【单片机毕业设计】基于 STM32 与 Android APP 的智能垃圾桶远程控制系统基于 STM32 的多类别垃圾桶舵机开盖控制系统设计（013108）

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原创最新推荐文章于 2026-11-10 16:37:35 发布 73 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

情系淮思：五款车规MCU横向对比与VCU选型本文对比五款车规MCU中的S32K312与S32K324，聚焦核心架构、存储、通信及安全特性。S32K324为双核160MHz Cortex-M7，内存、外设（如以太网、QuadSPI、SAI）全面升级，支持高实时并行处理与复杂应用；而S32K312为单核120MHz，适用于中端车身控制。两者均满足ASIL B功能安全，具备完整安全引擎。选型建议：中端用S32K312，高端复杂系统优选S32K324。阅读详情

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项目研究背景

随着国内垃圾分类政策持续推进，传统垃圾桶仅具备垃圾收纳功能，缺乏智能化识别、自动开盖与状态感知能力，人工分类投放存在门槛高、投放不便等问题。当前市面上简易智能垃圾桶大多只支持单桶开盖，缺少多品类垃圾区分、桶内满溢检测与安全监测能力，部分产品人机交互方式单一，无法通过语音完成垃圾类别判断，也难以实现移动端远程查看与控制。物联网、嵌入式技术与语音识别模块的成熟，为低成本智能垃圾桶原型开发提供了技术基础。依托 STM32 单片机作为主控单元，搭配各类传感器、舵机、蓝牙通信模块，结合 Android 移动端应用，可以构建一套集成语音交互、满溢检测、烟雾报警、远程数据查看的智能垃圾桶原型系统。该系统能够解决人工垃圾分类难度大、垃圾桶状态无法实时感知、投放操作繁琐等痛点，可用于校园、社区等场景的垃圾分类科普与试用，具备良好的实际应用价值。本课题立足于嵌入式开发与移动端应用开发，完成软硬件协同设计，实现多类别垃圾桶的智能管控，对嵌入式物联网应用落地有一定实践意义。

摘要

本文设计并实现一套基于 STM32 单片机的语音识别智能垃圾桶系统。系统以 STM32F103C8T6 为主控芯片，集成 LU-ASR01 语音识别模块、MQ-2 烟雾传感器、红外满溢检测模块、SG90 舵机、OLED 显示屏以及 JDY-3X 蓝牙模块。系统支持语音唤醒，用户可语音说出垃圾种类或垃圾名称，系统自动识别并控制对应垃圾桶开盖；红外模块实时检测垃圾桶满溢状态，桶满时禁止开盖，可通过语音清理模式开启全部桶盖；MQ-2 传感器检测烟雾并触发蜂鸣器报警，OLED 实时展示 4 组垃圾桶开盖状态。系统通过蓝牙将数据上传至 Android APP，APP 可查看垃圾桶满溢信息并远程控制桶盖。测试结果表明，系统能够稳定完成语音垃圾分类、满溢监测、烟雾报警与蓝牙远程交互功能，可作为垃圾分类科普原型装置。

总体方案

STM32F103C8T6 单片机：系统主控核心，负责采集传感器数据、解析语音指令、控制舵机动作、驱动 OLED 屏幕、处理蓝牙收发数据。该芯片资源充足，外设接口丰富，开发资料完善，适合本科嵌入式项目开发，承担整个系统逻辑调度。
LU-ASR01 语音识别模块：负责语音唤醒与语音指令识别，识别垃圾类别、垃圾名称以及清理模式相关语音指令，将识别结果传输给 STM32。模块内置语音识别算法，无需复杂训练，降低语音开发难度。
SG90 舵机：4 个舵机分别对应四类垃圾桶模型，接收单片机电平信号，完成桶盖开启与关闭动作，扭矩满足小型垃圾桶模型开盖需求。
OLED 显示屏：实时显示 4 个垃圾桶的开盖状态信息，提供本地可视化信息展示，便于现场调试与状态查看。
MQ-2 烟雾传感器：采集环境烟雾浓度数据，将模拟信号发送至 STM32，当检测到烟雾超标时触发蜂鸣器报警，实现火情预警。
红外检测模块：安装于垃圾桶内部，检测垃圾满溢程度，反馈满溢信号至主控，桶满状态下禁止对应桶盖打开。
JDY-3X 蓝牙模块：作为无线通信单元，实现 STM32 单片机与 Android 移动端 APP 之间的数据双向传输，上传垃圾桶状态并接收 APP 下发的远程开盖指令。
蜂鸣器：报警外设，收到烟雾超标信号后发出提示音，起到安全预警作用。
上位机硬件环境：普通 PC 计算机，用于 STM32 程序编译、烧录调试以及 Android Studio APP 开发；安卓手机一台，用于安装 APP，完成蓝牙连接与远程控制测试。

