一种云智慧垃圾分类装置

1.本实用新型涉及垃圾分类技术领域，具体为一种云智慧垃圾分类装置。


背景技术：

2.传统的智能垃圾装置大都基于人体红外感应传感器，它实现的基本原理是：微型控制芯片通过红外传感器的感应检测是否有人靠近，当有人接近时，微型控制芯片指挥传动装置打开垃圾装置的桶盖，延时一段时间后，再自动关闭垃圾装置的桶盖。由于红外传感器的检测距离往往不足1 米，所以这种垃圾装置不但无法有效地解决垃圾分类投递问题，也不能有效地防止垃圾装置附近细菌和病毒的传播。实际应用中普通话与各个地方的方言是不同的，各个地方的方言之间又有区别，而采用了ld3320芯片的垃圾分类识别系统，对大范围的语音识别困难较大；且存在响应速度慢，识别错误率高等问题，在客观上给语音识别造成阻碍。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本实用新型旨在应用云端语音识别技术和单片机技术实现智能语音垃圾分类装置，居民只需面对智慧垃圾分类装置说出所扔垃圾的名称，智慧垃圾分类装置通过云端语音识别用户的语音，区分出该垃圾所属的类别，最后自动打开该类垃圾分类装置的盖子。
4.本实用新型采用以下技术方案：一种云智慧垃圾分类装置，其特征在于：包括：电源模块、稳压模块、音频模块、外置内存模块、状态指示模块、舵机控制模块、单片机、云端语音识别、无线通信模块、晶振模块和复位模块；所述电源模块通过稳压模块分别为音频模块、单片机和舵机控制模块供电，所述单片机分别和音频模块、外置内存模块、状态指示模块、无线通信模块、晶振模块和复位模块电性连接，所述无线通信模块与云端语音识别基于wi-fi无线连接；所述舵机控制模块由单片机信号控制；所述音频模块包括麦克风和扬声器；所述电源模块使用的是外部电源。
5.进一步的，所述稳压模块型号为lm1117-3.3和lm1117-5.0。
6.采用上述进一步方案的有益效果是，lm1117-3.3和lm1117-5.0稳压模块是一种低压差线性电压调节器，能够实现限流保护和过热保护。
7.进一步的，所述音频模块型号为wm8978。
8.采用上述进一步方案的有益效果是，具有片上数字信号处理功能，包括均衡五路输入；自动控制adc或者线路输入之间混合信号的电平；限定录音或者重放信号的幅度。
9.进一步的，所述外置内存模块型号为w25q128f。
10.采用上述进一步方案的有益效果是，可以扩展ram的代码量，直接使用双通道spi来执行代码和存储语音数据，为有限的系统存储提供了解决方案。
11.进一步的，所述状态指示模块包括红色led灯和绿色led灯。
12.采用上述进一步方案的有益效果是，能够在单片机系统运行正常时绿色led 常
亮，当系统运行出现问题时红色led闪烁，以便区分系统是否正常工作。
13.进一步的，所述舵机控制模块的驱动型号为sg90。
14.采用上述进一步方案的有益效果是，能够执行智慧分类垃圾装置的各种动作命令。
15.进一步的，所述单片机采用stm32f103c8t6型号单片机。
16.采用上述进一步方案的有益效果是，其可用于数据采集和控制系统。
17.进一步的，所述云端语音识别采用的是百度云服务器。
18.采用上述进一步方案的有益效果是，通过无线通信模块接收单片机 stm32f103c8t6给出的指令，处理指令后通过无线通信模块反馈给单片机，通过云端服务器完成识别。
19.进一步的，所述无线通信模块为esp8266。
20.采用上述进一步方案的有益效果是，esp8266无线通信模块内部自带固件，内部集成了8m的flash，能够高效的支持程序快速运行，且能在极端温度环境中正常工作。
21.进一步的，所述晶振模块型号为cm200c32768dzft晶振和8m20pf10ppm 晶振。
22.采用上述进一步方案的有益效果是，结合单片机内部的电路，可以稳定地产生单片机所必需的时钟频率。
23.有益效果：与现有技术相比，本实用新型是一种非接触式云端语音智能控制垃圾分类的装置，利用无线通信技术和云端语音识别技术，实现了垃圾智能准确地分类管理，具有实用性强、操作简单和性能稳定等特点，为繁杂的垃圾分类提供了人性化的服务。
附图说明
24.图1是本实用新型系统电路整体框图；
25.图2是本实用新型稳压模块原理图；
26.图3是本实用新型音频模块原理图；
27.图4是本实用新型外置内存模块理图；
28.图5是本实用新型舵机控制模块原理图；
29.图6是本实用新型单片机管脚图；
30.图7是本实用新型无线通信模块原理图；
31.图8是本实用新型晶振模块原理图。
具体实施方式
32.为了便于理解本实用新型，下面将参照附图对本实用新型进行更加全面的描述。本实用新型可以通过不同的形式来实现，并不限于文本所描述的实施例。相反的，提供实施例是为了使对本实用新型公开的内容更加透彻全面。
33.如图1所示，一种云智慧垃圾分类装置，包括：电源模块、稳压模块、音频模块、外置内存模块、状态指示模块、舵机控制模块、单片机、云端语音识别、无线通信模块、晶振模块和复位模块；所述电源模块通过稳压模块分别为音频模块、单片机和舵机控制模块供电，所述单片机分别和音频模块、外置内存模块、状态指示模块、无线通信模块、晶振模块和复位模块电性连接，所述无线通信模块与云端语音识别基于wi-fi无线连接；所述舵机控制模块
由单片机信号控制；所述音频模块包括麦克风和扬声器；所述电源模块使用的是外部电源。
