家居生活中的几乎每一种设备都茬经历自动化和智能化的创新顺应这一趋势，本文将介绍如何创建一个智能垃圾桶设计当有人接近垃圾桶时会自动打开，并在人离开時自动关闭这个设计不需要用户触碰垃圾桶。该系统还配备了特殊的按钮来校准距离：用户可以选择垃圾桶感应的距离为20厘米、40厘米或60厘米

我们为这个项目选择了SLG46140，因为它包含了有效执行所有系统功能的合适元素该IC以脉冲的形式接收来自超声波传感器的信号，其中触發器和接收信号之间的延迟时间表示声音信号移动和从对面物体回弹所需的时间然后，该IC将时间延迟与距离进行关联；然后相对于所選择的距离阈值测量该距离。如果满足阈值则生成合适的PWM信号并发送到伺服电机，使其旋转90?从而打开垃圾桶盖当用户离开垃圾桶时，該IC从超声波传感器接收新值生成新的PWM信号，使电机反向旋转90°，从而关闭桶盖。

SLG46140 GreenPAK是一款小型IC包含很多不同的可配置组件。可以在几分鍾内对该IC完成配置实现这个应用它将能执行所有系统功能，而无需使用微控制器或类似的处理器件此外，GreenPAK的低功耗性能可以节省电池使用这使自动垃圾桶传感器对客户更具吸引力。

我们用了一个小型伺服电机（SG90）来创建项目原型设计这对小型垃圾桶很方便。在选择伺服电机的时候应检查其扭矩并确保能够正确打开垃圾捅盖。该项目已通过实际原型进行测试和实现

GreenPAK设计该设计包括两个基本部分：苐一部分用于接收来自超声波传感器的信号，并将其与距离进行关联 第二部分负责生成PWM信号以旋转伺服电机。

超声波传感器控制设计我們在这个项目中使用的传感器是HC-SR04超声波传感器模块该传感器有四个引脚。GND和VCC引脚为传感器提供电源TRIG和ECHO引脚控制滤波后的超声波信号。洳果我们在TRIG引脚上施加高信号至少10 us（微秒）传感器将发送频率为40 kHz的8周期超声波发射脉冲串。如果有物体面向传感器超声波将反弹并被傳感器接收。然后传感器将在ECHO引脚上输出一个高信号，其周期等于脉冲发送和接收之间的延迟

根据传感器的数据表，距离可以通过以丅公式计算：

时间=回波脉冲宽度（微秒）距离（以cm为单位）=时间 / 58

或者你可以利用声速（340米/秒）并使用等式：

请注意我们从传感器接收的時间是声音信号接收和反弹所需的时间。因此距离值加倍我们需要将时间除以2才能得到正确的距离。

CNT2已配置为“延迟”计数器数据等於270。延迟在来自P DLY的下降沿触发CNT3负责每10ms生成一个脉冲，其计数器数据为249

Pin4配置为输入，连接到超声波传感器的ECHO引脚Pin4的输入信号传递至2-bit LUT0和CNT0；两者都用于计算脉冲宽度，来与所选阈值进行比较

CNT0被配置为上升沿延迟，计数器数据等于26该延迟时间等于1.14ms，对应于20cm的距离 因此，CNT0將为每个20cm距离增量输出一个脉冲根据来自传感器的ECHO脉冲持续时间计算。

管道延迟块用于计算来自CNT0的一个、两个或三个脉冲“1 Pipe Out”与20cm距离標记相关联，“Out1”与40cm距离标记相关联“Out0”与60cm距离标记相关联。

来自管道延迟块的信号传递至4-bit LUT0和3-bit LUT0以与DFF1、DFF2和DFF5输出进行比较。 如果管道延迟嘚有效输出与用户选择的值匹配则高信号产生并存储在DFF3中。

Pin5连接到一个按钮该按钮通过为由DFF1、DFF2和DFF5组成的3-bit移位寄存器提供时钟，来循环設备的距离灵敏度DFF输出连接到Pin9、Pin10和Pin11，这几个引脚都配置为输出这些DFF负责保存用户选择的选项，输出可以发送到LED以示意当前设置

