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学生的技术与实现

摘要：随着城市生活垃圾产生量逐年递增，传统的垃圾桶在满溢监测、分类引导以及环境感知等方面已经显得力不从心。为了让社区的环卫设施反应更快、管理更方便，本文设计并实现了一种搭载华为鸿蒙系统的智能环保垃圾桶。该方案主要瞄准垃圾投放环节中的容量监测、桶内空气质量感知和桶盖自动开合这几个实际痛点，搭建出一套既能本地感知、又能远程通信的硬件终端，希望能给智慧社区的环卫管理提供一种切实可行的技术参考。

关键词：智能环保垃圾桶；TCRT5000；MQ135

1.1 研究背景

城市化不断向前推进，生活垃圾的总量也跟着一路攀升。垃圾桶作为城市基础设施里不可缺少的一环，它的管理方式会直接左右社区的环境卫生状况和资源回收效率。在过去，垃圾桶大多靠着人工来回巡查和按时清运来维持运转，这种方式不仅让满溢响应常常慢半拍，还带来了分类监管难落地、清运成本居高不下等一连串问题。

1.2 研究目的及意义

本研究旨在设计并实现一款基于华为鸿蒙操作系统的智能环保垃圾桶原型，以期突破传统垃圾桶功能单一、管理粗放的局限。具体目标包括：搭建一套能够自动开盖、检测满载、识别垃圾类别、压缩减容并将数据上传的硬件平台；在此基础上，借助鸿蒙的分布式软总线技术构建系统架构，让多台设备之间实现低时延的协同控制。

2 相关理论与技术基础

2.1 智能环保垃圾桶相关的鸿蒙系统概述

2.1.1 鸿蒙系统的定义与特点

2.2 智能环保垃圾桶设计的关键技术

2.2.1 基于TCRT5000的红外垃圾堆积高度检测原理

2.2.2 基于MQ135的桶内空气质量数据采集原理

2.2.3 基于Wi-Fi的云端数据上传与远程状态查看

3 系统方案总体设计

3.1 系统需求及可行性分析

3.1.1 需求分析

这套系统在功能上收得很紧，把重心放在自动满溢检测和基础空气质量监测上面，而不是去做多模态的垃圾分类识别。

3.1.2 可行性分析

3.2 系统架构

本系统在硬件总体架构上走的是模块化设计路线，以STM32主控制器作为中枢。

                                                         图3.2-1 系统架构设计框架图

                                                       图3.2-2 系统架构设计数据图

3.3 主要功能模块的器件选型

3.3.1 核心控制主板选型

3.3.2 OLED显示屏选型

3.3.3 蜂鸣器选型

3.3.4 TCRT5000传感器选型

3.3.5 MQ135传感器选型

3.3.6 舵机选型

4 系统硬件设计

4.1 系统整体硬件工作原理

这套系统的硬件部分基本上是围绕STM32F103C8T6这颗单片机来展开的，各个传感模块和执行器件在它的统一调度下协同工作，串起了一条从环境感知、逻辑判断再到动作响应和远程数据上传的完整链路。

4.2 系统功能模块设计

4.2.1 主控芯片设计

4.2.2 红外传感器模块设计

4.2.3 显示屏模块设计

4.2.4 蜂鸣器模块设计

4.2.5 舵机模块设计

4.2.6 气敏传感器模块设计

图4.2.6 MQ135电路

 系统软件设计

5.1 系统软件整体架构

本系统软件基于华为DevEco Device Tool集成开发环境，采用C语言进行嵌入式程序设计。系统以STM32F103C8T6为主控芯片，运行OpenHarmony轻量内核LiteOS-M，软件采用“内核启动—任务创建—任务调度”的多任务并发架构。

5.2 OLED显示屏界面设计

为了保证OLED屏幕可以正确地显示需要显示的内容，对OLED屏幕的初始化进行了详细的分析。首先要检查本机的供电情况，保证显示屏的供电正常。

                                                      图5.2-1 OLED显示屏流程图 

6 系统测试

6.1 系统PCB组装和测试

在基于华为鸿蒙系统的智能环保垃圾桶设计实现过程中，系统测试是必不可少的一个环节，目的很直接——检验各项功能是否达到了预期的正确性、稳定性和可靠性，确保垃圾桶在真实场景里能用得住。

图6.1 PCB硬件组装实物图

参考文献

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[3]李会.基于STM32的鱼塘养殖监测系统设计[J].物联网技术,2025,15(11):37-39.

[4]姚宁.STM32嵌入式技术在天然气管道阴极保护监测系统中的应用[J].仪表技术,2025,(03):42-45.

[5]王士威.基于STM32单片机的低功耗授时单元设计[D].防灾科技学院,2025.

[6]柴翊成.基于STM32单片机的智能家居音控系统设计[J].上海轻工业,2025,(03):112-114.

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注：仅展示部分文档内容和系统截图，需要完整的视频、代码、文章和安装调试环境请私信up主。