一种基于单片机的水面垃圾回收处理系统的制作方法

本实用新型主要涉及垃圾处理领域，更具体地说，涉及一种基于单片机的水面垃圾回收处理系统。

背景技术：

随着我国经济的快速发展，公共设施及旅游区的建设力度不断增大，小区、广场的公共设施的建设力度也在不断增大。由于陆地上的垃圾随风飘散，或者由于公民、游客的素质问题，在大的广场、公园、风景区的水面上中随时可以见到漂浮物的白色垃圾，这些垃圾比较分散，打捞难度比较大。用竹竿打捞范围太小，开小船进去又费时费力，针对这一问题，设计一种基于单片机的水面垃圾回收处理系统。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种基于单片机的水面垃圾回收处理系统，根据检测的液面高度，控制升降电机在低于液面高度的位置停下，利用液面差，水面上的垃圾流入过滤桶中，同时控制电磁阀，将过滤出的水流到桶外，当通过光电传感器检测过滤网上的垃圾堆到一定高度，控制过滤网上升，将垃圾升起，然后进行人工转移。

为解决上述技术问题，本实用新型一种基于单片机的水面垃圾回收处理系统包括光电传感器、按键控制、液面检测模块、限位模块、电源模块、单片机、速度传感器、升降电机、驱动模块、过滤网升降、电磁阀驱动、电磁阀，根据检测的液面高度，控制升降电机在低于液面高度的位置停下，利用液面差，水面上的垃圾流入过滤桶中，同时控制电磁阀，将过滤出的水流到桶外，当通过光电传感器检测过滤网上的垃圾堆到一定高度，控制过滤网上升，将垃圾升起，然后进行人工转移。

其中，所述光电传感器的输出端连接着单片机的输入端；所述按键控制的输出端连接着单片机的输入端；所述液面检测模块的输出端连接着单片机的输入端；所述限位模块的输出端连接着单片机的输入端；所述电源模块的输出端连接着单片机的输入端；所述单片机的输出端连接着驱动模块的输入端；所述驱动模块的输出端连接着升降电机的输入端；所述驱动模块的输出端连接着过滤网升降的输入端；所述单片机的输出端连接着电磁阀驱动的输入端；所述电磁阀驱动的输出端连接着电磁阀的输入端；所述升降电机连接着速度传感器；所述速度传感器的输出端连接着单片机的输入端。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于单片机的水面垃圾回收处理系统所述单片机采用AT89C51单片机。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于单片机的水面垃圾回收处理系统所述速度传感器采用A44E霍尔传感器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于单片机的水面垃圾回收处理系统所述电磁阀驱动采用L9349芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于单片机的水面垃圾回收处理系统所述液面检测模块采用LM1042芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于单片机的水面垃圾回收处理系统所述限位模块采用AH201磁感应霍尔开关传感器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于单片机的水面垃圾回收处理系统所述驱动模块采用L298N芯片。

控制效果：本实用新型一种基于单片机的水面垃圾回收处理系统，根据检测的液面高度，控制升降电机在低于液面高度的位置停下，利用液面差，水面上的垃圾流入过滤桶中，同时控制电磁阀，将过滤出的水流到桶外，当通过光电传感器检测过滤网上的垃圾堆到一定高度，控制过滤网上升，将垃圾升起，然后进行人工转移。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型一种基于单片机的水面垃圾回收处理系统的硬件结构图。

图2为本实用新型一种基于单片机的水面垃圾回收处理系统的单片机的电路图。

图3为本实用新型一种基于单片机的水面垃圾回收处理系统的限位模块的电路图。

图4为本实用新型一种基于单片机的水面垃圾回收处理系统的驱动模块、升降电机、过滤网升降的电路图。

图5为本实用新型一种基于单片机的水面垃圾回收处理系统的电磁阀驱动、电磁阀的电路图。

图6为本实用新型一种基于单片机的水面垃圾回收处理系统的电源模块的电路图。

图7为本实用新型一种基于单片机的水面垃圾回收处理系统的光电传感器的电路图。

图8为本实用新型一种基于单片机的水面垃圾回收处理系统的液面检测模块的电路图。

图9为本实用新型一种基于单片机的水面垃圾回收处理系统的速度传感器的电路图。

图10为本实用新型一种基于单片机的水面垃圾回收处理系统的按键控制的电路图。

具体实施方式

具体实施方式一：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10说明本实施方式，本实施方式所述一种基于单片机的水面垃圾回收处理系统包括光电传感器、按键控制、液面检测模块、限位模块、电源模块、单片机、速度传感器、升降电机、驱动模块、过滤网升降、电磁阀驱动、电磁阀，根据检测的液面高度，控制升降电机在低于液面高度的位置停下，利用液面差，水面上的垃圾流入过滤桶中，同时控制电磁阀，将过滤出的水流到桶外，当通过光电传感器检测过滤网上的垃圾堆到一定高度，控制过滤网上升，将垃圾升起，然后进行人工转移。

