一种低功耗智能垃圾桶控制系统及控制方法与流程

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系统及控制方法。

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。

技术实现要素：

本发明的其中一个目的是提供低功耗智能垃圾桶控制系统，该控制系统设计合理、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系统，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、系统初始化；

s2、系统除声音检测模块外，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、系统除声音检测模块外，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、系统延时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、并控制系统除声音检测模块外，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，通过声音检测调整系统休眠（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系统及控制方法，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系统包括声音检测模块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、系统初始化；

s2、系统除声音检测模块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、系统除声音检测模块外，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、系统延时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、并控制系统除声音检测模块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。