CN110442063A - 一种低功耗智能垃圾桶控制***及控制方法 - Google Patents
一种低功耗智能垃圾桶控制***及控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种低功耗智能垃圾桶控制***及控制方法,涉及垃圾桶技术领域。包括声音检测模块、桶盖按键控制模块、电源模块、主控模块、红外检测模块、桶盖启闭驱动模块和状态指示模块,电源模块分别与声音检测模块、桶盖按键控制模块、红外检测模块、桶盖启闭驱动模块、主控模块的电源接口连接,声音检测模块、桶盖按键控制模块、红外检测模块分别连接在主控模块的输入端,桶盖启闭驱动模块、状态指示模块连接在主控模块的输出端。本发明实现智能控制的同时,通过声音检测调整***休眠(省电)时间和红外检测模块等传感器的启用频率,长期无人使用可达到完全休眠的省电状态。从而达到极大降低智能垃圾桶功耗的目的。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾桶技术领域,具体为一种低功耗智能垃圾桶控制***及控制方法。
背景技术
随着智能环卫设备的推广,各种智能垃圾桶纷纷上市。目前市场上的多数红外线感应垃圾桶或功能单一且耗电量大,干电池很快就要更换,锂电池等充电电池也需要频繁充电,极大的影响了用户使用体验。稍微增加一些功能,其电路功耗往往是迅猛增加。垃圾桶控制电路的功能与功耗兼顾是一个令技术人员头疼的难题,极大的影响了用户使用体验,也限制了现有垃圾桶控制电路的功能扩展。
发明内容
本发明的其中一个目的是提供低功耗智能垃圾桶控制***,该控制***设计合理、稳定性高,并能够在满足智能控制的前提下,达到降低垃圾桶功耗的目的。
实现上述目的的技术方案是:一种低功耗智能垃圾桶控制***,其特征在于:包括声音检测模块、桶盖按键控制模块、电源模块、主控模块、红外检测模块、桶盖启闭驱动模块和状态指示模块,电源模块分别与声音检测模块、桶盖按键控制模块、红外检测模块、桶盖启闭驱动模块、主控模块的电源接口连接,声音检测模块、桶盖按键控制模块、红外检测模块分别连接在主控模块的输入端,桶盖启闭驱动模块、状态指示模块连接在主控模块的输出端。
进一步地,主控模块为PIC16LF单片机,主控模块内设置有初始值为0的计数器,并开启了内部看门狗定时器WDT中断。
进一步地,电源模块包括锂离子电池、线性稳压器U3、电容C3、C4、C6、电阻R4,锂离子电池负极、电容C3、C4、C6、电阻R4的一端并接后接地,电容C6的另一端以及锂离子电池正极均连接线性稳压器U3的1脚,线性稳压器U3的2脚接地,电阻R4的另一端连接分别连接线性稳压器U3的1、3脚,电容C4的另一端连接线性稳压器U3的4脚,电容C4的另一端连接线性稳压器U3的5脚,线性稳压器U3的5脚分别与声音检测模块、桶盖按键控制模块、红外检测模块、桶盖启闭驱动模块、主控模块的电源接口连接。
进一步地,所述红外检测模块包括三极管Q1、三极管Q2、红外发射管IR1、红外接收头VS、电容C9、电阻R5、R6、R7、R11、所述电阻R11的一端连接主控模块的10脚,电阻R6的一端连接主控模块的9脚,电阻R11的另一端连接三极管Q1的B极,电阻R6的另一端连接三极管Q2的B极,三极管Q1的E极连接电源模块,三极管Q1的C极连接三极管Q2的E极,三极管Q2的C极依次串接红外发射管IR1、电阻R5并接地,电阻R7的一端连接三极管Q1的C极,电阻R7的另一端分别连接电容C9的一端、红外接收头VS的3脚,电容C9的另一端连接红外接收头VS的2脚并接地,所述红外接收头VS的1脚连接主控模块的8脚。
