单片机集成垃圾分类与资源化管理系统设计

摘要本文关于基于单片机的垃圾分类与资源化管理系统的开发研究。针对当下垃圾分类效率低下、靠人工分类、资源化流程不完善等问题，设计一款具有感知、识别、交互以及资源化处理等功能于一体的智能终端，设计一种适合于在小区、公园等公共场所应用的垃圾分类终端。采用自动化识别、数据分析和远程管理等方式，提高垃圾分类准确度，提高资源回收率，节约人力物力，达到“无废城市”的目标要求。本文对垃圾桶的控制手段进行提档升级，提出了一种具备低功耗、低成本的整改方案。硬件控制为主体，通过C语言来编码实现，本设计模拟了4种不同分类的垃圾桶，以STM32开发板为核心控制器，分别通过红外传感器感应垃圾桶是否溢满、MQ-2传感器检测是否存在烟雾，来判断是否打开垃圾桶盖、报警等，且支持语音识别垃圾种类，并打开对应的垃圾桶。未来可以尝试使用轻量化深度学习模型（MobileNet），提高分类算法精度，或者加入太阳能供电模块，以扩大适用于该套系统的场合。关键词：STM32单片机；垃圾分类；语音识别；传感器AbstractThisarticlediscussesthedevelopmentandresearchofawasteclassificationandresourcemanagementsystembasedonmicrocontrollers.Inresponsetothecurrentissuesoflowwasteclassificationefficiency,relianceonmanualsorting,andincompleteresourceprocessing,asmartterminalisdesignedwithfunctionsincludingperception,recognition,interaction,andresourceprocessing.Agarbageclassificationterminalsuitableforpublicplacessuchasresidentialcommunitiesandparksisproposed.Byutilizingautomatedrecognition,dataanalysis,andremotemanagement,thesystemaimstoimprovetheaccuracyofwasteclassification,enhanceresourcerecoveryrates,saveonlaborandmaterials,andachievethegoalofa"waste-freecity."Thisarticleproposesanupgradetothecontrolmethodsfortrashbinsbyintroducingalow-power,low-costmodificationplan.Hardwarecontrolservesasthemainframework,withcodingimplementedinClanguage.ThedesignsimulatesfourdifferenttypesoftrashbinsandusesanSTM32developmentboardasthecorecontroller.ItemploysinfraredsensorstodetectwhetherthetrashbinisfullandanMQ-2sensortocheckforthepresenceofsmoke,determiningwhentoopenthebinlidandtriggeralarms.Additionally,itsupportsvoicerecognitionforidentifyingwastetypesandopeningthecorrespondingbins.Inthefuture,theremaybeattemptstousealightweightdeeplearningmodel(MobileNet)toimproveclassificationalgorithmaccuracy,ortoincorporateasolarpowersupplymoduletoexpandtheapplicablesettingsforthissystem.Keywords:STM32microcontroller;wasteclassification;voicerecognition;sensor目录TOC\o"1-1"\h\z\u1 引言 [16]。3.2实物测试在完成了硬件系统的设计与软硬件编程后，需要对整体的设备进行实物测试，来检验本次开发的系统的各项性能，看是否满足设备使用要求，并对设备的各种问题进行解决，在实物测试中我们主要检测系统准确性、稳定性、用户体验等项目。在该检测平台的测试环境，是在实验模拟垃圾分类的过程，其中包括：有害垃圾，厨余垃圾、其他垃圾及可回收垃圾等四类不同的投放场景，并针对这些垃圾类型多次进行投放。之后进行各类别实际投放情况下的对比实验，并经过不断调整及修改最后达到预期目的，在此拍摄抓取实物照片，具体情况如图3-2所示。图3-2整体实物图首先，通过语音“智能垃圾桶”唤醒垃圾桶，根据语音可以识别对应垃圾桶（例如有害垃圾），对应垃圾桶盖就会自动打开，如图3-3所示。OLED显示屏初始化状态，如图3-4所示。当垃圾桶满状态时垃圾桶会自动关闭，并通过OLED显示屏显示对应垃圾桶满状态（例如有害垃圾），如图3-5所示。当垃圾桶满状态垃圾桶是打不开的。MQ-2传感器能够成功检测烟雾情况，当检测到的存在烟雾时，程序控制蜂鸣器进行报警。图3-3对应垃圾桶盖就会自动打开图3-4OLED显示屏初始状态图3-4OLED显示屏显示垃圾桶满4结论本论文设计并实现了一款基于STM32单片机的垃圾分类与资源化管理系统，通过硬件与软件的协同开发完成了垃圾自动化识别与分类引导功能。分别从其课题研究背景与意义、国内外研究现状、以及所涉及关技术和主要内容进行详细介绍与设计。把该系统划分为两个不同设计主体，一方面为硬件控制主体，通过C语言来编码实现，本设计模拟了4种不同分类的垃圾桶，以STM32开发板为核心控制器，分别通过红外传感器感应垃圾桶是否溢满、MQ-2传感器检测是否存在烟雾，来判断是否打开垃圾桶盖、报警等，且支持语音识别垃圾种类，并打开对应的垃圾桶。按照能够识别可回收垃圾、有害垃圾、厨余垃圾、其他垃圾进行设计,主要包括主控模块、传感器模块、执行模块、显示模块、语音识别模块、报警模块组成。本设计为社区垃圾分类提供了可行方案，后续可通过融合图像传感器与机器学习算法进一步提升识别精度，具有实际应用推广价值。参考文献秦蒙,王宇翔,程美芸,等.基于STM32单片机的智能垃圾分类系统设计与实现[J].重庆电力高等专科学校学报,2023,28(S01):12-15.关源,李博岩,马睿.基于深度学习与视觉算法的垃圾分类装置设计[J].集成电路与嵌入式系统,2024,24(09):49-55.印健翔,郑玲芳.分类政策下垃圾焚烧碳排放核算及减排建议——以上海市某焚烧厂为例[J].绿色建筑,2024,(04):169-179+199.董召.大气污染原因分析及环境监测治理对策思考[J].清洗世界,2025,41(02):94-96.刘建国.以科技支撑助推超大城市垃圾分类治理提质增效[J].城市管理与科技,2024,25(01):9-12.焦键.基于语音识别的单片机垃圾分类系统设计[J].集成电路应用,2022.刘晓燕.大数据赋能垃圾分类治理的实践困境研究[J].陕西行政学院学报,2024,38(02):19-23.温洋,董靖川,赵鹏飞,等.多感知融合的智能垃圾识别分拣实验系统设计[J].实验室研究与探索,2025,44(02):52-56+61.郑贺允,张艳.国内外垃圾分类理论的发展与启示[J].上海节能,2020,(06):514-520.陈杰皓,胡宇鹏,费凡,等.基于数字技术的城市垃圾分类全链条模式构建及案例研究[J].资源科学,2024,46(04):687-699.WangJ.ANewDesignofIntelligentClassificationUsingISMBandCommunication[J].ScientificJournalofIntelligentSystemsResearch,2024,6(3):黄吉喆,刘阳,徐燕.基于单片机的垃圾分类系统设计[J].山西电子技术,2023.余骁,刘硕.基于深度学习与单片机的智能垃圾分类系统设计[J].物联网技术,2021.郑冰倩,颜翠翠,刘云斐,等.智能语音垃圾分类器设计[J].电子制作,2023,31(18):55-58.范威,吉畅,赵贤,等.基于MCGS的智能分类垃圾箱控