需要系統地介紹智能垃圾回收箱軟件硬件設計完成后的設備運行狀況，包括正常工作和問題調試。同時，也要描述當所有設備正常工作時智能垃圾回收箱的操作流程。

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硬件模塊的試驗

在智能垃圾回收箱的正常運轉過程中，會涉及到回收箱的語音播報模塊，電機驅動模塊，超聲波傳感模塊，垃圾稱重模塊，無線數據傳輸模塊等。

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語音播報模塊的試驗

語音播報模塊的主要功能是播放“垃圾分類，家園更美”，提醒用戶選擇垃圾分類按鈕，投放垃圾剩余時間，垃圾回收艙門關閉注意不要夾手以及本次所回收垃圾的重量。在調試的過程中需要用到串口調試工具和語音調試工具，使每個動作過程匹配對應的語音。

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電機驅動模塊的試驗

電機驅動模塊的主要功能是驅動步進電機，從而控制智能垃圾回收箱回收門的開啟和關閉。此智能垃圾回收箱的步進電機的型號為 42BYGH34 型，將步進電機接到電機驅動模塊上，電機轉動速度通過調節單片機輸出口的 PMW 信號進行控制，如果回收門在開啟和關閉過程中不影響回收箱的平穩性即為合理。

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超聲波傳感模塊的試驗

超聲波模塊的主要功能是安裝在回收箱的箱頂測量箱頂距離箱體內垃圾的高度，從而實現測量并判斷回收物的滿溢狀況。進行超聲波傳感模塊的調試時，要了解兩個因素對此模塊的影響，一個是引腳電平，還一個是外界的干擾。

超聲波傳感器測距模塊，如 HC-SR04、US-116，都是在trig腳上高電平脈沖觸發，默認正常情況下是低電平。驅動的時候，trig腳被設置為推挽輸出，推挽輸出默認是高電平，因此在配置完管腳之后需要一個拉低操作，才能保證超聲波測距模塊的正常運行。此外，超聲波模塊容易受到氣流干擾，如在空調下，可能會測試不準，數值出現較大波動，因此要避免在氣流干擾較大的情況下進行工作。

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垃圾稱重模塊的試驗

垃圾稱重模塊的主要功能是對用戶投放的回收垃圾進行稱重，從而折算為積分發放到用戶的個人賬戶，后期用于用戶使用積分兌換商品。試驗之前，檢查稱重傳感器是否已經和底座固定，否則在稱重時會引很大的誤差，甚至會導致稱重模塊失效。

試驗過程中，對稱重模塊的各個部分進行檢查，并且需要采取一定的斷電保護措施，防止在沒電的時候造成稱重數據錯誤，例如可以將自動校零的功能改為靜止。參數調試完畢后，放入一些帶有重量的物品，能夠讀出在誤差允許范圍內的重量值，即垃圾稱重模塊能夠滿足要求。

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煙霧傳感器模塊的試驗

煙霧傳感器模塊的主要功能是檢測智能垃圾回收箱內是否有煙霧的產生，防止發生火災，從而起到一定的防火功能。如果箱體內有煙霧產生，智能垃圾回收箱會觸發報警，并且內部會釋放防火球進行自動滅火處理。首先通過煙霧傳感器我們需要對所測得的煙霧數據進行 AD 轉換，并設定煙霧濃度閾值；收集煙霧的濃度信息，與所設計的閾值比較看是否會觸發報警。在煙霧濃度采集過程中總結出如下的換算規律：

（1）傳感器量程固定，輸出范圍為 0V 至 5V，也可取電流值。

（2）AD 轉換后得到是數字信號，也就是數據，通過函數計算可以得出電信號對應的煙霧濃度，因此可以根據實際生活中危險境界線的煙霧濃度，反過來換算得出對應電壓信號的值，從而進行閥值設定。

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綜合試驗

在各個模塊的調試完成之后，將所有的模塊組合成一個整體。當各個模塊調試完成之后，再將它們都通過分控盒與主控盒相連，最后接通電源。將帶有二維碼的卡片在回收箱上刷過，然后按下某一個箱體的按鈕，該智能垃圾回收箱識別垃圾所屬類型，同時安裝在回收箱上的步進電機開始旋轉帶動絲杠移動，使智能垃圾回收箱打開相應的回收門。

當傳感器檢測到箱體內的人手已拿開并且人體不在靠近時，步進電機反向旋轉帶動絲杠使智能垃圾回收箱關閉回收門。隨后智能垃圾回收箱內開始進行稱重，根據回收物的類型和重量換算成積分，疊加到用戶的賬戶上，以便后期用于商品兌換。即實現了一次精準的垃圾分類投放。

同樣地，將帶有煙霧的回收物按照正常順序放入到回收箱內，觀察回收箱是否會出現相應的報警和釋放滅火球等相應的動作。在各個模塊調試和綜合調試的過程中，智能垃圾回收箱的各項功能均正常。

