前言传统垃圾桶需要手动开盖无法判断桶内状态也缺少火情、溢满提醒体验较差。本文基于 STM32F103C8T6 单片机在 Proteus 中完成整套智能垃圾桶硬件电路仿真实现分类按键输入、溢满检测、烟雾火情检测、声光报警、水泵灭火、OLED 显示、串口上报等完整功能适合作为单片机课程设计、毕设参考。一、系统整体方案本智能垃圾桶以 STM32F103C8T6 为主控芯片外设分为五大模块垃圾分类输入模块4 路独立按键分别对应厨余、其他、有害、可回收垃圾环境检测模块PCF8591 ADC 采集电位器模拟的溢满检测、烟雾浓度检测显示模块OLED12864 屏幕实时显示垃圾类型、桶内溢满状态、烟雾浓度执行报警模块LED 状态指示灯、蜂鸣器报警、三极管驱动水泵模拟灭火串口通信模块USART 串口将设备状态上传上位机。整体逻辑按键录入投放垃圾类型ADC 采集溢满与烟雾数据当垃圾桶溢满触发溢满 LED 提示烟雾超标时烟雾 LED 点亮、蜂鸣器报警、水泵启动模拟灭火所有信息同步在 OLED 屏幕展示并通过串口输出。二、Proteus 硬件电路解析1. 主控单元 STM32F103C8T6STM32F103C8T6 是本系统核心提供 GPIO、I2C、ADC、USART 外设。I2C 引脚 PB6/PB7驱动 PCF8591 模数转换芯片I2C 引脚 PB8/PB9驱动 OLED12864 显示屏PA14、PA15三极管驱动水泵、蜂鸣器PA0‑PA34 路垃圾分类按键PA9/PA10串口 TX/RX用于串口调试输出。2. 垃圾分类按键输入电路4 个独立按键分别对应厨余垃圾、其他垃圾、有害垃圾、可回收垃圾。 按键采用上拉电阻输入方式按下后 IO 口拉低单片机扫描按键识别用户投放垃圾种类识别后在 OLED 上显示当前投放垃圾类型。3.ADC 采集模块 PCF8591STM32IO 口资源紧张使用 PCF8591 I2C 转 ADC 芯片完成两路模拟量采集溢满检测电位器 RV2 模拟垃圾桶内部满桶传感器电位器电压随桶内垃圾高度变化烟雾检测电位器 RV1 模拟烟雾传感器电位器输出电压代表烟雾浓度。PCF8591 通过 I2C 总线 PB6 (SCL)、PB7 (SDA) 和 STM32 通信把模拟电压转为数字量给到单片机。4.OLED12864 显示模块I2C 接口 OLED 屏幕负责人机交互界面。 屏幕实时输出投放垃圾类别、垃圾桶溢满程度、烟雾浓度数值、报警状态。方便直观查看设备当前运行状态。5. 声光报警与执行机构溢满指示 LED (D2)当溢满 ADC 数值超过设定阈值D2 点亮提示垃圾桶已满需要清理烟雾指示 LED (D1)烟雾浓度超过阈值时 D1 点亮蜂鸣器 BUZ1烟雾超标时PA15 输出电平三极管 Q1 导通蜂鸣器响起报警水泵烟雾超标触发火情模拟PA14 输出高电平Q2 三极管导通水泵启动模拟喷水灭火。6. 串口通信模块STM32 的 USART1PA9‑TXPA10‑RX连接仿真串口终端。系统会把垃圾投放记录、溢满状态、烟雾浓度数据通过串口打印输出方便上位机监控、调试。