进一步地,所述桶盖启闭驱动模块包括电阻R9、三极管Q3、电容C1、C8、H桥马达驱动芯片U5,所述电阻R9的一端连接主控模块的5脚、另一端连接三极管Q3的B极,三极管Q3的E极连接电源模块,三极管Q3的C极连接H桥马达驱动芯片U5的5脚,H桥马达驱动芯片U5的5脚同时还连接电容C8并接地,H桥马达驱动芯片U5的4脚连接主控模块的6脚,H桥马达驱动芯片U5的3脚连接主控模块的7脚,H桥马达驱动芯片U5的2脚连地,电容C1的两端连接在H桥马达驱动芯片U5的1脚、6脚之间。
进一步地,所述声音检测模块包括驻极体电容麦克风MIC 、电阻R1、电容C2,驻极体电容麦克风MIC的2脚接地,驻极体电容麦克风MIC的1脚分别连接电阻R1、电容C2的一端,电阻R1的另一端连接电源模块,电容C2的另一端连接主控模块的11脚。
进一步地,桶盖按键控制模块包括常开型按键KEY1和电阻R2,常开型按键KEY1的一端接地、另一端分别连接电阻R2的一端、主控模块的2脚,电阻R2的另一端连接电源模块。
进一步地,所述状态指示模块包括一个红色LED灯、绿色LED灯和两个限流电阻R14、R15,红色LED灯、绿色LED灯的负极端并接并接地,红色LED灯的正极与电阻R14串接后连接主控模块的4脚,绿色LED灯的正极与电阻R15串接后与主控模块的3脚连接。
本发明的另一个目的是提供一种低功耗智能垃圾桶的控制方法,包括如下步骤:
S1、***初始化;
S2、***除声音检测模块外,均进入休眠模式;
S3、声音检测模块持续检测,如果检测到声音信号则转至步骤S4,如果未检测到声音信号则转至步骤S2;
S4、通过主控模块的INT外设中断引脚唤醒主控模块,启用看门狗定时器中断,并对主控模块内的计数器清零,将看门狗定时器重设为初始值;
S5、主控模块检测是否启用看门狗定时器中断,若是则转至步骤S6、若不是则转至步骤S2;
S6、在一个休眠周期结束后唤醒看门狗;
S7、主控模块检测桶盖按键控制模块是否触发,若触发,则转至步骤S8,若未触发转至步骤12;
S8、状态指示模块的红色LED灯亮、控制桶盖启闭驱动模块驱动垃圾桶盖打开;
S9、***除声音检测模块外,均再次进入休眠模式;
S10、在一个休眠周期结束后看门狗再次唤醒;
S11、主控模块检测桶盖按键控制模块是否触发,若触发,则转至步骤S16,若未触发转至S9;
S12、启动红外检测模块,若检测到人体接近转至步骤S13、若未检测到人体接近转至步骤18;
S13、控制状态指示模块的红色LED灯亮,并通过桶盖启闭驱动模块驱动垃圾桶盖打开;
S14、***延时3秒;
S15、红外检测模块启动,若检测到人体接近转至步骤S14、若未检测到人体接近转至步骤16;
S16、控制桶盖启闭驱动模块驱动垃圾桶盖关闭,状态指示模块的绿色LED灯亮、红色LED灯关;
S17、延时1秒后,关闭绿色LED灯和红外检测模块6,并转至步骤S2;
S18、主控模块内的计数器加1;
S19、主控模块检测计数器的数值是否大于1000,若是则转至步骤S20,若不是,则转至步骤S2;
S20、主控模块检测看门狗定时器设定值是否到达允许设定的最大值,若是转至步骤S21,若不是则转至步骤S22;
S21、关闭看门狗中断、并控制***除声音检测模块外,均进入休眠模式;
S22、看门狗定时器设定值加倍、并转至步骤S2。
进一步地,休眠模式包括主控模块进入休眠模式、关闭红外检测模块电源控制三极管Q1、关闭桶盖启闭驱动模块电源控制三极管Q3、关闭状态指示模块输出。