34.所述稳压模块采用lm1117芯片实现，如图2所示，对usb接口输入5v的电压进行调节和稳压，按照此电路把输入电源分为两部分，lm1117-3.3给单片机芯片供电，外置内存模块、状态指示模块、无线通信模块、晶振模块和复位模块电源电路均与单片机电源电路相通。lm1117-5.0给舵机控制模块和音频模块的麦克风、扬声器供电，实现数字模拟的供电独立。
35.如图3所示，所述音频模块采用wm8978芯片，wm8978为带扬声器驱动的立体声多媒体数字信号编译码器。具有片上数字信号处理功能，包括均衡五路输入；自动控制adc或者线路输入之间混合信号的电平；限定信号的幅度。另外，在 adc的线路上实现数字滤波，进而减少“风噪声”。wm8978分别和麦克风与扬声器连接，麦克风采集外部语音命令通过wm8978模数转换将信号传输到单片机，唤醒系统工作，单片机检测信号作出应答反馈到wm8978,wm8978处理后通过扬声器(lout2和rout2)应答，表示系统可以正常工作，并开始采集用户所述的垃圾名称。
36.如图4所示，所述外置内存模块采用w25q128f，w25q128f(128m位)串行储存芯片为有限的系统存储提供了解决方案，主要为语音识别程序用到的临时文件提供外置flash储存。
37.所述状态指示模块和单片机连接，其包括红色led灯和绿色led灯，用来提醒人们系统的运行状态。当系统运行正常时，单片机控制绿色led灯常亮；当系统运行出现问题时，单片机控制红色led灯闪烁。
38.如图5所示，所述舵机控制模块采用uln2003a：其驱动模块型号为sg90。舵机为智慧分类垃圾装置的动作执行模块。本实用新型使用四个舵机分别置于四种不同的垃圾分类装置上，分别为可回垃圾、厨余(易腐)垃圾、有害垃圾和其他垃圾，当云端语音识别垃圾种类后通过wi-fi反馈指令到单片机，单片机输出 pwm信号控制舵机的旋转角度，发送到舵机的信号调制芯片，驱动舵机自动打开垃圾分类装置的翻盖，当垃圾投递结束后，再关闭垃圾分类装置的翻盖。
39.所述单片机采用stm32f103c8t6单片机，引脚图如图6所示。stm32f103c8t6 单片机包含128k闪存、两个12位数模转换器、7通道dma控制器、多个i/o端口、通信接口和定时器。cpu速度为72mhz。具有功耗低、电压低、性能优良、实用性强等特点。单片机连接到音频模块、外置内存模块、状态指示模块、无线通信模块、晶振模块和复位模块。
40.所述云端语音识别是智能垃圾分类装置的控制中心，采用的是百度云服务器，本装置所有的识别功能都在该云端完成。云端语音识别通过无线通信模块接收单片机stm32f103c8t6给出的指令，处理指令后通过无线通信模块反馈给单片机。首先建立云端语音识别中心资源库，所述资源库包括四个模块，分别为：可回收垃圾模块、厨余(易腐)垃圾模块、有害垃圾模块和其他垃圾模块。可回收垃圾模块中包含废纸、废弃塑料瓶、废金属、废包装物、废旧纺织物、废弃电器电子产品、废玻璃、废纸塑铝复合包装等垃圾名称关键词，厨余(易腐)垃圾模块中包含丢弃不用的菜叶、剩菜、剩饭、果皮、蛋壳、茶渣、骨头等垃圾名称关键词，有害垃圾模块中包含废灯管、废油漆、杀虫剂、废弃化妆品、过期药品、废电池、废灯泡、废水银温度计等垃圾名称关键词，其他垃圾模块中包含陶瓷、渣土、建筑垃圾，生活垃圾等垃圾名称关键词。其次，云端语音识别在指令的引导下识别关键词，并进行资源库访问。
如云端语音识别检测到的关键词为废纸，则自动识别为可回收垃圾。最后，将识别的信号传输给单片机，单片机控制可回收垃圾装置的舵机打开垃圾装置盖，同时反馈到音频模块的扬声器播报。
41.所述无线通信模块采用的型号为esp8266的芯片，引脚图如图7所示。 esp8266是专门为物联网开发而设计的一款高性能wi-fi芯片，内部集成了8m 的flash能够高效的支持程序快速运行，且能在极端的温度环境中正常工作。单片机通过at指令把wi-fi模块设置为station mode，并把在连接范围内的 wi-fi的ssid和密码写入到wi-fi模块，以和互联网连接。单片机发送指令至 wi-fi模块，wi-fi模块连接到指定云端语音识别的服务器上，完成单片机与云端通过wi-fi的通信与数据传输。
42.所述晶振模块所需工作电压由单片机电源电路提供。所述晶振模块中的晶振芯片如图8所示，其与stm32f103c8t6单片机连接，结合单片机内部的电路，产生单片机所必需的时钟频率。
43.所述复位模块采用型号为um805re的芯片，当与5v供电或3v供电电路一起使用时，可以消除外部元件干扰，提高电路可靠性。当电源电压低于预设阈值，置位复位信号，并在电源电压上升到复位阈值以上后保持至少140ms。
44.使用时，所述云端语音识别不断检测外界环境中居民说出的垃圾名称，比如，香蕉皮、电池、纸片、玻璃等，通过音频模块编码，并把识别结果传给 stm32f103c8t6单片机，接着单片机通过dma方式将语音数据发送到串口，即无线通信模块，所述无线通信模块将数据发送到云端语音识别。云端语音识别根据识别结果判断垃圾所属的分类，将识别结果通过无线通信模块返回，接着单片机会通过返回的值控制舵机控制模块打开相应垃圾分类装置的翻盖，等待延时一定的时间(人投递垃圾需要的时间)后再控制舵机控制模块自动关闭该垃圾分类装置的翻盖。
45.在上述实施例中可以实现全部功能，或根据需要实现部分功能。
46.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

