基于STM32的智能垃圾分类投递系统设计

引言
系统需求与设计目标
硬件设计
3.1 核心控制模块
3.2 传感器模块
3.3 驱动模块
3.4 显示模块
3.5 通信模块
软件设计
4.1 数据采集与处理
4.2 垃圾分类逻辑实现
4.3 状态显示与远程监控
代码实现
5.1 数据采集与处理
5.2 分类逻辑与控制
5.3 状态显示与通信
5.4 主程序实现
应用领域
常见问题和解决方法
总结

引言

随着城市垃圾处理问题日益严峻，智能垃圾分类投递系统成为解决资源回收与环境保护的重要途径。传统垃圾分类依赖人工，效率低且准确率不高。本项目基于STM32微控制器设计了一种智能垃圾分类投递系统，通过传感器检测垃圾的物理特性，自动识别垃圾类型并将其投递到对应的垃圾箱。系统支持状态显示和远程监控，提升了分类效率和管理水平。

系统需求与设计目标

本系统需实现垃圾类型的自动识别，结合电机控制模块完成垃圾投递操作，并实时显示系统状态，同时支持远程数据上传与故障监控。具体目标包括：垃圾数据采集与分类、投递动作的自动化实现、分类状态的实时反馈及远程监控。

硬件设计

核心控制模块
STM32F103C8T6开发板作为系统核心，负责垃圾识别、分类逻辑处理和设备控制。

传感器模块
包括金属传感器用于识别金属垃圾，红外传感器检测垃圾存在，光电传感器识别颜色特性。

驱动模块
使用舵机驱动垃圾分类装置的分拣控制，步进电机控制垃圾箱盖的开合。

显示模块
OLED屏实时显示垃圾分类结果和系统状态。

通信模块
ESP8266 Wi-Fi模块用于上传分类数据，实现远程监控。

软件设计

数据采集与处理
通过传感器模块实时采集垃圾的物理特性数据，利用去噪算法提高识别精度。

垃圾分类逻辑实现
根据传感器数据，结合分类规则将垃圾类型分为金属、可回收物、有机垃圾和其他垃圾，控制舵机将垃圾投递到对应的垃圾箱。

状态显示与远程监控
OLED屏显示分类状态，ESP8266模块上传数据至云端，供远程查看和管理。

代码实现

数据采集与处理

#include "stm32f1xx_hal.h"#define METAL_SENSOR_PIN GPIO_PIN_0
#define METAL_SENSOR_PORT GPIOA
#define IR_SENSOR_PIN GPIO_PIN_1
#define IR_SENSOR_PORT GPIOA
#define COLOR_SENSOR_PIN GPIO_PIN_2
#define COLOR_SENSOR_PORT GPIOAuint8_t metal_detected;
uint8_t object_detected;
uint16_t color_data;void Sensors_Init(void) {GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};GPIO_InitStruct.Pin = METAL_SENSOR_PIN | IR_SENSOR_PIN | COLOR_SENSOR_PIN;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;HAL_GPIO_Init(METAL_SENSOR_PORT, &GPIO_InitStruct);
}void Read_Sensors(void) {metal_detected = HAL_GPIO_ReadPin(METAL_SENSOR_PORT, METAL_SENSOR_PIN);object_detected = HAL_GPIO_ReadPin(IR_SENSOR_PORT, IR_SENSOR_PIN);color_data = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);  // 假设使用ADC获取颜色信息
}

分类逻辑与控制

#include "servo.h"typedef enum {METAL,ORGANIC,RECYCLABLE,OTHER
} GarbageType;GarbageType Classify_Garbage(void) {if (metal_detected) {return METAL;} else if (color_data > 500) {  // 假设颜色数据大于500为可回收物return RECYCLABLE;} else if (object_detected) {return ORGANIC;} else {return OTHER;}
}void Control_Sorting(GarbageType type) {switch (type) {case METAL:Servo_SetAngle(SERVO1, 45);  // 将舵机转到金属垃圾箱break;case ORGANIC:Servo_SetAngle(SERVO1, 90);  // 将舵机转到有机垃圾箱break;case RECYCLABLE:Servo_SetAngle(SERVO1, 135);  // 将舵机转到可回收垃圾箱break;case OTHER:Servo_SetAngle(SERVO1, 180);  // 将舵机转到其他垃圾箱break;}HAL_Delay(1000);Servo_SetAngle(SERVO1, 0);  // 恢复到初始位置
}

状态显示与通信

#include "oled.h"
#include "wifi.h"void Display_Status(GarbageType type) {char buffer[32];switch (type) {case METAL:sprintf(buffer, "Garbage: Metal");break;case ORGANIC:sprintf(buffer, "Garbage: Organic");break;case RECYCLABLE:sprintf(buffer, "Garbage: Recyclable");break;case OTHER:sprintf(buffer, "Garbage: Other");break;}OLED_PrintLine(0, buffer);
}void Upload_Status(GarbageType type) {char message[64];switch (type) {case METAL:sprintf(message, "Type: Metal");break;case ORGANIC:sprintf(message, "Type: Organic");break;case RECYCLABLE:sprintf(message, "Type: Recyclable");break;case OTHER:sprintf(message, "Type: Other");break;}WiFi_Send(message);
}

主程序实现

int main(void) {HAL_Init();SystemClock_Config();Sensors_Init();OLED_Init();WiFi_Init();Servo_Init();while (1) {Read_Sensors();GarbageType type = Classify_Garbage();Control_Sorting(type);Display_Status(type);Upload_Status(type);HAL_Delay(2000);  // 每两秒处理一个垃圾}
}