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基于单片机的智能语音分类垃圾桶的设计与

实现

作者：索忠祥董香丽

来源：《科学与财富》2020年第26期

摘要：随着我国经济的快速发展和人们消费水平的不断提高，垃圾产生的数量和种类变得

越来越多。本文设计了一种基于STC89C52RC单片机的智能语音分类垃圾桶，本系统由

STC89C52RC单片机、LD3320语音识别模块、HC-SR501人体红外传感器模块、SW-1801P震

动开关模块、SG90舵机模块、DY-SV17F语音播报模块和HX711称重模块组成，采用了单片

机技术、非特定人语音识别技术、传感器技术和舵机控制技术。

关键词：智能分类垃圾桶;LD3320;非特定人语音识别技术;语音播报

系统组成1

本系统采用单片机作为核心CPU，它的信号输入源是语音识别模块、人体感应模块、称

重模块和震动模块。单片机对输入信号进行处理后，向语音播报模块和舵机模块发送相应的控

制信号，控制相应模块开始工作。系统结构如下图1所示。

系统2功能

具体功能实现如下：

（1）;;;;通过语音识别模块获取扔垃圾者口述的语音信息，并且对其中的关键字进行识别

和匹配，匹配成功后将此信号传送给单片机，单片机在收到信号后控制语音播报模块通过喇叭

播报垃圾的种类，并且驱使相应垃圾种类的舵机转动，实现垃圾桶开关盖。

（2）;;;;采用称重模块获取垃圾桶内的重量信息。单片机实时获取由称重模块传过来的重

量信号，当单片机判断桶内垃圾重量达到预定的阈值时，控制语音播报模块播报相应的音频文

件，提示垃圾桶满了。

（3）;;;;采用人体感应模块检测垃圾桶前是否有人。人体感应模块检测到有人时，会产生

相应的电压信号，当单片机获取到该电压信号时，控制语音播报模块播放响应的音频文件，同

时也驱使舵机做开关盖动作。

（4）;;;;采用震动检测模块检测是否产生踢桶的行为。震动检测模块检测到有震动感应产

生时，会产生相应的电压信号，当单片机获取到该电压信号时，控制舵机模块做开关盖动作。

系统设计3

系统3.1;硬件设计

3.1.1;;;;;LD3320语音识别模块

LD3320芯片在通过麦克风接收到用户的音信息后，首先会将采集到的语音信息转化成数

字信号，并且对数字信号进行分析，获取这段语音信息在频率分布上的特征，然后用芯片内部

预存的关键词的特征和获取到的特征进行相似度匹配，匹配成功将最优的一条词语信息输出，

匹配失败输出识别失败指令。

3.1.2;;;;;语音播报模块

根据系统功能设计，DY-SV17F只启用了前四个I/O口。DY-SV17F未接收到单片机的指

令时它的I/O引脚保持高电平信号。当DY-SV17F接受到单片机的指令时，它会控制与单片机

相连的I/O口产生不同的高低电平信号，不同的I/O口高低电平组合对应着不同的音频文件。

单片机通过控制与DY-SV17F相连的I/O口组合产生不同的高低电平信号来表示想要播放的音

频文件，DY-SV17F通过外连的扬声器播放音频，播放完毕后I/O口会变回为低电平。

3.1.3;;;;;称重模块

（1）;;;;压力传感器

压力传感器具有R1、R2、R3和R4四个电阻应变片。当压力传感器收到外力时，会使

R1、R2、R3和R4被挤压或者拉伸发生形变，它们的阻值会因此变大或者变小，产生出不同

的电压值，从而可以将非电量转化为电量输出。

（2）;;;;HX711称重芯片

压力传感器产生电压信号后通过A通道将电压信号传送给HX711芯片，A通道可以将电

压信号增强到128倍，HX711芯片接收到增强的电压信号后运用电压转换重量公式对其进行轉

化计算，最后输出转化后的值。单片机通过读取HX711输出的数据就可以获取到现在垃圾桶

重垃圾的重量。

3.1.4SG90舵机模块

单片机通过信号线向SG90的控制电路发出控制信号，SG90的控制电路在接收到后首先

会让电机开始工作发生转动，同时促使齿轮组也开始转动，将动力传送到输出舵盘。舵机内部

有一个反馈电位计，当舵盘受到动力转动时，同时反馈电位计也会转动，然后输出电压信号到

控制电路板，代表着当前的位置，从而控制电路板可以确定当前电机的转速和方向，达到控制

的效果。

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