核心功能

主控数据处理功能：STM32 单片机作为控制中心，采集各传感器数据，解析语音模块与蓝牙模块的指令信号，调度舵机、显示屏、蜂鸣器等外设协同工作，是整个系统的核心调度单元。
OLED 本地状态显示功能：实时在 OLED 屏幕展示 4 个垃圾桶的开盖状态，方便现场人员直观查看设备运行情况，属于本地可视化辅助功能。
舵机自动开盖控制功能：接收主控下发的开盖 / 关盖指令，驱动 SG90 舵机转动，实现四类垃圾桶桶盖自动开关；分为语音触发开盖、语音清理模式开盖、APP 远程开盖三种触发方式，为本系统核心执行功能。
烟雾监测报警功能：MQ-2 传感器持续采集环境烟雾数据，当烟雾浓度超过预设阈值时，单片机驱动蜂鸣器发出报警提示，实现垃圾桶区域火情监测，属于安全辅助功能。
LU-ASR01 语音识别交互功能：支持 “智能垃圾桶” 唤醒词唤醒；用户可直接说出垃圾类别指令，识别成功后打开对应垃圾桶；也可直接说出垃圾物品名称，系统自动判定垃圾类别并播报分类结果，控制桶盖开启，为本系统核心交互功能。
满溢检测与开盖限制功能：红外模块实时检测桶内垃圾高度，当垃圾桶已满时，普通语音投放指令无法打开桶盖；用户可以语音触发清理模式，语音指令 “清理垃圾” 打开全部桶盖，“清理结束” 关闭全部桶盖，属于投放管控核心功能。
蓝牙数据传输功能：JDY-3X 蓝牙模块建立单片机与安卓 APP 通信链路，将垃圾桶满溢状态、设备运行状态上传 APP，接收 APP 下发的远程开盖指令，是移动端联动的通信基础。
Android APP 状态展示与远程控制功能：APP 接收蓝牙传输的数据，可视化展示四个垃圾桶满溢情况；支持远程下发指令控制对应垃圾桶开盖，实现移动端远程监控，属于系统扩展功能。

技术路线

Keil MDK：STM32 单片机程序开发环境，完成硬件底层驱动、传感器读取、语音指令解析、舵机控制、蓝牙通信逻辑代码编写、编译与程序烧录调试。
C 语言：嵌入式主控程序开发语言，用于编写 STM32 外设驱动、业务逻辑、中断处理代码，代码简洁高效，是嵌入式开发主流语言。
Android Studio：Android 移动端应用开发工具，用于智能垃圾桶 APP 界面布局、蓝牙通信代码、状态数据展示、远程指令下发功能开发。
Java：Android APP 开发编程语言，实现 APP 页面交互、蓝牙串口通信、数据解析、控件事件处理逻辑。
LU-ASR01 配套上位机工具：用于语音唤醒词、识别关键词的配置，完成语音识别词条的录制与烧录。
STM32CubeMX：图形化配置工具，快速完成单片机引脚、时钟、外设初始化配置，简化底层驱动开发工作。
串口调试助手：系统调试工具，用于查看单片机串口输出信息，调试蓝牙通信、语音模块数据交互，排查软硬件通信故障。
Visio：绘图工具，绘制系统总体硬件架构图、软件流程图，用于毕业设计文档图纸绘制。
硬件调试工具：万用表、杜邦线、电源模块，用于硬件电路焊接、供电检测、硬件故障排查。

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。