基于STM32的智能垃圾桶/语音分类/自动开盖/矩阵按键
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基于STM32的智能垃圾桶/语音分类/自动开盖/矩阵按键
一、课题来源
1.1 社会背景与市场需求
1.1.1 垃圾分类政策驱动
自2019年《生活垃圾分类制度实施方案》在全国范围内推行以来，垃圾分类已成为城市管理的刚性要求。然而，在实际执行过程中，居民垃圾分类意识不强、分类知识欠缺、投放不便等问题依然突出，急需智能化解决方案来降低分类门槛、提高执行效率。
1.1.2 城市安全管理需求
近年来，因垃圾自燃引发的火灾事故频发，特别是在夏季高温季节，垃圾桶火灾已成为城市安全隐患。传统垃圾桶缺乏实时监测预警功能，无法在火灾初期及时发现和处理，造成财产损失甚至人员伤亡。
1.1.3 环卫管理智能化转型
城市环卫管理正从人工巡查向智能化监控转型。传统垃圾桶满溢状态依赖人工巡查，效率低下且响应滞后，造成垃圾外溢、蚊蝇滋生等二次污染问题。智能垃圾桶能够实现实时状态监测和远程管理，大幅提升环卫作业效率。
1.2 技术发展背景
1.2.1 物联网技术成熟
随着5G、WiFi6等无线通信技术的普及和成本降低，物联网设备部署门槛大幅下降。基于嵌入式系统的智能硬件能够以较低成本实现数据采集、处理和远程传输，为智能垃圾桶的规模化应用奠定技术基础。
1.2.2 人工智能技术应用
语音识别技术、图像识别技术在消费电子领域已十分成熟，准确率超过95%，且成本大幅降低。将这些技术应用于垃圾分类领域，可以有效解决居民分类知识不足的问题，提供直观便捷的交互方式。
1.2.3 嵌入式系统发展
STM32系列微控制器以其高性能、低功耗、丰富的外设接口和成熟的生态系统，成为智能硬件开发的首选平台。其强大的处理能力能够支持多传感器数据融合、复杂控制逻辑和网络通信等需求。
1.3 研究意义与创新价值
1.3.1 社会意义
推动垃圾分类普及：通过语音识别和智能引导，降低垃圾分类认知门槛
提升城市安全水平：实时火灾监测预警，防范垃圾火灾事故
改善人居环境：及时预警垃圾桶满溢状态，减少二次污染
促进智慧城市建设：构建环卫物联网基础节点
1.3.2 技术创新
多模态交互设计：集成语音、按键、APP三种交互方式，适应不同场景和用户群体
智能火灾预警系统：基于烟雾和火焰传感器的复合检测算法
远程管理与协同：通过物联网平台实现垃圾桶集群的集中监控和管理
二、系统介绍
2.1 系统概述
本系统是一款基于STM32微控制器的智能分类垃圾桶，集智能分类引导、安全监测预警、远程管理控制、多模态人机交互四大功能于一体。系统采用模块化设计理念，通过传感器融合和智能算法，实现垃圾桶的自动化、智能化和网络化管理。
2.2 核心功能架构
2.2.1 智能分类控制模块
语音识别分类：集成语音识别芯片，识别常见垃圾名称关键词，自动开启对应垃圾桶盖
矩阵按键分类：分别对应主要垃圾类别（可回收、有害、厨余、其他等），提供快速直接的分类选择
舵机控制系统：采用SG90舵机控制垃圾桶盖的开启和关闭，支持角度精确控制和延时自动关闭
2.2.2 安全监测预警模块
火灾复合检测系统：
烟雾监测：使用MQ-2气体传感器检测烟雾浓度
火焰监测：集成红外火焰传感器检测明火
报警执行机构：检测到火灾风险时，蜂鸣器发出高分贝警报，OLED显示警示信息，同时通过WiFi向管理平台发送报警
2.2.3 状态监测模块
满溢状态检测：采用多组红外对管传感器，监测垃圾堆积情况
2.2.4 人机交互模块
OLED显示界面：显示垃圾桶状态（开/关、满溢程度）；实时显示烟雾浓度、温度等监测数据；阈值设置界面
按键控制系统：通过功能按键实现界面切换、阈值设置、手动开盖等操作
2.2.5 网络通信模块
WiFi通信：采用ESP8266模块，连接onenet物联网平台
手机APP功能：
远程监控：实时查看垃圾桶状态（开关状态、满溢程度、环境数据）
远程控制：手动开启指定垃圾桶盖
报警接收：接收火灾预警和满溢提醒推送通知
阈值设置：远程调整火灾检测灵敏度
2.3 技术特色与创新
多传感器数据融合技术：采用滤波算法融合烟雾和火焰传感器数据
多阈值自适应判断，适应不同环境条件
动态阈值调整
三、总结
本课题针对当前垃圾分类执行难、垃圾桶管理粗放、安全隐患突出等问题，提出了一套完整的智能垃圾桶解决方案。系统以STM32为核心，融合了传感器技术、物联网技术、语音识别技术和嵌入式控制技术，实现了垃圾桶的智能化、网络化和安全化。
项目不仅具有技术创新价值，更具备显著的社会意义和广阔的市场应用前景。通过本系统的推广和应用，预计能够有效提升垃圾分类效率、降低环卫管理成本、预防安全事故发生，为建设清洁、安全、智能的城市环境贡献力量。
该系统的开发实践也将为物联网技术在环境管理领域的应用提供有益探索，培养学生在嵌入式系统、传感器应用、物联网开发等方面的综合能力，符合新工科人才培养的要求。
一、视频演示
基于STM32的智能垃圾桶/语音分类/自动开盖/矩阵按键功能演示视频
二、实物展示
三、功能描述
功能描述：
1.舵机用来开关垃圾桶的上盖
2.采集烟雾及火焰情况，检测垃圾桶是否着火，超过阈值蜂鸣器报警预防火灾
3.红外对管检测垃圾检测垃圾满溢状态
4.智能语音识别进行垃圾分类，自动开关相应垃圾桶
5.OLED 显示相关数据
6.按键可以设置阈值以及切换界面
7.通过WiFi通信，将采集到的，垃圾桶开关，是否满等数据上传到手机APP，可以通过APP手动开关垃圾桶，以及接收报警通知、阈值设置
8.通过矩阵按键直接对应垃圾类型，即可打开对应垃圾桶
四、系统框图
五、原理图
六、元器件清单
1.STM32F103C8T6最小系统板
2.OLED 0.96寸屏幕
3.SG90舵机
4.MQ-2 烟雾模块
5.低电平触发有源蜂鸣器模块
6.红外火焰传感器
7.按键模块
8.红外对管模块
9.ASRPRO语音识别模块
10.ESP8266 WiFi模块
11.喇叭模块
七、资料清单
八、资料获取
欢迎各位同学咨询探讨！！！