项目编号：STM32-T004

项目名称：基于STM32的智能垃圾桶

【摘要】

        本项目设计了一种基于STM32F103C8T6单片机的智能垃圾桶系统，融合语音识别、环境监测、自动分类与物联网功能，旨在提升垃圾分类的智能化与便捷性。系统采用ASRPRO语音识别模块，实现对“有害垃圾”和“生活垃圾”的语音指令识别，并通过双舵机分别控制两个垃圾桶盖的自动开启。红外传感器用于监测垃圾桶内垃圾满度，DHT11模块采集环境温湿度信息，相关数据通过OLED屏幕实时显示。当检测到垃圾桶已满时，蜂鸣器发出报警提示，提醒用户及时清理。系统还配备ESP8266-01S模块，实现Wi-Fi通信，将垃圾桶状态、环境参数等信息上传至云平台，用户可通过手机APP实时查看垃圾分类情况与满度状态。该系统功能完善，操作智能，适用于家庭、学校、办公楼等多种生活场景，有助于推动垃圾分类与智能环保理念的推广。

【所用硬件】

1、STM32F103C8T6最小系统板

​

        STM32F103C8T6最小系统板是基于意法半导体（ST）Cortex-M3内核的微控制器开发板，核心芯片为STM32F103C8T6，主频72MHz，具有64KB Flash和20KB SRAM，满足中等复杂度的嵌入式应用需求。该板集成USB、USART、SPI、I2C等通信接口，支持多种外设扩展。最小系统板包含必要的外围电路，如8MHz晶振、复位电路、电源管理（3.3V稳压），并提供GPIO引脚引出，方便连接传感器、显示屏等模块。其低功耗、高性能特性使其广泛应用于智能硬件、工业控制等领域。在本设计中，它作为主控单元，负责数据采集、处理及外设控制，确保电子秤系统的稳定运行。

2、天问ASRPRO语音模块

        天问ASRPRO语音模块是一款集成度较高的离线语音识别与语音合成一体化模块，能够实现本地语音指令识别和实时语音播报功能。它内置多种常用语音指令库，支持用户自定义关键词，识别速度快且准确率高，不依赖网络即可运行，适合应用在对响应速度和稳定性要求较高的嵌入式系统中。模块采用串口通信方式，与单片机、STM32或其他主控设备连接简单，开发门槛低，用户只需通过指令配置即可完成识别与播报功能。

3、舵机模块

        SG90舵机是一款常见的小型直流伺服电机，体积小巧、重量轻，广泛应用于各类电子制作和机器人控制中。它采用PWM信号控制转动角度，通常可实现0°到180°的范围，定位精度较高，响应速度快，适合需要角度调节的场景。SG90内部带有减速齿轮和位置反馈电位器，能稳定控制输出角度，同时保持较好的力矩输出。由于价格低廉、使用方便，SG90常被用于Arduino、单片机和各种嵌入式实验项目中。

4、红外传感器

        TCRT5000红外传感器是一种集发射与接收一体的光电传感器，主要由红外发射二极管和光敏三极管组成，能通过检测反射光的强弱来判断物体的存在与否或表面颜色的差异。该传感器对黑白反差较为敏感，因此常用于巡线小车、计数器以及接近检测等场合。它体积小巧，响应速度快，使用时只需配合简单的电路即可输出稳定信号，便于与单片机等控制器连接，具有低成本和易于集成的特点。

5、OLED显示模块

        OLED（有机发光二极管）显示屏模块是一种自发光显示器件，无需背光，具有高对比度、宽视角和快速响应的特点。本设计采用的OLED模块通常为0.96英寸或1.3英寸，分辨率为128×64像素，支持I2C或SPI通信协议，可直接与STM32等微控制器连接。其工作电压为3.3V~5V，功耗低，适合便携式设备。

6、ESP8266-01S WIFI模块

​

        ESP8266-01S是一款基于ESP8266芯片的紧凑型无线通信模块，支持802.11 b/g/n协议，工作频率2.4GHz，内置32位Tensilica处理器和片上WiFi堆栈，可独立运行或作为从机与主控MCU（如STM32）协同工作。模块通过UART（AT指令）或SPI接口通信，支持STA（客户端）、AP（热点）和混合模式，便于接入互联网或组建本地无线网络。其Flash容量为1MB，提供GPIO引脚用于基础控制，工作电压3.3V，功耗低且成本低廉。

