基于STM32的智能垃圾分类与回收系统

1. 引言

传统垃圾处理方式存在分类效率低、资源浪费严重等问题,难以满足城市可持续发展的需求。本文设计了一款基于STM32的智能垃圾分类与回收系统,通过视觉识别、多传感器融合与自动化分拣技术,实现垃圾精准分类、压缩存储与资源回收,助力智慧城市建设与循环经济发展。


2. 系统设计

2.1 硬件设计
  • 主控芯片:STM32F767VGT6,配备双精度FPU与硬件JPEG加速器

  • 感知模块

    • 工业相机(OV5640,500万像素):垃圾图像采集

    • 重量传感器(HX711,±5g精度):检测垃圾重量

    • 金属探测线圈(LC振荡电路):识别金属类垃圾

    • 红外满溢传感器(E18-D80NK):检测垃圾桶容量

  • 执行机构

    • 四轴分拣机械臂(0.5s/次分拣速度)

    • 液压压缩装置(0-5吨压力,压缩比5:1)

    • 分类格口电机(步进电机控制,4类分拣)

  • 通信模块

    • LoRa模块(SX1278):区域组网通信

    • 4G模组(EC200S):连接城市管理平台

  • 供电系统

    • 太阳能电池板(150W)

    • 磷酸铁锂电池(24V/50Ah)

2.2 软件架构
基于STM32智能垃圾分类回收系统具有重要意义,可解决传统垃圾处理方式效率低、分类不准确等问题,推动垃圾分类工作智能化发展。其设计实现方案如下: ### 系统设计 #### 硬件设计 系统硬件设计是基础,不同模块协同工作以实现智能垃圾分类回收。如基于STM32智能垃圾桶系统选用STM32103C8T6单片机,该单片机性能强大,能满足系统方案需求,还配备显示模块、蜂鸣器报警系统和LED灯,实现人机互动,方便控制调试 [^3]。 #### 总体架构 智能垃圾分类系统整体架构包含多个关键部分: - **图像识别模块**:利用摄像头采集垃圾图像,经处理后识别垃圾种类,为后续分类提供依据 [^4]。 - **传感器模块**:通过超声波传感器检测垃圾桶填充状态,判断是否需要清理,确保垃圾桶合理使用 [^4]。 - **控制模块**:以STM32微控制器为核心,处理各模块数据,协调系统操作,保证系统稳定运行 [^4]。 - **显示反馈模块**:通过显示屏实时显示垃圾桶状态,并提供分类提示,方便用户操作 [^4]。 - **无线通信模块**:借助Wi-Fi模块实现远程管理系统的数据传输,提供远程监控功能,便于管理人员实时掌握系统情况 [^4]。 ### 实现技术 采用图像识别、重量检测自动分拣技术,实现垃圾精准分类,提高回收效率 [^1]。同时,系统配备红外检测模块和温度检测,可检测是否有人经过并及时打开垃圾箱,方便人们进行垃圾整理和分类 [^3]。 ### 系统优势 该系统能有效提高分类效率,减少人为错误,在保证准确性的同时节省人力成本,助力城市可持续发展 [^1][^2]。通过将普通垃圾桶改装成智能垃圾桶,方便工作人员回收垃圾,也方便居民倒垃圾 [^3]。 ```python # 以下为简单示例代码,模拟STM32控制图像识别和传感器检测 # 此代码仅为概念示例,实际应用需根据硬件和具体需求编写 import time # 模拟图像识别模块 def image_recognition(): # 模拟采集图像并识别垃圾种类 # 实际中需调用摄像头和图像处理算法 return "可回收物" # 模拟传感器模块 def sensor_detection(): # 模拟超声波传感器检测垃圾桶填充状态 # 实际中需读取传感器数据 return 80 # 假设填充率为80% # 模拟控制模块 def control_module(): while True: # 调用图像识别模块 garbage_type = image_recognition() print(f"识别到的垃圾种类: {garbage_type}") # 调用传感器模块 fill_rate = sensor_detection() print(f"垃圾桶填充率: {fill_rate}%") # 模拟处理数据和协调操作 if fill_rate > 90: print("垃圾桶已满,需要清理") time.sleep(5) # 每隔5秒检测一次 if __name__ == "__main__": control_module() ```
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