其中，所述光电传感器的输出端连接着单片机的输入端，光电传感器采用2CU型光电二极管，光电传感器包括红外发射管和红外接收管，红外发射管采用红外发光二极管，过滤桶内壁距离过滤网最低位置1米出安装有红外发射管，在过滤桶的对称位置装有红外接收管，当垃圾堆叠过多时，红外发射管发射出的红外光线被遮挡，红外接收管接收不到红外光线。红外接收管将接收到的红外信号转换成电信号，光电传感器的RA0端与单片机的P0.3引脚相连接。

所述按键控制的输出端连接着单片机的输入端，按键控制采用独立按键，按键控制包括4个按键，按键S1、S2控制升降电机的升降，按键S3、S4控制过滤网的升降，按键控制的一端连接电阻接地，一端连接到单片机的P0.4、P0.5、P0.6、P0.7端。

所述液面检测模块的输出端连接着单片机的输入端，液面检测模块采用LM1042芯片，液位传感器用于检测水面的液面高度，检测到的液面信号通过AD1端将信号传送到P0.2引脚相连接。

所述限位模块的输出端连接着单片机的输入端，限位模块采用AH201磁感应霍尔开关传感器，限位模块用于检测过滤网升降在运转时的上限位和下限位，通过电机运转到上限位和下限位时，限位开关检测的磁感应强度的变化判断电机是否运转到上限位和下限位，控制过滤网在上限位及下限位之间进行升降运动，限位模块的DATA1端与单片机的P0.0引脚相连接。

所述电源模块的输出端连接着单片机的输入端，电源模块通过将220V电压转换为5V电压为控制模块供电，学校采用家用220V电压作为标准电源，但是由于控制模块的工作电压为5V，通过电源模块将220V电压进行降压、滤波、稳压等转换成5V电压从VCC引脚输入到控制模块。

所述单片机的输出端连接着驱动模块的输入端，驱动模块采用L298N芯片，由于升降电机和过滤网升降运转需要大电压进行供电，单片机直接输出的小电压无法直接给电机供电，单片机输出的信号通过驱动模块将输出的小电压信号转换为大电压信号给升降电机和过滤网升降进行供电，L298N芯片可驱动2个电机，OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个电动机。5、7、10、12脚接输入控制电平，控制电机的正反转，ENA、ENB接控制使能端，控制电机的停转，单片机通过P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5引脚与驱动模块的IN1、IN2、IN3、IN4、ENA、EN B口相连接。

所述驱动模块的输出端连接着升降电机的输入端，升降电机采用功率为120W的直流电动机，通过控制升降电机的转速来控制升降电机的位置。

所述驱动模块的输出端连接着过滤网升降的输入端，过滤网升降采用转速为9r/min、功率为20W的220V交流减速电动机，过滤网升降是间歇工作的，驱动模块驱动过滤网升降进行正反转，实现过滤网的升降。

所述单片机的输出端连接着电磁阀驱动的输入端，电磁阀驱动采用L9349芯片，每片L9349能驱动4个电磁阀工作，属于典型的低端驱动；通过Vs端口给芯片提供12V供电电压；当给输入端IN1、IN2、IN3、IN4输入PWM控制信号，就能方便地控制输出端以驱动4路电磁阀工作，OUT1和OUT2端口的最大驱动能力为5A，应该连接常闭电磁阀；OUT3和OUT4端口最大驱动能力为3A，应连接常开电磁阀，不可接反；EN端口为使能端，能通过单片机快速关闭芯片；L9349的数字地和模拟地分开，提高了电磁阀驱动的抗干扰能力。单片机通过P2.4、P2.5、P2.6、P2.7引脚输出控制信号到L9349芯片的IN1、IN2、IN3、IN4，L9349芯片的使能端EN与通风单片机的P1.6口相连接，D1、D2、D3、D4口与单片机的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3引脚相连接。

所述电磁阀驱动的输出端连接着电磁阀的输入端，电磁阀采用两种电磁阀进行水流的控制，一种为常闭电磁阀，一种为常开电磁阀，电磁阀驱动从OUT1、OUT2输出控制信号控制常闭电磁阀LR_DUMP和RR_DUMP，电磁阀驱动从OUT3、OUT4输出控制信号控制常开电磁阀LR_ISO和RR_ISO。

