一、项目概述
1.1 导言
跟着科技开展的一日千里，日子废物现已成为影响环境，影响人类日子，乃至影响人类生存环境的重要因素。街头巷尾，旅游景点，学校内部处处充满着人类的日子废物，废物桶现已成为人们日常日子中常见的必备用品，每天长千上万个环卫工人，废物收回车辆繁忙在收回处理废物的第一线。收回处理废物是一件费时吃力的作业，每天需消耗很多的人力物力，但是有些废物桶却不必定装满，却也被收回，由此造成了对车辆人员油料的极大糟蹋。尤其是旅游景点，山路之上的废物桶，准确把握这些废物桶的存储情况，关于节约人力物力将具有显着的作用。
在这种需求之下，智能废物桶监测报警体系应运而生。智能废物桶报警体系选用传感器检测废物桶存储情况，并将之传送到废物处理中心，及时把握废物桶存储情况，准确处理废物。首要，废物桶中的智能传感器将检测废物桶的存储情况，假如废物桶现已装满，将经过无线智能模块将废物桶的存储情况发送到废物收回处理中心，废物处理中心再依据情况及时派出人员处理废物，做到实时准确，节约人力物力。
1.2 立异点
(1)运用可再生资源-太阳能作为体系的供电体系，既节能又牢靠。
(2)将语音直接下载到语音贮存电路内方便快捷;
(3)将Zigbee技能运用于废物桶长途报警体系，它能够自组网络。
(4)运用GPRS网络长途传送信息，牢靠快速。
二、需求剖析
2.1 功用要求
智能废物桶长途报警体系首要由RFD(简易功用设备)和FFD(全功用设备)
RFD首要由电源模块、语音模块、体系主控模块、Zigbee模块、传感器模块五大部分组成。
(1)电源模块
体系电源模块有两块蓄电池，一块太阳能接纳板，有阳光时，太阳能接纳板向蓄电池充电，一同为整个电路供给电源，阴天或光线欠好时，蓄电池为整个电路供给电源。
(2)语音模块
语音模块首要由音频下载电路、语音存储电路以及音频功放电路三部分组成。语音模块首要完结以下三种功用：
①能够将语音经过USB下载入存储模块;
②当有人接近必定间隔时，语音模块主动提示;
③当人脱离必定间隔时，语音模块再次发动提示。
本设备经过USB接口将MP3格局的提示音频信息下载至语音存储电路中。经过外放模块进行播报。根据本模块的运用需求，规划选用了侧重于音频信号处理的根据AT32UC3A的EVK110开发板作为开发渠道。
(3)体系主控电路
体系主控电路及按键显现模块首要完结体系顶层的归纳办理、功耗操控和信息存储等功用，进步体系全体的主动化及智能化水平。
本项目选用高功用、低功耗的32位的AVR的AT32UC3A芯片作为体系微操控器，以完结对语音模块﹑zigbee模块﹑gprs模块﹑传感器模块电路的操控。
(4)zigbee模块
zigbee模块首要完结以下两个功用：
①主动查找其他的RFD(简易功用设备)，组成星型网络。
②把RFD信息传送到FFD(全功用设备)。
运用zigbee技能能够快速，准确的把信息传送，节约了设备间的连线。
(5)传感器模块
①检测人扔废物的红外传感器用红外壁障传感器，此传感器对环境光线抗搅扰才能很强、是用一对红外发射管与接纳管完结勘探间隔，发射管发射出高频的红外线信号，当检测到前方有障碍物(反射面)时，红外线反射回来被接纳管接纳，此刻指示灯亮起，经过电路处理后，输出低电平信号，然后触发语音提示体系，提示人们将废物分类，人道正确的废物箱中。经过调理传感器的VR1电位器能够调理检测的间隔。此传感器的首要功用指标如下：
输入电压：4.0V -6.0V
输入电流：小于15mA
输出方法：数字量;(有红外反射信号反响时，输出低平。)
可调间隔：5cm~40cm、活络度高。
可调发射频率：各个模块调理在不同的发射频率，能够一同运用多个模块一同作业，彼此不搅扰。此传感器功用安稳，作业方式简略，是首选挑选。
②废物桶内用传感器
选用OS806对射式红外传感器。OS806传感器有原装进口高发射的砷化镓红外发射管和高活络度的光敏晶体管组成，它是运用被检测物对光束的遮挡，由同步回路选通电路，然后检测物体的有无。而且这种传感器价格便宜，对环境适应性强，十分合适在此体系中运用。
特色：
1、高牢靠性，
2、呼应速度快，光缝0.5mm,槽宽4mm,脚距9mm.
