【单片机毕业设计】基于传感器的自动开盖垃圾桶监测系统设计基于 STM32 与 OLED 的垃圾桶状态监测装置设计（013101）

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原创最新推荐文章于 2026-11-14 12:15:00 发布 10 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

21 硬件工程师笔面试高频考点真题解析——单片机 本文系统介绍了单片机的核心概念与应用知识，包括：单片机定义与选型要点（性能、存储、外设等）；核心参数（主频、I/O、通信接口等）；最小系统组成（电源、复位、晶振、BOOT）；常见外设（GPIO、ADC、定时器等）；GPIO工作模式（输入/输出）；死机原因分析（硬件干扰、软件错误等）；上电故障排查流程（电源、时钟、程序等）；与DSP、FPGA的对比（控制vs运算vs可编程）；常用通信总线特点（UART、I2C、SPI、CAN）；看门狗功能（超时复位防死机）。内容涵盖单片机硬件设计关键要点，适合嵌入式开发者参考阅读详情

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20 个相关毕业设计备选题目

基于 STM32 的智能感应开盖垃圾桶设计
基于单片机的溢满检测自动垃圾桶控制系统
基于 STM32 的红外满溢检测垃圾桶智能装置设计
基于 HC-SR04 的自动开盖垃圾桶硬件系统开发
基于单片机的智能垃圾桶阈值可调控制系统设计
基于 STM32 的多功能智能垃圾桶软硬件设计
基于传感器的自动开盖垃圾桶监测系统设计
基于 STM32 与 OLED 的垃圾桶状态监测装置设计
基于舵机驱动的智能垃圾桶自动控制系统设计
基于单片机的手动自动双模式垃圾桶设计
基于红外传感的垃圾桶满溢报警系统开发
基于 STM32 的多按键可调智能垃圾桶设计
基于超声波感应的垃圾桶自动启闭装置设计
基于单片机的智能垃圾桶人机交互系统设计
基于 SG90 舵机的智能垃圾桶开盖控制系统
基于传感器融合的智能垃圾桶硬件控制系统
基于 STM32 的垃圾桶满溢监测与自动开盖设计
基于嵌入式技术的多功能智能垃圾桶设计
基于单片机的双模式垃圾桶阈值调节系统开发
基于 OLED 显示的智能垃圾桶状态监控装置设计

项目研究背景

随着智慧城市与智慧环卫建设持续推进，嵌入式传感技术在环卫基础设施中的应用愈发广泛。传统家用与公共垃圾桶仍依靠人工手动翻盖，不仅容易接触污物造成卫生隐患，且无法实时监测垃圾装填状态，常常出现垃圾溢出、清运不及时等问题。现有简易感应垃圾桶大多只具备单一的自动开盖功能，缺少垃圾满溢检测、状态可视化显示，同时缺少自动与手动双模式切换功能，满桶后无法限制自动开盖，功能完整性不足。多数设备缺少参数阈值可调功能，固定传感阈值难以适配不同使用环境，人机交互手段单一。当前嵌入式单片机技术成本低廉、开发门槛较低，各类红外、超声波传感器技术已经成熟。本课题以 STM32 单片机为核心，集成多种传感元件，设计兼具感应开盖、满溢报警、多模式切换与参数调节的智能垃圾桶控制系统，弥补传统设备智能化短板，满足居家与小型公共场景下卫生化、自动化使用需求，具备良好的实际应用价值。

摘要

本设计以 STM32F103 单片机为控制核心，搭建智能垃圾桶硬件控制系统。系统利用 HC-SR04 超声波模块实现人体感应自动开盖，采用红外传感器检测垃圾满溢状态，满溢时触发蜂鸣器报警并锁定自动开盖功能，仅保留手动开盖权限。设备通过 SG90 舵机驱动桶盖启闭，开盖后延时 5 秒自动闭合。搭载 OLED 屏幕实时显示桶内状态、传感距离与桶盖状态，并设置 4 个功能按键，实现页面切换、桶盖手动控制与传感阈值增减调节。系统划分自动、手动、阈值设置三种工作模式，完成软硬件联合调试。测试结果表明，该装置运行稳定，兼顾卫生防护与状态监测，双模式设计提升了设备实用性，可满足普通场景下智能垃圾桶的使用需求。

总体方案

硬件设备清单

STM32F103C8T6 单片机最小系统板

选型理由：该型号为本科嵌入式课程主流主控芯片，外设资源充足，成本低廉，具备定时器、GPIO 与外部中断资源，完全满足传感器采集、舵机驱动、屏幕显示等任务。用途：作为整个系统的主控单元，处理传感器采集的数据，执行按键逻辑，控制舵机、蜂鸣器与屏幕输出，统筹全部控制流程。
HC-SR04 超声波测距模块

选型理由：模块电路成熟，测距稳定，无需复杂信号调理，可实现人体近距离感应。用途：实时检测前方障碍物距离，判断是否有人靠近垃圾桶，为自动开盖提供触发信号。
红外对射满溢检测模块

选型理由：结构简单，能够稳定检测垃圾是否遮挡光路，适合用于桶内装填高度检测。用途：实时监测垃圾是否装满，一旦光路被完全遮挡，判定为满溢状态，触发蜂鸣报警并禁用自动开盖。
SG90 9g 舵机

选型理由：体积小、功耗低，单片机定时器即可输出 PWM 信号驱动，非常适合控制小型桶盖的翻转动作。用途：接收主控指令，旋转指定角度完成桶盖开启与闭合动作。
0.96 寸 OLED 液晶显示屏

