太阳能快递垃圾分类装置的设计
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摘 要
本文提出了太阳能快递垃圾分类装置的设计方案，从总体设计和各个功能模块的设计上分别进行了介绍，给出了模块的具体品牌和型号，详细说明了垃圾分类装置和控制单元的设计方法。
关键词
快递;垃圾分类;太阳能
中图分类号： G642.44 文献标识码： A
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.04.06
0 引言
近年来，网购成为人们购物的新方式，由于其快捷便利，因此数量逐年扩大。为了防止商品在运输过程中出现损坏，商品的外包装要求严格，大部分都是层层包裹，这样，产生的快递垃圾数量十分庞大。在大学校园，大学生更是网购的主力军，产生的快递垃圾和普通生活垃圾一起处理，不便于循环利用。因此，我们设计了一种太阳能快递垃圾分类装置。
1 总体设计
该装置能够实现快递垃圾的分类存放、文字提示、语音提示和太阳能供电等功能。为了实现上述功能，整体装置分成了以下几个模块：太阳能接收模块、电能储存模块、文字显示模块、语音播报模块、垃圾分类储存装置和控制电路等。整体框图如图1所示。
2 各个模块的设计
2.1 太阳能接收模块
模块采用太阳能板作为接收装置，具体型号为希凯德XKD-100W-1200*550mm，100W单晶光伏板组件太阳能发电板。该发电板能够最大提供17.88V的电压，工作电流6.78A，开路电压22.49V，可以给12V蓄电池充电。
2.2 电能储存模块
装置采用太阳能供电，遇到阴天下雨则无法直接使用太阳能，所以需要备用电池。备用电池采用快盾12V—4.5AH铅酸蓄电池，该电池成本低，续航能力强，免维护，寿命长。其特点还包括：安全性高、密封性好、过压保护、内阻小和绿色环保等。
2.3 文字显示模块
垃圾分类装置放置在户外，要求显示信息亮度要大，否则阳光下看不清，因此文字显示模块采用了虹绿光电的HL-B1664R点阵LED。该点阵LED具备恒压点阵红光（256*64mm）特性，能够显示自编汉字、字母和数字，户外显示亮度高、功率小、耐高温、耐湿、耐腐蚀。此外，LED点阵正常高亮显示还需要相应的驱动模块。驱动模块采用MAX7219控制，它是串行化输入输出的共阴极驱动器，可以驱动8*8的点阵模块。
2.4 语音播报模块
模块采用TELESKY品牌的语音播报模块。该模块支持多种采样频率，支持FAT16和FAT32文件系统，5V电压供电，具备标准3.5mm音频接口，播放音量可调节。将垃圾分类的宣传信息事先录制好存储在模块的内存中，根据要求可以随时播放。
2.5 垃圾分类储存装置
快递垃圾主要包括：塑料包装、编织袋和纸箱。因此，装置设计了4个分类垃圾桶：塑料包装类、编织袋类、纸箱类、其他类，每个垃圾桶有明显的标识，方便学生投放。能够正确分类的快递垃圾投放到相应的垃圾桶内，无法区分的投放到其他类垃圾桶。当有学生靠近垃圾桶时，能够通过语音模块自动播放垃圾分类信息并通过LED点阵屏显示，学生可根据提示信息将垃圾分类投放。分类垃圾桶示意图如图2所示。
每个垃圾桶安装检测模块，检测垃圾桶是否存储满。当垃圾存储满了，可以通过语音模块发出警报。检测模块采用比克出品的BKD-T61型对射型光电二极管，有效检测距离20-350cm，完全满足垃圾桶的要求。将模块安装在垃圾桶内壁的顶端，发射端和接收端要在一条直线上，安装示意图如图3所示。工作过程：发射端二极管发送红外光信号，无遮挡时，接收端二极管能够接受红外光信号;当垃圾存储到达了垃圾箱顶部，遮挡了发射和接受的通道，接收端二极管收不到红外光信号，则确认垃圾箱存储满了。
2.6 微控制器和控制电路
微控制器采用STM32f103VCT6作为主控单元，它是意法半导体公司推出的基于CortexM3内核的嵌入式微控制器，具备64KB的RAM和256KB的flash存储器，工作频率72MHz，性能较高，成本低廉。STM32f103VCT6驱动控制电路实现LED点阵屏显示、语音播报、垃圾桶储存满检测及报警等功能。电路框图如图4所示。
3 结束语
快递垃圾的分类装置是一个有光明前景的装置，特别是在各大高校快递垃圾堆积成山的情况下。设计这样一个装置，可以将快递垃圾和普通垃圾分开储存，将快递垃圾回收再利用符合当下的环保要求。
参考文献
[1]李晓林，苏淑静，许鸥，等.单片机原理与接口技术[M].电子工业出版社，2017.
[2]陳志旺.STM32嵌入式微控制器快速上手[M].电子工业出版社，2014.
[3]左明，华玉艳.生活垃圾分类投放智能化研究[J].数码设计，2017.10.
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