Ⅱ FFD首要由电源模块、zigbee模块、操控体系模块、GPRS模块四大部分组成
GPRS通讯模块
传送间隔远
信息传输安稳
运用移动渠道把区域内废物箱的信息传送到废物站。
本项目体系架构如图1所示：
图1 体系架构图
其间RFD的构架图如图2所示：
图2 RFD架构图
其间FFD的构架图如图3所示：
图3 FFD组织架构图
2.2 功用要求
本项目要到达的功用指标：
(1)在光线足够的情况下，太阳能电池板可在12小时内将两块蓄电池充满电一同对整个电路供电。已充满电的蓄电池可在无光线时，确保废物桶检测报警设备至少正常作业72小时;
(2)经音频功放电路处理，体系可播报符合实际要求的语音作用，杂音搅扰少;
(3)zigbee模块功耗低，反响活络激活发送仅15ms.能够自组网络，能包容200个以上的节点，播送的方式发送信息防止交互应对，而且能够防止信息磕碰。
(4)体系语音存储电路容量大，具有至少存储200多个节点地址信息和200多个废物箱的信息。
三、方案规划
3.1 体系功用完结原理
本规划以AVR的AT32UC3A芯片作为微操控器在此基础上树立FFD和RFD,RFD运用太阳能电池板为整个设备供给电源，在此基础上建立语音模块、zigbee模块、传感器模块等外围电路，构成了根据太阳能废物箱信息体系。当有人丢废物时供给语音提示，并把废物箱内的信息传送给FFD.完结废物箱的无人监管。FFD运用太阳能电池为整个设备供给电源在此基础上建立zigbee模块 GPRS模块等构建起外围电路。进行网络办理，接纳RFF传送来的废物箱信息，并对信息加以剖析，并把剖析好的信息传送到接纳终端设备(手机)。
该体系不只能够节约不行再生资源的运用量，更维护了环境，一同语音提示进步了废物的分类率，直接的进步了废物的收回运用。而且不必要线路衔接节约了设备开支。该体系把信息及时的传送给废物站，不必要派人专门监管，节约了很多的物理人力，并能确保废物箱随时处理。
3.2 硬件渠道选用及资源配置
本体系选用根据高功用、低功耗AT32UC3A芯片的EVK110硬件渠道，首要选用了开发板的USB数据传输、AT32UC3A操控处理、MP3播映器等功用部分。运用其USB接口下载MP3格局的语音报站文件至语音存储模块，并运用MP3播映器播映信息内容，MCU则担任操控整个体系的作业进程。运用支撑zigbee技能和GPRS进行信息的无线传输
3.3 体系软件流程
体系软件流程首要分为FFD主程序流程图和RFD流程图两部分，RFD体系主程序流程图首要完结语传感器信号的接纳、信号剖析、 音文件的传输与保存、语音提示和zigbee模块的激起。FFD主程序流程图首要完结网络办理、信息接纳、信息剖析和GPRS模块的激起。
RFD体系的主流程图如图4所示：
图4 体系主程序流程图
FFD的程序流程图如图5所示：
图5 FFD模块流程图
3.4 体系估计完结成果
根据Zigbee的废物桶长途监控报警体系首要具有以下功用：
(1)体系电源模块有两块蓄电池，一块太阳能接纳板，有阳光时，太阳能接纳板向蓄电池充电，一同供整个电路用电，阴天或光线欠好时，蓄电池为整个电路电源
(2) 当有人接近扔废物时，双语语音播报提示信息;
(3)当废物桶内废物已满时，检测发送模块向信息搜集模块发送信息;
(4)Zigbee网络搜集各个废物桶的存储情况，将信息汇总，经过AVR模块处理，将信息经过GPRS发送出去。
(5)信息处理中心承受发送的信息，把握废物桶存储情况并作出准确处理。
