（PCB上须有大赛logo标识并拍照上传，若无视为放弃参赛）
        PCB裸板：

        PCB焊接成板：

垃圾桶整体：本来应该要设计4个垃圾桶的，但是对于我这个手残党来说困难太大了，所以就只做了两个垃圾桶，暂时用来演示

*  六、演示您的作品并录制成视频上传；（视频内容须包含：作品介绍；功能演示；性能测试；PCB上大赛logo标识特写镜头，若无视为放弃参赛）
功能介绍：https://www.bilibili.com/video/av68454810
智能垃圾桶之垃圾回收及彩蛋功能：https://www.bilibili.com/video/av68456218
智能垃圾桶之超时投放垃圾：https://www.bilibili.com/video/av68456509
智能垃圾桶之垃圾桶满识别功能：https://www.bilibili.com/video/av68455962

 

七、开源文档。
        LD3320相关资料：http://www.waveshare.net/wiki/LD3320_Board
        原理图：详见项目附件   smartbin_v0.71_190919.pdf
        PCB：PCB为0.70版本  TOP（截图显示可能不够清晰，可见附件TOP 和 BOTTOM文件）

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