本发明的有益效果:
本发明实现智能控制的同时,通过声音检测调整***休眠(省电)时间和红外检测模块等传感器的启用频率,长期无人使用可达到完全休眠的省电状态。从而达到极大降低智能垃圾桶功耗的目的。
红外检测模块的红外发射管IR1和红外接收头VS的供电电源都由主控模块通过三极管Q1来控制通断,桶盖启闭驱动模块的H桥马达驱动芯片U5的供电电源都由主控模块通过三极管Q3来控制通断,有效减少红外接收头和H桥马达驱动芯片在待机时的电流损耗。
附图说明
图1为本发明的原理框图;
图2为发明的电路图;
图3为本发明的流程图;
图4为垃圾桶的结构示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种低功耗智能垃圾桶控制***及控制方法,用于在实现智能控制的同时,降低智能垃圾桶功耗的目的。
图4为垃圾桶的简要结构示意图,具体包括有桶体1以及连接在桶体1上的桶盖2,桶体1内安装有驱动桶盖2开关的桶盖启闭电机3,桶盖启闭电机3驱动桶盖2开关为现有成熟技术,具体结构不再赘述,桶盖2外周的桶体1上还安装有声音检测模块4、桶盖按键控制模块5、红外检测模块6、状态指示模块7,桶体1内安装有电源模块8、主控模块9、桶盖启闭驱动模块10,桶体1上可以设置安装槽、并将电源模块8、主控模块9、桶盖启闭驱动模块10的安装槽内。
如图1所示,低功耗智能垃圾桶控制***包括声音检测模块4、桶盖按键控制模块5、电源模块8、主控模块9、红外检测模块6、桶盖启闭驱动模块10和状态指示模块7,电源模块8分别与声音检测模块4、桶盖按键控制模块5、红外检测模块6、桶盖启闭驱动模块10、主控模块9的电源接口连接,声音检测模块4、桶盖按键控制模块5、红外检测模块6分别连接在主控模块9的输入端,桶盖启闭驱动模块10、状态指示模块7连接在主控模块9的输出端。
主控模块9为型号为PIC16LF单片机、主控模块9内设置有初始值为0的计数器,并开启了内部看门狗定时器WDT中断和INT外设中断引脚。
电源模块8括锂离子电池BAT、稳压器U3、电容C3、C4、C6、电阻R4,锂离子电池负极、电容C3、C4、C6、电阻R4的一端并接后接地,电容C6的另一端以及锂离子电池正极均连接线性稳压器U3的1脚,线性稳压器U3的2脚接地,电阻R4的另一端连接分别连接线性稳压器U3的1、3脚,电容C4的另一端连接线性稳压器U3的4脚,电容C4的另一端连接线性稳压器U3的5脚,线性稳压器U3的5脚分别与声音检测模块4、桶盖按键控制模块5、红外检测模块6、桶盖启闭驱动模块10、主控模块9的电源接口连接。
电源模块的工作原理为:U3为低压差线性稳压器LDO,将电池BAT电源转化为标准DC3.3V电源,电容C4用于参考消噪,电容C6用于输入滤波,电容C3用于输出滤波,R4电阻用作使能信号下拉。
红外检测模块6包括三极管Q1、三极管Q2、红外发射管IR1、红外接收头VS、电容C9、电阻R5、R6、R7、R11,所述电阻R11的一端连接主控模块9的10脚,电阻R6的一端连接主控模块9的9脚,电阻R11的另一端连接三极管Q1的B极,电阻R6的另一端连接三极管Q2的B极,三极管Q1的E极连接电源模块,三极管Q1的C极连接三极管Q2的E极,三极管Q2的C极依次串接红外发射管IR1、电阻R5并接地,电阻R7的一端连接三极管Q1的C极,电阻R7的另一端分别连接电容C9的一端、红外接收头VS的3脚,电容C9的另一端连接红外接收头VS的2脚并接地,所述红外接收头VS的1脚连接主控模块的8脚。