三、系统工作流程系统上电初始化I2C、OLED、PCF8591、串口、GPIO 全部初始化OLED 显示初始化界面循环扫描 4 路分类按键检测是否有垃圾投放操作检测到按键按下记录垃圾类型OLED 更新显示通过 I2C 读取 PCF8591 采集溢满、烟雾两路 ADC 数值溢满判断溢满 ADC 值大于阈值溢满 LED 点亮低于阈值熄灭烟雾火情判断烟雾 ADC 数值大于阈值烟雾 LED 亮起蜂鸣器鸣叫水泵开启模拟灭火烟雾恢复正常报警全部关闭将垃圾类型、溢满等级、烟雾浓度数据刷新 OLED同时串口输出上报循环回到按键扫描持续运行。四、核心功能说明✅四类垃圾分类录入通过物理按键模拟 4 种垃圾投放记录投放信息 ✅桶满检测提醒模拟垃圾桶溢满LED 灯光提示提醒清理 ✅烟雾火情检测与灭火模拟检测桶内起火烟雾声光报警 水泵模拟灭火 ✅OLED 可视化显示所有状态本地屏幕直观展示 ✅串口数据上报所有运行数据输出串口便于二次开发上位机。五、拓展改进方向毕设 / 项目升级参考实物替换仿真电位器替换成真实红外溢满传感器、MQ‑2 烟雾传感器自动开盖增加舵机实现投放垃圾自动开盖无线传输增加 ESP8266/Wi‑Fi 模块数据上传云平台手机查看垃圾桶状态自动称重增加 HX711 重量传感器统计垃圾投放重量语音播报增加语音模块播报投放垃圾类别、满桶提醒。六、总结本项目基于 STM32 完成智能垃圾桶整体仿真完整实现垃圾分类输入、环境感知、报警执行、显示、串口上报整套闭环逻辑。整个工程使用 Proteus 搭建不需要实物硬件就可以验证全部逻辑对 STM32 I2C 外设、ADC 采集、三极管驱动外设、按键扫描等知识点有很好的练习效果非常适合单片机课程设计和毕业设计。通过网盘分享的文件仿真文件获取.zip 链接: https://pan.baidu.com/s/1V5zzxbpHc_fRqfGIzSdLfg?pwd6666 提取码: 6666
前言传统垃圾桶需要手动开盖无法判断桶内状态也缺少火情、溢满提醒体验较差。本文基于 STM32F103C8T6 单片机在 Proteus 中完成整套智能垃圾桶硬件电路仿真实现分类按键输入、溢满检测、烟雾火情检测、声光报警、水泵灭火、OLED 显示、串口上报等完整功能适合作为单片机课程设计、毕设参考。一、系统整体方案本智能垃圾桶以 STM32F103C8T6 为主控芯片外设分为五大模块垃圾分类输入模块4 路独立按键分别对应厨余、其他、有害、可回收垃圾环境检测模块PCF8591 ADC 采集电位器模拟的溢满检测、烟雾浓度检测显示模块OLED12864 屏幕实时显示垃圾类型、桶内溢满状态、烟雾浓度执行报警模块LED 状态指示灯、蜂鸣器报警、三极管驱动水泵模拟灭火串口通信模块USART 串口将设备状态上传上位机。整体逻辑按键录入投放垃圾类型ADC 采集溢满与烟雾数据当垃圾桶溢满触发溢满 LED 提示烟雾超标时烟雾 LED 点亮、蜂鸣器报警、水泵启动模拟灭火所有信息同步在 OLED 屏幕展示并通过串口输出。二、Proteus 硬件电路解析1. 主控单元 STM32F103C8T6STM32F103C8T6 是本系统核心提供 GPIO、I2C、ADC、USART 外设。I2C 引脚 PB6/PB7驱动 PCF8591 模数转换芯片I2C 引脚 PB8/PB9驱动 OLED12864 显示屏PA14、PA15三极管驱动水泵、蜂鸣器PA0‑PA34 路垃圾分类按键PA9/PA10串口 TX/RX用于串口调试输出。2. 垃圾分类按键输入电路4 个独立按键分别对应厨余垃圾、其他垃圾、有害垃圾、可回收垃圾。 