技术特征：
1.一种云智慧垃圾分类装置，其特征在于：包括：电源模块、稳压模块、音频模块、外置内存模块、状态指示模块、舵机控制模块、单片机、云端语音识别、无线通信模块、晶振模块和复位模块；所述电源模块通过稳压模块分别为音频模块、单片机和舵机控制模块供电，所述单片机分别和音频模块、外置内存模块、状态指示模块、无线通信模块、晶振模块和复位模块电性连接，所述无线通信模块与云端语音识别基于wi-fi无线连接；所述舵机控制模块由单片机信号控制；所述音频模块包括麦克风和扬声器；所述电源模块使用的是外部电源。2.根据权利要求1所述的一种云智慧垃圾分类装置，其特征是：所述稳压模块型号为lm1117-3.3和lm1117-5.0。3.根据权利要求1所述的一种云智慧垃圾分类装置，其特征是：所述音频模块型号为wm8978。4.根据权利要求1所述的一种云智慧垃圾分类装置，其特征是：所述外置内存模块型号为w25q128f。5.根据权利要求1所述的一种云智慧垃圾分类装置，其特征是：所述状态指示模块包括红色led灯和绿色led灯。6.根据权利要求1所述的一种云智慧垃圾分类装置，其特征是：所述舵机控制模块的驱动型号为sg90。7.根据权利要求1所述的一种云智慧垃圾分类装置，其特征是：所述单片机采用stm32f103c8t6型号单片机。8.根据权利要求1所述的一种云智慧垃圾分类装置，其特征是：所述云端语音识别采用的是百度云服务器。9.根据权利要求1所述的一种云智慧垃圾分类装置，其特征是：所述无线通信模块型号为esp8266。10.根据权利要求1所述的一种云智慧垃圾分类装置，其特征是：所述晶振模块型号为cm200c32768dzft晶振和8m20pf10ppm晶振。

技术总结
一种云智慧垃圾分类装置，包括电源模块、稳压模块、音频模块、外置内存模块、状态指示模块、舵机控制模块、单片机、云端语音识别、无线通信模块、晶振模块和复位模块；所述电源模块通过稳压模块分别为音频模块、单片机和舵机控制模块供电，所述单片机分别和音频模块、外置内存模块、状态指示模块、无线通信模块、晶振模块和复位模块电性连接，所述无线通信模块与云端语音识别基于Wi-Fi无线连接；所述舵机控制模块由单片机信号控制。本实用新型是一种基于云端语音控制的非接触式智能垃圾分类装置，利用无线通信技术与云端语音识别技术，实现了垃圾智能准确地分类管理，具有实用性强、操作简单和性能稳定等特点，为繁杂的垃圾分类提供了人性化服务。人性化服务。人性化服务。


技术研发人员：彭杰 沈姗姗
受保护的技术使用者：南京工业职业技术大学
技术研发日：2021.09.24
技术公布日：2022/3/8