红外检测模块的工作原理:主控模块9通过R11电阻驱动三极管Q1通断,当三极管Q1接通时,红外检测模块6得电并开始工作;主控模块9以38KHz频率通过电阻R6驱动三极管Q2通断,使红外发射管IR1发射38KHz的红外波,电阻R5为红外发射管IR1的限流电阻;红外波经过人体反射被红外接收头VS感应,并通过红外接收头的1脚向主控模块9进行信号反馈,电容C9用于信号滤波,以上一次检测完成。
桶盖启闭驱动模块10包括电阻R9、三极管Q3、电容C1、C8、H桥马达驱动芯片U5,所述电阻R9的一端连接主控模块的5脚、另一端连接三极管Q3的B极,三极管Q3的E极连接电源模块,三极管Q3的C极连接H桥马达驱动芯片U5的5脚,H桥马达驱动芯片U5的5脚同时还连接电容C8并接地,H桥马达驱动芯片U5的4脚连接主控模块的6脚,H桥马达驱动芯片U5的3脚连接主控模块的7脚,电容C1的两端连接在H桥马达驱动芯片U5的1脚、6脚之间,桶盖启闭电机3连接在电容C1的两端。
桶盖启闭模块的工作原理:当桶盖需要开启或关闭时主控模块9通过电阻R9驱动三极管Q3来控制H桥马达驱动芯片U5的供电使芯片得电,电容C8用于H桥马达驱动芯片U5的电源滤波;H桥马达驱动芯片U5直接驱动桶盖启闭电机3,主控模块9通过驱动H桥马达驱动芯片U5的3脚和4脚来实现桶盖启闭电机3的正转、反转、停止三种动作,电容C1用于桶盖启闭电机3驱动滤波。
声音检测模块4包括驻极体电容麦克风MIC 、电阻R1、电容C2,驻极体电容麦克风MIC的2脚接地,驻极体电容麦克风MIC的1脚分别连接电阻R1、电容C2的一端,电阻R1的另一端连接电源模块8,电容C2的另一端连接主控模块9的11脚。
声音检测模块的工作原理:当感应到声音之后,环境中声音达到阈值时触发驻极体电容麦克风MIC,驻极体电容麦克风MIC通过电阻R1和电容C2形成的震荡回路将信号传递给主控模块9,主控模块9接收该信号并进行处理。
桶盖按键控制模块5包括常开型按键KEY1和电阻R2,常开型按键KEY1的一端接地、另一端分别连接电阻R2的一端、主控模块9的2脚,电阻R2的另一端连接电源模块。
状态指示模块7包括一个红色LED灯D1、绿色LED灯D2和两个限流电阻R14、R15,红色LED灯D1、绿色LED灯D2的负极端并接并接地,红色LED灯D2的正极与电阻R14串接后连接主控模块的4脚,绿色LED灯D2的正极与电阻R15串接后与主控模块9的3脚连接。
本实施例还公开了一种低功耗智能垃圾桶控制方法,包括如下步骤:
S1、***初始化;
S2、***除声音检测模块4外,均进入休眠模式;
S3、声音检测模块4持续检测,如果检测到声音信号则转至步骤S4,如果未检测到声音信号则转至步骤S2;
S4、通过主控模块9的INT外设中断引脚唤醒主控模块9,启用看门狗定时器中断,并对主控模块9内的计数器清零,将看门狗定时器重设为初始值;
S5、主控模块9检测是否启用看门狗定时器中断,若是则转至步骤S6、若不是则转至步骤S2;
S6、在一个休眠周期结束后唤醒看门狗;
S7、主控模块9检测桶盖按键控制模块5是否触发,若触发,则转至步骤S8,若未触发转至步骤12;
S8、状态指示模块7的红色LED灯亮、控制桶盖启闭驱动模块驱动垃圾桶盖打开;
S9、***除声音检测模块外,均再次进入休眠模式;
S10、在一个休眠周期结束后看门狗再次唤醒;
S11、主控模块检测桶盖按键控制模块是否触发,若触发,则转至步骤S16,若未触发转至S9;
S12、启动红外检测模块6,若检测到人体接近转至步骤S13、若未检测到人体接近转至步骤18;
