基于單片機(jī)控制的智能語音垃圾分類系統(tǒng)

馮萬雷 劉耀龍 吳國峰 董莉霞

摘要：近幾年來，隨著習(xí)近平所提出的“綠水青山就是金山銀山”的重要理念，人們對于日常生活中的環(huán)保問題也因此越來越注重，綠色生活也從此成為人們生活中所踐行的標(biāo)準(zhǔn)。垃圾的分類處理作為提高我國居民生活質(zhì)量的重要方式之一，成為當(dāng)今社會(huì)生活中所要解決的嚴(yán)峻問題。為了實(shí)現(xiàn)我們在日常生活中垃圾分類更加的智能化、便捷化，我們設(shè)計(jì)了一種基于STM32F103C8T6單片機(jī)為主芯片的智能語音垃圾分類系統(tǒng)。通過HLK-V20芯片實(shí)現(xiàn)語音識(shí)別垃圾種類并控制SG90舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)打開相應(yīng)種類垃圾桶，以此來達(dá)到利用語音識(shí)別垃圾的種類，實(shí)現(xiàn)垃圾的智能分類的目的。既使得人們的生活更加的便利，又提高了人們生活中的垃圾分類意識(shí)。

關(guān)鍵詞：智能垃圾分類;STM32單片機(jī);語音識(shí)別控制;垃圾處理

中圖分類號(hào)：TP311 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）35-0110-02

Intelligent Voice Garbage Classification System Based on SCM Control

FENG Wan-lei， LIU Yao-long， WU Guo-feng， DONG Li-xia*

（College of Information Science and Technology， Gansu Agricultural University， Lanzhou 730070， China）

Abstract：In recent years， with the important concept of “green water and green mountains are golden mountains and silver mountains” put forward by President Xi Jinping， people have paid more and more attention to environmental protection issues in daily life， and green life has become a part of people's lives since then. ?The standards practiced. ?As one of the important ways to improve the quality of life of Chinese residents， the classification and treatment of garbage has become a serious problem to be solved in today's social life. ?In order to achieve more intelligent and convenient garbage classification in our daily life， we designed an intelligent voice garbage classification system based on the STM32F103C8T6 microcontroller as the main chip. ?The HLK-V20 chip realizes voice recognition of the type of garbage and controls the SG90 steering gear to turn to open the corresponding type of garbage can， so as to achieve the purpose of using voice to recognize the type of garbage and realize the purpose of intelligent classification of garbage. ?It not only makes people's lives more convenient， but also improves people's awareness of garbage classification in their lives.

Key words： intelligent garbage classification; STM32 single chip microcomputer; voice recognition control; garbage disposal

垃圾作為人類生活中的必然產(chǎn)物，千百年來一直伴隨著人類而存在。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國居民每年排放的生活垃圾達(dá)4億噸，如何有效地處理好垃圾是我國面臨的嚴(yán)峻問題和巨大挑戰(zhàn)。近些年來，我國提倡可持續(xù)發(fā)展理念，對垃圾處理、荒漠改造加大整改力度，投入不少人力物力。另一方面，我國已經(jīng)進(jìn)入大數(shù)據(jù)信息化時(shí)代，智能化、自動(dòng)化是現(xiàn)如今乃至以后科技發(fā)展的主要趨勢，越來越多的智能系統(tǒng)的出現(xiàn)改變了人們原有生活習(xí)慣，也大大地提高了人們工作的效率，尤其是國內(nèi)智能小區(qū)[1]的迅猛發(fā)展，讓人們享受科技帶來便利的同時(shí)，意識(shí)到原來生活可以如此簡單。

為了將垃圾處理同智能系統(tǒng)結(jié)合起來，設(shè)計(jì)一款智能語音控制垃圾分類系統(tǒng)對環(huán)境保護(hù)和方便居民是非常有必要的，智能語音控制垃圾分類系統(tǒng)可以使居民在日常生活中更加智能便捷地分類生活中產(chǎn)生的垃圾，也大大減輕了垃圾清理人員的工作量，提高了垃圾處理效率，有著極高的使用價(jià)值。

1 總體設(shè)計(jì)