7、蜂鸣器模块

        鸣器模块是一种常见的声音报警装置，广泛应用于电子设备中用于提示或报警功能。该模块通常由一个蜂鸣器和驱动电路组成，能发出高频的蜂鸣声。按照驱动方式可分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器两种类型。有源蜂鸣器只需提供直流电压即可发声，控制简单，适用于固定频率提示场景；无源蜂鸣器则需要外部提供特定频率的驱动信号才能工作，适用于需要调节音调或生成特定声音模式的场合。模块通常采用5V或3.3V供电，可通过三极管或专用驱动芯片控制启停，响应速度快，可靠性高，常用于智能设备、安防系统、工业仪表等场景中。

8、DHT11模块

        DHT11模块是一款常用的温湿度传感器模块，内部集成了电容式湿度测量元件和NTC温度测量元件，并配备专用信号处理芯片，可输出经过校准的数字信号。该模块通过单总线方式与单片机通信，具有响应速度快、数据传输简洁的特点。DHT11在0℃至50℃范围内能测量温度，在20%至90%范围内测量湿度，精度适中，功耗较低，价格便宜，适合应用于家居环境监测、气象站和智能控制等场景。

【系统框架图】

【软件流程图】

【核心代码展示】

#include "app_task.h"
#include "Encoder.h"
#include "key.h"
#include "oled.h"
#include "beep.h"
#include "timer.h"
#include "DTH11.h"
#include "io.h"
#include "esp8266.h"

u8 str[50];
PAGE page;
POINT point;
u8 clear_flag;

BUCKET bucket;

TaskControlBlock TaskList[MAX_TASKS] = {0};
uint8_t RegisteredTasks = 0; // 已注册任务数
uint32_t SystemTick = 0;     // 系统时间基准

// 任务注册函数
int8_t Task_Register(uint8_t id, uint32_t interval, void (*task_func)(void *), void *param)
{
    if (RegisteredTasks >= MAX_TASKS)
        return -1;

    TaskList[RegisteredTasks].TaskID = id;
    TaskList[RegisteredTasks].PollingInterval = interval;
    TaskList[RegisteredTasks].TimerCounter = 0;
    TaskList[RegisteredTasks].RunFlag = 0;
    TaskList[RegisteredTasks].EnableFlag = 1;
    TaskList[RegisteredTasks].TaskHook = task_func;
    TaskList[RegisteredTasks].TaskParam = param;
    TaskList[RegisteredTasks].Delay = 0;
    RegisteredTasks++;
    return 0;
}

// 任务使能控制
void Task_Enable(uint8_t id, uint8_t enable)
{
    for (int i = 0; i < RegisteredTasks; i++)
    {
        if (TaskList[i].TaskID == id)
        {
            TaskList[i].EnableFlag = enable;
            break;
        }
    }
}

/**
 * @brief 桶盖控制任务
 *
 * @param pt
 */
void Cap1_Control(void *pt)
{
    static u8 delay;
    if (bucket.other.lid == OPEN)
    {
        Servo_SetAngle_PB1(60);
        /**打开5s后关闭 */
        delay++;
        if (delay == 50)
        {
            delay = 0;
            bucket.other.lid = CLOSE;
        }
    }
    else if (bucket.other.lid == CLOSE)
    {
        Servo_SetAngle_PB1(170);
    }
    
}

void Cap2_Control(void *pt)
{
    static u8 delay;
    if (bucket.harmful.lid == OPEN)
    {
        Servo_SetAngle_PB0(60);
        /**打开5s后关闭 */
        delay++;
        if (delay == 50)
        {
            delay = 0;
            bucket.harmful.lid = CLOSE;
        }
    }
    else if (bucket.harmful.lid == CLOSE)
    {
        Servo_SetAngle_PB0(170);
    }
}
/**
 * @brief LED闪烁任务
 *
 * @param pt
 */
void Led_Task(void *pt)
{
    LED1 = !LED1;
}

/**
 * @brief 蜂鸣器任务
 *
 * @param pt
 */
void Beep_Task(void *pt)
{
	if(DHT11_data[2] >= bucket.dht11.temp || DHT11_data[0] >= bucket.dht11.humi || bucket.harmful.capacity == FULL || bucket.other.capacity == FULL)
    {
        BEEP = 0;
    }
    else
    {
        BEEP = 1;
    }

}


/**
 * @brief 语音任务
 *
 * @param pt
 */
void Asrpro_Task(void *pt)
{
}

/**
 * @brief 温湿度任务
 *
 * @param pt
 */
void Dht11_Task(void *pt)
{
    DHT11_READ_DATA();
}