选型理由：I2C 通信协议占用引脚少，屏幕功耗低，字符与数字显示清晰，便于实时展示设备运行参数。用途：实时刷新超声波距离、满溢状态、桶盖开关状态以及当前操作界面。
有源蜂鸣器模块

选型理由：驱动简单，高低电平即可触发发声。用途：在垃圾桶检测到满溢时发出持续警报，提醒用户及时清理垃圾。
独立轻触按键 4 只

选型理由：结构稳定，适合作为人机交互输入设备。用途：分别实现界面切换、手动启闭桶盖、阈值增加、阈值减少四项操作。
电源模块与杜邦线

选型理由：为整个硬件系统提供稳定直流电压，保障各模块持续稳定运行。用途：给单片机、传感器、舵机统一供电，完成硬件电路接线。

硬件整体架构

主控单片机分别外接超声波模块、红外满溢模块完成数据采集；外接舵机与蜂鸣器作为执行器件；外接 OLED 屏幕输出状态信息；外接 4 路按键接收用户操作指令，所有外设由单片机统一调度处理。

核心功能

一、核心自动控制功能

人体感应自动开盖功能

实现逻辑：超声波模块持续采集前方距离，当检测到有人进入感应范围内，单片机输出 PWM 信号控制 SG90 舵机转动，桶盖自动打开；开启后启动软件延时，等待 5 秒，延时结束后舵机复位，桶盖自动关闭。

使用场景：用户靠近垃圾桶投放垃圾，无需手部接触桶体，实现无接触操作。
垃圾满溢检测与报警锁定功能

实现逻辑：红外模块持续监测光路是否被垃圾遮挡，一旦检测到桶内垃圾装满，立即触发蜂鸣器持续鸣叫报警；同时程序锁定自动开盖功能，超声波触发信号不再执行开盖动作，仅保留手动控制权限。

使用场景：垃圾桶装满后，阻止反复自动开盖，提醒使用者清空桶内垃圾。

二、人机交互与显示功能

OLED 实时状态显示功能

实现逻辑：屏幕分页面刷新数据，实时展示超声波测距数值、垃圾桶满溢状态标识、桶盖当前启闭状态；切换界面后，对应显示手动控制页面与阈值参数设置页面。

使用场景：使用者直观查看设备运行数据，掌握垃圾桶装填情况。
多页面切换功能（按键 1）

实现逻辑：按下第一个按键，系统循环切换显示页面，依次在自动监测界面、手动控制界面、阈值设置界面之间轮换。

使用场景：自由切换工作界面，完成查看状态、手动操作、参数修改三类操作。
手动启闭桶盖功能（按键 2）

实现逻辑：仅在手动界面生效，每按下一次按键 2，舵机翻转一次，交替完成开盖、关盖动作，不受超声波感应条件限制。

使用场景：桶体满溢锁定自动模式后，使用者可以手动开启桶盖进行清理。
传感阈值可调功能（按键 3、按键 4）

实现逻辑：进入阈值设置界面后，按键 3 实现传感距离阈值数值增加，按键 4 实现数值减小，修改后的参数实时在屏幕上更新，用于调整人体感应的有效距离。

使用场景：根据摆放环境调整感应灵敏度，避免误触发。

三、辅助逻辑功能

模式互斥控制逻辑

实现逻辑：自动感应模式与手动模式互不冲突，满溢信号优先级最高，只要检测到垃圾已满，自动开盖程序立即被屏蔽，保障满溢锁定规则优先执行。

技术路线

硬件开发：Altium Designer

选型理由：电子类本科教学主流 PCB 设计软件，操作成熟。用途：绘制硬件电路原理图，完成外设与单片机之间的线路规划。
程序开发环境：Keil MDK5

选型理由：STM32 单片机开发的标准 IDE，支持 C 语言编译、程序下载与在线调试，适配本项目嵌入式开发。用途：编写单片机主控程序，完成传感器读取、舵机 PWM 驱动、屏幕显示、按键中断、延时逻辑等代码开发。
编程语言：C 语言

选型理由：嵌入式单片机开发的基础语言，执行效率高，适合底层硬件控制，契合本科嵌入式教学内容。用途：编写主控程序，实现全部业务控制逻辑。
通信协议：I2C、GPIO、PWM

选型理由：均为单片机基础外设协议，开发难度低。用途：I2C 驱动 OLED 屏幕，普通 GPIO 读取传感器与按键电平，定时器生成 PWM 波形驱动舵机。
调试工具：ST-Link 下载器、串口助手

选型理由：硬件调试必备工具，低成本且稳定。用途：将程序烧录进单片机，串口打印传感器数值，排查硬件与程序 BUG。
仿真辅助：Proteus（可选）

选型理由：支持单片机与传感器电路仿真。用途：前期对控制逻辑进行虚拟仿真，验证功能逻辑无误后再进行实物焊接调试。
文档绘图：Visio

选型理由：工科毕业设计常用绘图工具。用途：绘制系统硬件框图、程序流程图、电路结构图，完善毕业设计图纸内容。

项目演示

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关于我们

博主本身从事开发软件开发、有丰富的编程能力和水平、累积给上千名同学进行辅导、有自己的独立工作室，目前只专注做自己专业领域的事。团队人员有多年架构师设计经验、多人有参加校企合作经验，被多个学校常年聘为校外企业导师，指导学生毕业设计并参与学生毕业答辩指导，有较为丰富的相关经验。期待与各位高校教师、企业讲师以及同行交流合作。