智能垃圾分類系統(tǒng)由STM32F103C8T6芯片[2]作為控制芯片，整個(gè)系統(tǒng)主要由麥克風(fēng)、語音模塊、喇叭、舵機(jī)、藍(lán)牙模塊等若干組成。通過軟件層面可以做到各個(gè)模塊之間的相互配合，做到行人靠近垃圾桶并說出垃圾名字，系統(tǒng)就能自動(dòng)分析垃圾種類，并找到相對應(yīng)種類的垃圾桶，然后通過舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)打開垃圾蓋，實(shí)現(xiàn)垃圾歸類的功能，系統(tǒng)的原理圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 STM32單片機(jī)控制電路

在此系統(tǒng)中我們采用的是STM32F103C8T6單片機(jī)作為主控芯片，此主控芯片是基于ARM Cortex-M3 32位高性能內(nèi)核[3]。其優(yōu)點(diǎn)在于封裝體積小，接口豐富，而且算力不弱，除此之外，它還具有低功耗、低成本、簡單易用的優(yōu)點(diǎn)。被廣泛用在電機(jī)驅(qū)動(dòng)、應(yīng)用控制、手持設(shè)備等方面。

2.2 語音模塊

我們采用的是HLK-V20芯片作為我們所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的語音模塊。它是一款純離線、高性能的語音模塊[4]，并且它還可以自己定義喚醒詞句、命令語句與應(yīng)答播報(bào)語句。這款芯片所具有的優(yōu)點(diǎn)是：它可以通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對所接收到的音頻信號(hào)進(jìn)行訓(xùn)練學(xué)習(xí)，從而提高自身語音信號(hào)的識(shí)別能力[5]，除此之外，它還具有豐富的接口。其主要應(yīng)用于智能家居，物聯(lián)網(wǎng)等需要語音操控的電子設(shè)備，它是應(yīng)用最廣泛的語音識(shí)別模塊之一，系統(tǒng)的功能框圖如圖2所示。

2.3 HC-05藍(lán)牙模塊

為使此垃圾分類系統(tǒng)的操作方式不局限于語音識(shí)別一種，我們采用HC-05藍(lán)牙模塊[6]來實(shí)現(xiàn)手機(jī)app與智能垃圾桶之間的互聯(lián)。此HC-05藍(lán)牙模塊有著體積小巧，防塵美觀，功耗較低的優(yōu)點(diǎn)，而且配有一個(gè)LED燈用來提醒用戶藍(lán)牙是否連接，其有效連接距離大概為10米，廣泛用于數(shù)據(jù)采集，智能小車等方面，完全滿足此系統(tǒng)需求。藍(lán)牙模塊引腳圖如圖3所示。

2.4 舵機(jī)

對于垃圾箱收到指令如何開啟閉合的問題，我們采用SG90舵機(jī)[7]，SG90舵機(jī)是由馬達(dá)、減速齒輪、控制電路等幾個(gè)部分組成，它有著響應(yīng)速度快、扭矩大的優(yōu)點(diǎn)，其開合范圍可以控制在0～180度之間。舵機(jī)引腳圖如圖4所示。

3 軟件設(shè)計(jì)

此分類系統(tǒng)的軟件層面主要包括：初始化、語音采集處理程序、垃圾分類程序、語音播報(bào)程序、舵機(jī)驅(qū)動(dòng)程序等。首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后語音識(shí)別模塊識(shí)別外界信息反饋給主控芯片，之后舵機(jī)收到主控芯片發(fā)來的指令轉(zhuǎn)動(dòng)，對不同的垃圾種類，打開相應(yīng)的垃圾桶蓋，最后如果垃圾桶裝滿，蜂鳴器報(bào)警，提醒清潔工清理垃圾，系統(tǒng)軟件的流程圖如圖5所示。

4 結(jié)語

目前隨著國內(nèi)智能化設(shè)備的大力發(fā)展，智能垃圾分類系統(tǒng)必將在全國范圍內(nèi)推廣，并且將會(huì)與各智能組件相互聯(lián)動(dòng)，推動(dòng)我國智能小區(qū)的建設(shè)和發(fā)展，另外，智能垃圾分類系統(tǒng)還將為人們生活習(xí)慣的大數(shù)據(jù)模型提供數(shù)據(jù)支持，為實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)，建成智慧城市的目標(biāo)添磚加瓦。

參考文獻(xiàn)：

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[6] 沈炎松.一種基于STM32的遠(yuǎn)程無線智能家居控制系統(tǒng)[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，33（9）：15-17.

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【通聯(lián)編輯：梁書】