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箱體與后臺的試

垃圾投放流程

整個智能垃圾回收系統如圖 5.1 所示，主要由垃圾可回收箱、云平臺兩步部分組成。用戶通過在智能垃圾回收箱投放可回收物，智能垃圾回收箱將用戶投放數據傳到云平臺，云平臺對用戶投放數據進行管理，并兌換成積分返給居民用戶。

設備端與后臺試驗

1.前端智能垃圾回收箱投放操作模擬

（1）智能垃圾回收箱連接電源后，顯示界面如圖 5.2 所示，并且會有語音提示

“垃圾分類，家園更美”。語音播報清晰，LCD 顯示模塊正常

（2）在用戶想要使用該設備時，攜帶統一發放的帶有二維碼的垃圾回收卡片，通過設備前端的刷卡區刷二維碼，以便識別用戶，掃描成功后繼續會有語音提示“請選擇分類按鈕”，掃描模塊正常。

（3）用戶根據投放的回收物所屬的分類，選擇相應的開門按鈕，回收門將進入開啟過程。居民選擇紙張投放按鈕，投放如圖 5.3 所示，開關門機構正常，并伴有語音提示“垃圾分類，家園更美”。

（4）回收門完全打開后將等待 7 秒，并且系統內部開始進行倒計時，此時用戶可投放垃圾，倒計時接近尾聲時將有語音提示“回收門即將在 7 秒后關閉”，給用戶足夠的反應時間

（5）7秒倒計時完成后，回收門將進入關閉過程，防夾手實驗如圖 5.4 所示，伸手時回收門會自動打開，防夾手機構與光幕傳感器模塊均正常。

（6）回收門關閉之后，顯示界面會顯示投放垃圾的類型（如紙張，織物，金屬，塑料）重量界面如圖 5.5，并伴有語音提示“感謝分類投放，本次垃圾重量為 1.51kg”。垃圾重量數據會在 LCD 屏上顯示，稱重模塊正常。

（7）投放操作結束，若垃圾過多，超聲波模塊能夠檢測出滿溢狀態，箱內超聲波模塊安裝如圖5.6所示。

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后端平臺遠程監控

后端平臺的操作功能有增添設備、查詢設備、解綁設備、刪除設備。

（1）將終端設備添加到平臺。

在“網頁瀏覽器地址欄”輸入平臺地址，在“平臺登錄”處輸入賬號和密碼登錄進入并選擇左側“基礎信息”，設備的位置信息如圖 5.7 所示，GPS 定位模塊正常。

點擊菜單欄靠后的欄目中選擇“終端設備”，然后選擇設備所放置的小區（如未來科技城，未來城小區），如圖 5.8 所示。選擇“新增”（圖 5.8 箭頭所示）進入，為了完成新設備的添加，可以在以下界面輸入想要添加設備的編號以及它所對應的 SIM

卡號。輸入新設備的編號和卡號之后，點擊“保存”按鈕，即成功添加了一臺新設備，如果想讀取新設備的信息，可以在終端設備中查找即可。

（2）將智能垃圾回收箱與終端設備關聯。

在后臺選擇“智能垃圾回收箱”點擊進入（操作同添加設備一樣），在圖 5.9 選擇完新增添的設備之后點擊“保存”按鈕，新增添的智能垃圾回收箱與終端設備關聯成功。

（3）查詢上面所綁定智能垃圾回收箱的投放記錄。

登錄后臺選擇想要查詢的設備所放置的小區（如未來科技城，未來城小區），此時前端的智能垃圾回收箱若有用戶投放垃圾，則此處會顯示出有投放記錄，例如有多少用戶投放了垃圾，垃圾桶內已經盛放了多少垃圾，還剩余多少的空間，都可以詳細的看到這些數據，具體顯示如圖5.10所示。

（4）將智能垃圾回收箱在平臺解綁，并刪除終端設備。在菜單欄中選擇“智能垃圾回收箱”進入，進入之后的界面如圖5.11所示。在第（1）步進入后的界面中選擇想要刪除的智能垃圾回收箱所對應的編號，在這個編號所在行的后面會有編輯樣式的按鈕，鼠標放上圖標后也會顯示“編輯”（紅色箭頭處）。

在彈出的界面中，點擊終端設備后會蹦出想要刪除的終端設備的編號和一行“空白區域”，點擊“空白區域”后并點擊該圖框下方的“保存”按鈕，隨后會出現如圖5.12 所示的界面，即成功地完成了智能垃圾回收箱在平臺解綁。

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小結

本文首先詳細介紹了智能垃圾回收箱設備的調試和操作說明。調試過程包括對語音播報模塊、電機驅動模塊、超聲波傳感模塊、垃圾稱重模塊、無線數據傳輸模塊以及煙霧傳感器的全面測試。其次，對前端和后端操作進行了模擬實驗，結果表明實驗效果符合垃圾回收箱的功能需求。