S13、控制状态指示模块7的红色LED灯亮D1,并通过桶盖启闭驱动模块10驱动垃圾桶盖打开;
S14、***延时3秒;
S15、红外检测模块6启动,若检测到人体接近转至步骤S14、若未检测到人体接近转至步骤16;
S16、控制桶盖启闭驱动模块10驱动垃圾桶盖关闭,状态指示模块的绿色LED灯D2亮、红色LED灯D1关;
S17、延时1秒后,关闭绿色LED灯D2和红外检测模块6,并转至步骤S2;
S18、主控模块9内的计数器加1;
S19、主控模块9检测计数器的数值是否大于1000,若是则转至步骤S20,若不是,则转至步骤S2;
S20、主控模块9检测看门狗定时器设定值是否到达允许设定的最大值,若是转至步骤S21,若不是则转至步骤S22;
S21、关闭看门狗中断、并控制***除声音检测模块4外,均进入休眠模式;
S22、看门狗定时器设定值加倍、并转至步骤S2。
上述休眠模式是指主控模块9进入休眠模式、关闭红外检测模块6的电源控制三极管Q1、关闭桶盖启闭驱动模块10的电源控制三极管Q3、关闭状态指示模块7输出。
Claims (10)
1.一种低功耗智能垃圾桶控制***,其特征在于:包括声音检测模块、桶盖按键控制模块、电源模块、主控模块、红外检测模块、桶盖启闭驱动模块和状态指示模块,电源模块分别与声音检测模块、桶盖按键控制模块、红外检测模块、桶盖启闭驱动模块、主控模块的电源接口连接,声音检测模块、桶盖按键控制模块、红外检测模块分别连接在主控模块的输入端,桶盖启闭驱动模块、状态指示模块连接在主控模块的输出端。
2.根据权利要求1所述的一种低功耗智能垃圾桶控制***,其特征在于:主控模块为PIC16LF单片机,主控模块内设置有初始值为0的计数器,并开启了内部看门狗定时器WDT中断和INT外设中断引脚。
3.根据权利要求2所述的一种低功耗智能垃圾桶控制***,其特征在于:电源模块包括锂离子电池、线性稳压器U3、电容C3、C4、C6、电阻R4,锂离子电池负极、电容C3、C4、C6、电阻R4的一端并接后接地,电容C6的另一端以及锂离子电池正极均连接线性稳压器U3的1脚,线性稳压器U3的2脚接地,电阻R4的另一端连接分别连接线性稳压器U3的1、3脚,电容C4的另一端连接线性稳压器U3的4脚,电容C4的另一端连接线性稳压器U3的5脚,线性稳压器U3的5脚分别与声音检测模块、桶盖按键控制模块、红外检测模块、桶盖启闭驱动模块、主控模块的电源接口连接。
4.根据权利要求2所述的一种低功耗智能垃圾桶控制***,其特征在于:所述红外检测模块包括三极管Q1、三极管Q2、红外发射管IR1、红外接收头VS、电容C9、电阻R5、R6、R7、R11、所述电阻R11的一端连接主控模块的10脚,电阻R6的一端连接主控模块的9脚,电阻R11的另一端连接三极管Q1的B极,电阻R6的另一端连接三极管Q2的B极,三极管Q1的E极连接电源模块,三极管Q1的C极连接三极管Q2的E极,三极管Q2的C极依次串接红外发射管IR1、电阻R5并接地,电阻R7的一端连接三极管Q1的C极,电阻R7的另一端分别连接电容C9的一端、红外接收头VS的3脚,电容C9的另一端连接红外接收头VS的2脚并接地,所述红外接收头VS的1脚连接主控模块的8脚。
5.根据权利要求2所述的一种低功耗智能垃圾桶控制***,其特征在于:所述桶盖启闭驱动模块包括电阻R9、三极管Q3、电容C1、C8、H桥马达驱动芯片U5,所述电阻R9的一端连接主控模块的5脚、另一端连接三极管Q3的B极,三极管Q3的E极连接电源模块,三极管Q3的C极连接H桥马达驱动芯片U5的5脚,H桥马达驱动芯片U5的5脚同时还连接电容C8并接地,H桥马达驱动芯片U5的4脚连接主控模块的6脚,H桥马达驱动芯片U5的3脚连接主控模块的7脚,H桥马达驱动芯片U5的2脚连地,电容C1的两端连接在H桥马达驱动芯片U5的1脚、6脚之间。