按键采用上拉电阻输入方式按下后 IO 口拉低单片机扫描按键识别用户投放垃圾种类识别后在 OLED 上显示当前投放垃圾类型。3.ADC 采集模块 PCF8591STM32IO 口资源紧张使用 PCF8591 I2C 转 ADC 芯片完成两路模拟量采集溢满检测电位器 RV2 模拟垃圾桶内部满桶传感器电位器电压随桶内垃圾高度变化烟雾检测电位器 RV1 模拟烟雾传感器电位器输出电压代表烟雾浓度。PCF8591 通过 I2C 总线 PB6 (SCL)、PB7 (SDA) 和 STM32 通信把模拟电压转为数字量给到单片机。4.OLED12864 显示模块I2C 接口 OLED 屏幕负责人机交互界面。 屏幕实时输出投放垃圾类别、垃圾桶溢满程度、烟雾浓度数值、报警状态。方便直观查看设备当前运行状态。5. 声光报警与执行机构溢满指示 LED (D2)当溢满 ADC 数值超过设定阈值D2 点亮提示垃圾桶已满需要清理烟雾指示 LED (D1)烟雾浓度超过阈值时 D1 点亮蜂鸣器 BUZ1烟雾超标时PA15 输出电平三极管 Q1 导通蜂鸣器响起报警水泵烟雾超标触发火情模拟PA14 输出高电平Q2 三极管导通水泵启动模拟喷水灭火。6. 串口通信模块STM32 的 USART1PA9‑TXPA10‑RX连接仿真串口终端。系统会把垃圾投放记录、溢满状态、烟雾浓度数据通过串口打印输出方便上位机监控、调试。三、系统工作流程系统上电初始化I2C、OLED、PCF8591、串口、GPIO 全部初始化OLED 显示初始化界面循环扫描 4 路分类按键检测是否有垃圾投放操作检测到按键按下记录垃圾类型OLED 更新显示通过 I2C 读取 PCF8591 采集溢满、烟雾两路 ADC 数值溢满判断溢满 ADC 值大于阈值溢满 LED 点亮低于阈值熄灭烟雾火情判断烟雾 ADC 数值大于阈值烟雾 LED 亮起蜂鸣器鸣叫水泵开启模拟灭火烟雾恢复正常报警全部关闭将垃圾类型、溢满等级、烟雾浓度数据刷新 OLED同时串口输出上报循环回到按键扫描持续运行。四、核心功能说明✅四类垃圾分类录入通过物理按键模拟 4 种垃圾投放记录投放信息 ✅桶满检测提醒模拟垃圾桶溢满LED 灯光提示提醒清理 ✅烟雾火情检测与灭火模拟检测桶内起火烟雾声光报警 水泵模拟灭火 ✅OLED 可视化显示所有状态本地屏幕直观展示 ✅串口数据上报所有运行数据输出串口便于二次开发上位机。五、拓展改进方向毕设 / 项目升级参考实物替换仿真电位器替换成真实红外溢满传感器、MQ‑2 烟雾传感器自动开盖增加舵机实现投放垃圾自动开盖无线传输增加 ESP8266/Wi‑Fi 模块数据上传云平台手机查看垃圾桶状态自动称重增加 HX711 重量传感器统计垃圾投放重量语音播报增加语音模块播报投放垃圾类别、满桶提醒。六、总结本项目基于 STM32 完成智能垃圾桶整体仿真完整实现垃圾分类输入、环境感知、报警执行、显示、串口上报整套闭环逻辑。整个工程使用 Proteus 搭建不需要实物硬件就可以验证全部逻辑对 STM32 I2C 外设、ADC 采集、三极管驱动外设、按键扫描等知识点有很好的练习效果非常适合单片机课程设计和毕业设计。通过网盘分享的文件仿真文件获取.zip 链接: https://pan.baidu.com/s/1V5zzxbpHc_fRqfGIzSdLfg?pwd6666 提取码: 6666
到int 0x80的硬件级执行链)
