STM32单片机智能垃圾桶系统概述

该系统基于STM32单片机设计，整合烟雾检测、金属识别、液晶显示及超声波测距功能，实现垃圾分类、环境监测与自动开盖等智能化操作。核心模块协同工作，提升垃圾分类效率与用户体验。

烟雾检测模块

采用MQ-2烟雾传感器检测环境可燃气体浓度，通过ADC转换将模拟信号传输至STM32。阈值触发时，系统启动报警机制（蜂鸣器/LED警示），并通过Wi-Fi/蓝牙模块上传数据至云端平台。传感器响应时间通常低于10秒，检测范围覆盖0-10000ppm可燃气体。

金属检测模块

基于涡流效应原理，使用LC振荡电路检测金属物体。当金属靠近时，线圈电感变化导致振荡频率改变，STM32通过比较器识别频率偏移。典型检测距离为3-5cm，可区分铁磁性与非铁磁性材料，误判率低于5%。

液晶显示模块

配备1.3寸OLED或2.4寸TFT屏幕，实时显示垃圾类别（通过颜色编码）、容量状态（百分比进度条）及系统告警信息。采用SPI/I2C接口通信，刷新率60Hz以上，支持多语言界面切换。

超声波测距模块

HC-SR04传感器发射40kHz超声波，测量回波时间差计算距离（公式：d i s t a n c e = ( 340 × Δ t ) / 2 distance = (340 \times \Delta t)/2distance=(340×Δt)/2）。当检测到10-30cm范围内物体时，舵机自动开启桶盖，延迟关闭时间可编程设定（默认3秒）。测距精度±2mm，有效角度<15°。

系统软件设计

FreeRTOS实时操作系统管理多任务调度：

• 任务1：环境监测（烟雾/金属扫描）
• 任务2：人机交互（LCD刷新/触摸响应）
• 任务3：通信处理（数据上传/指令接收）
• 任务4：运动控制（舵机/PWM驱动）

关键算法包括卡尔曼滤波（距离数据去噪）和决策树分类（金属类型判断）。

电源与低功耗设计

采用18650锂电池（3.7V/2000mAh）供电，配合TPS5430降压芯片转换3.3V。空闲模式下STM32进入STOP模式，功耗降至15μA，超声波模块采用间歇唤醒机制延长续航。

扩展功能

• 通过ESP8266模块实现微信小程序远程监控
• 称重模块（HX711）统计垃圾重量
• 太阳能板（5W）辅助充电
• 语音提示（SYN6288芯片）

该系统的硬件成本控制在200元以内，识别准确率达92%以上，适合社区、办公场所等场景部署。开发工具建议使用Keil MDK或STM32CubeIDE，关键外设驱动可调用HAL库加速开发。

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