6.根据权利要求2所述的一种低功耗智能垃圾桶控制***,其特征在于:所述声音检测模块包括驻极体电容麦克风MIC 、电阻R1、电容C2,驻极体电容麦克风MIC的2脚接地,驻极体电容麦克风MIC的1脚分别连接电阻R1、电容C2的一端,电阻R1的另一端连接电源模块,电容C2的另一端连接主控模块的11脚。
7.根据权利要求2所述的一种低功耗智能垃圾桶控制***,其特征在于:桶盖按键控制模块包括常开型按键KEY1和电阻R2,常开型按键KEY1的一端接地、另一端分别连接电阻R2的一端、主控模块的2脚,电阻R2的另一端连接电源模块。
8.根据权利要求2所述的一种低功耗智能垃圾桶控制***,其特征在于:所述状态指示模块包括一个红色LED灯、绿色LED灯和两个限流电阻R14、R15,红色LED灯、绿色LED灯的负极端并接并接地,红色LED灯的正极与电阻R14串接后连接主控模块的4脚,绿色LED灯的正极与电阻R15串接后与主控模块的3脚连接。
9.一种低功耗智能垃圾桶控制方法,其特征在于:包括如下步骤:
S1、***初始化;
S2、***除声音检测模块外,均进入休眠模式;
S3、声音检测模块持续检测,如果检测到声音信号则转至步骤S4,如果未检测到声音信号则转至步骤S2;
S4、通过主控模块的INT外设中断引脚唤醒主控模块,启用看门狗定时器中断,并对主控模块内的计数器清零,将看门狗定时器重设为初始值;
S5、主控模块检测是否启用看门狗定时器中断,若是则转至步骤S6、若不是则转至步骤S2;
S6、在一个休眠周期结束后唤醒看门狗;
S7、主控模块检测桶盖按键控制模块是否触发,若触发,则转至步骤S8,若未触发转至步骤12;
S8、状态指示模块的红色LED灯亮、控制桶盖启闭驱动模块驱动垃圾桶盖打开;
S9、***除声音检测模块外,均再次进入休眠模式;
S10、在一个休眠周期结束后看门狗再次唤醒;
S11、主控模块检测桶盖按键控制模块是否触发,若触发,则转至步骤S16,若未触发转至S9;
S12、启动红外检测模块,若检测到人体接近转至步骤S13、若未检测到人体接近转至步骤18;
S13、控制状态指示模块的红色LED灯亮,并通过桶盖启闭驱动模块驱动垃圾桶盖打开;
S14、***延时3秒;
S15、红外检测模块启动,若检测到人体接近转至步骤S14、若未检测到人体接近转至步骤16;
S16、控制桶盖启闭驱动模块驱动垃圾桶盖关闭,状态指示模块的绿色LED灯亮、红色LED灯关;
S17、延时1秒后,关闭绿色LED灯和红外检测模块6,并转至步骤S2;
S18、主控模块内的计数器加1;
S19、主控模块检测计数器的数值是否大于1000,若是则转至步骤S20,若不是,则转至步骤S2;
S20、主控模块检测看门狗定时器设定值是否到达允许设定的最大值,若是转至步骤S21,若不是则转至步骤S22;
S21、关闭看门狗中断、并控制***除声音检测模块外,均进入休眠模式;
S22、看门狗定时器设定值加倍、并转至步骤S2。
10.根据权利要求9所述的一种低功耗智能垃圾桶控制方法,其特征在于:休眠模式包括主控模块进入休眠模式、关闭红外检测模块电源控制三极管Q1、关闭桶盖启闭驱动模块电源控制三极管Q3、关闭状态指示模块输出。
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