所述升降电机连接着速度传感器，速度传感器的输出端连接着单片机的输入端，速度传感器采用A44E霍尔传感器，把霍尔传感器放在升降电机预定的位置上，当电机转动时，永磁体经过霍尔传感器，可以测量电路中的脉冲信号，根据脉冲信号的分布可以测得电机速度，速度传感器的INTO端与单片机的P3.4引脚相连接。

具体实施方式二：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10说明本实施方式，所述单片机采用AT89C51单片机。所述AT89C51单片机从它内部的硬件到软件都有一套完整的按位操作系统，片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，十六个字节，单元地址20H～2FH，它既可作字节处理，也可作位处理。51单片机的I/O脚的设置和使用非常简单，当该脚作输入脚使用时，只须将该脚设置为高电平(复位时，各I/O口均置高电)。当该脚作输出脚使用时，则为高电平或低电平均可。

具体实施方式三：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10说明本实施方式，所述速度传感器采用A44E霍尔传感器。光电二极管是由一个PN结组成的半导体器件，也具有单方向导电特性。但在电路中它不是作整流元件，而是把光信号转换成电信号的光电传感器件。普通二极管在反向电压作用时处于截止状态，只能流过微弱的反向电流，光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相对较大，以便接收入射光。光电二极管是在反向电压作用下工作的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流；有光照时，反向电流迅速增大到几十微安，称为光电流。光的强度越大，反向电流也越大。光的变化引起光电二极管电流变化，这就可以把光信号转换成电信号，成为光电传感器件。

具体实施方式四：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10说明本实施方式，所述电磁阀驱动采用L9349芯片。每片L9349能驱动4个电磁阀工作，属于典型的低端驱动；通过Vs端口给芯片提供12V供电电压；当给输入端IN1、IN2、IN3、IN4输入PWM控制信号，就能方便地控制输出端以驱动4路电磁阀工作，OUT1和OUT2端口的最大驱动能力为5A，应该连接常闭电磁阀；OUT3和OUT4端口最大驱动能力为3A，应连接常开电磁阀，不可接反；EN端口为使能端，能通过通风控制模块快速关闭芯片；L9349的数字地和模拟地分开，提高了驱动模块的抗干扰能力。

具体实施方式五：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10说明本实施方式，所述液面检测模块采用LM1042芯片。LM1042芯片使用热阻探针技术来测量非可燃性液体的液面高度，它能提供一正比于液位高度的输出，可进行单次或重复测量，所有控制热阻探针、检测热阻探针的短路和开路所需的监控电路都集成在LM1042芯片内部。此外该芯片还可采用其它传感器信号或线性输入作为输入信号。

具体实施方式六：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10说明本实施方式，所述限位模块采用AH201磁感应霍尔开关传感器。IC1、IC2是磁感应霍尔开关传感器，当IC1没有感应到永久磁铁时，霍尔器件2脚呈高电平，Q2饱和导通，集电极为低电平，Q1截止，电磁阀驱动K1不动作；当IC1感应到永久磁铁磁场时，IC1的2脚变为低电平，Q2截止，集电极呈高电平，Q1饱和导通，电磁阀驱动K1吸合，发光二极管DS1亮。K1触点再控制其他有关线路，起到保险开关。无触点电子感应限位器作用，并控制电磁阈的开闭。

具体实施方式七：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10说明本实施方式，所述驱动模块采用L298N芯片。L298N是SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路，是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。

本实用新型一种基于单片机的水面垃圾回收处理系统的工作原理为：本实用新型一种基于单片机的水面垃圾回收处理系统，按下按键S1、S2控制升降电机进行升降运动，过滤桶的顶端距离液面检测模块检测的液面高度形成一定的液位差，液面表面的水及垃圾流入过滤桶中，过滤桶中的过滤网将垃圾留在桶内，单片机控制电磁阀驱动控制电磁阀打开，将滤出的水流出到桶外，过滤桶内的光电传感器检测过滤的垃圾的高度，垃圾遮挡住光电传感器，单片机控制驱动模块驱动过滤网升降降垃圾升起，然后人工将垃圾转移，也可以通过按键S3、S4控制过滤网的升降。限位模块控制过滤网升降在上限位和下限位之间升降，编码器检测升降电机运转的速度，将检测到的速度传送到单片机，实现闭环控制，控制升降电机带动过滤桶升降的高度。

虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。