/**
 * @brief WIFI任务
 *
 * @param pt
 */
void Esp8266_Task(void *pt)
{
    sprintf(str,"#%d.%d#%d.%d#%d#%d#", DHT11_data[2], DHT11_data[3], DHT11_data[0], DHT11_data[1],bucket.harmful.capacity,bucket.other.capacity);
    ESP8266_SendData(str);
}

/**
 * @brief 红外检测任务
 *
 * @param pt
 */
void HongWai_Task(void *pt)
{
    if (HongWai1 == 0 || HongWai2 == 0)
    {
        if (HongWai1 == 0)
        {
            bucket.harmful.capacity = FULL;
        }
        if (HongWai2 == 0)
        {
            bucket.other.capacity = FULL;
        }

        // BEEP = 0;
    }
    else
    {
        if (HongWai1 == 1)
        {
            bucket.harmful.capacity = UNDER;
        }
        if(HongWai2 == 1)
        {
            bucket.other.capacity = UNDER;
        }
        // BEEP = 1;
    }
}

/**
 * @brief 按键处理任务
 *
 * @param pt
 */
void Key_Task(void *pt)
{
    switch (KEY_Scan(0))
    {
    case KEY1_PRICE:
    {
    };
    break;

    case KEY2_PRICE:
    {
    };
    break;

    case KEY3_PRICE:
    {
    };
    break;
    case KEY4_PRICE:
    {
    };
    break;
    }
}

/**
 * @brief OLED显示任务
 *
 * @param pt
 */
void OLED_Task(void *pt)
{
    if (page == HOME)
    {
        /**智能垃圾桶**/
        OLED_ShowChinese(32, 0, 0, 16, 1);
        OLED_ShowChinese(48, 0, 1, 16, 1);
        OLED_ShowChinese(64, 0, 2, 16, 1);
        OLED_ShowChinese(80, 0, 3, 16, 1);
        OLED_ShowChinese(96, 0, 4, 16, 1);

        /*温度：*/
        OLED_ShowChinese(0, 16, 5, 16, 1);
        OLED_ShowChinese(16, 16, 6, 16, 1);
        OLED_ShowChinese(32, 16, 9, 16, 1);
        sprintf(str, "%2d.%2dC", DHT11_data[2], DHT11_data[3]);
        OLED_ShowString(48, 16, str, 16, 1);

        /*湿度：*/
        OLED_ShowChinese(0, 32, 7, 16, 1);
        OLED_ShowChinese(16, 32, 8, 16, 1);
        OLED_ShowChinese(32, 32, 9, 16, 1);
        sprintf(str, "%2d.%2d%%", DHT11_data[0], DHT11_data[1]);
        OLED_ShowString(48, 32, str, 16, 1);
    }
    OLED_Refresh();
}

void Task_Init(void)
{
    Task_Register(1, 1000, Led_Task, NULL);
    Task_Register(2, 1, Key_Task, NULL);
    Task_Register(3, 20, OLED_Task, NULL);
    Task_Register(4, 200, Beep_Task, NULL);
    Task_Register(5, 500, Asrpro_Task, NULL);
    Task_Register(6, 500, Dht11_Task, NULL);
    Task_Register(7, 100, HongWai_Task, NULL);
    Task_Register(8, 2000, Esp8266_Task, NULL);
    Task_Register(9, 100, Cap1_Control, NULL);
		Task_Register(10, 100, Cap2_Control, NULL);
}

void Task_Run(void)
{
    for (int i = 0; i < RegisteredTasks; i++)
    {
        if (TaskList[i].RunFlag && TaskList[i].EnableFlag)
        {
            // 执行任务函数
            if (TaskList[i].TaskHook != NULL)
            {
                TaskList[i].TaskHook(TaskList[i].TaskParam);
            }
            // 清除运行标志
            TaskList[i].RunFlag = 0;
        }
    }
}

void TaskTime(void)
{
    static u32 tick_time = 0;
    tick_time++;
    // 遍历任务列表更新计数器
    for (int i = 0; i < RegisteredTasks; i++)
    {
        if (TaskList[i].EnableFlag)
        {
            TaskList[i].TimerCounter++;

            // 达到时间间隔时设置运行标志
            if (TaskList[i].TimerCounter >= TaskList[i].PollingInterval)
            {
                TaskList[i].RunFlag = 1;
                TaskList[i].TimerCounter = 0;
            }
        }
    }
}

【原理图】

【硬件实物图】

【实物演示】