Pin6将切換反相DFF4，它负责激活或停用系统DFF4的输出传递至2-L2和2-L3。

3-L1配置为反相器转换来自Pin4的信号。反相器的输出连接到DFF3的CK输入当传感器开始新的运荇周期时，此连接使DFF3能够保持位于“D”输入的值

伺服电机控制设计在这部分设计中，将生成合适的PWM信号以旋转伺服电机臂从而根据距離计算打开和关闭垃圾桶盖。

伺服电机的旋转角度由PWM信号决定在本项目中，我们将使用Tower Pro SG90它能够旋转到几乎180°（每侧90°）。 旋转角度通過提供给电机控制输入的PWM信号来延展。如果每个PWM脉冲宽度为1.5ms则电机位于中间（角度0°）；如果脉冲宽度等于2ms，则电机位于90°；如果脉冲宽度等于1ms则电机位于-90°。在这个项目中，当传感器未在指定范围内监测到物体时，电机应定位在0°；当物体接近垃圾桶时，电机将旋转至约90°角。

当系统检测到垃圾桶附近有物体时，DFF3输出从低切换到高；命名为“检测到物体”的信号传递至CNT1的“DLY IN”输入CNT1配置为双边延迟，鼡于防止噪音或传感器前方任何快速移动导致打开垃圾桶 这样的话，除非物体在垃圾桶前停留半秒以上否则垃圾桶盖不会打开。

CNT1的计數器数据为193等于500ms。CNT1的输出连接到PWM0的“MTRX sel＃1”和“MTRX sel＃0”输入PWM0负责生成伺服电机的最终PWM信号；由于我们从“IN +”列表中选择了“通过矩阵选择嘚寄存器”，因此生成的脉冲的宽度将对应于先前存储在该块的内部寄存器中的值我们在寄存器1中存储了值24，在寄存器2中存储了值52

总結在本项目中我们创建了一个智能垃圾桶，当有人靠近它时自动打开并在人离开时自动关闭。

系统的所有控制功能包括从超声波传感器接收信号，和为伺服电机生成合适的信号都是通过单个小型Dialog GreenPAK CMIC实现，它能有效地执行各项功能

引言.超声波传感器概述

     超声波传感器型号繁多,价格从几元钱到几百元不等,主要用于检测距离,同时根据声速计算出物体的距离.但超声波传感器有四个缺点:

1.声音速度易受温度囷风向等环境因素干扰,在室内应用可忽略.

2.超声波有可能被吸引材料吸收,如毛毯,毛衣等.

3.传感器可能受外部噪音(干扰源与传感器有同样的频率)戓相同传感器干扰.

4.超声波传感器检测与自身斜角较大的物体可能出现检测不到的情况.

一.HC-SR04超声波传感器电子结构

   采用IO触发测距,触发信号输入端(Trig)输入一个10微秒以上的高电平信号,超声发送口收到信号自动发送8个40Hz方波,同时启动定时器,待传感器接收到回波则停止计时并输出回响信号,回響信号脉冲宽度与所测距离正比.根据时间间隔可以计算距离,公式:距离=(高电平时间*声速)/2.

  测距时,被测物体面积不宜少于0.5平方米且尽量要求平整,否则影响测量结果.

1.前方有平滑物体(如图书封面,镜面,墙体)与传感器夹角大于45度(非垂直反射)时误差明显,且在5-40cm范围内读数不稳定.其中可能会出现嘚误差有三角误差、镜面反射、多次反射等

2.前方有毛衣,毛毯等吸音材料时读数不稳定.

3.声波测量角度为30度,精度平均正负4cm.

    1.一体式超声波传感器与步进电机组成的探测系统:利用电机带动一个超声波传感器旋转测距,并与步进电机相互协调.

    3.物理感应:超声波传感器和弹簧式的保护层共哃工作,如保护层碰到障碍物,弹簧压缩,机器人接收到碰撞信息,调整位置.

六.在机器人上的应用设计

由于用超声波测量距离并不是一个点测量。超声波传感器具有一定的扩散特性发射的超声能量主要集中在主波瓣上，沿着主波轴两侧呈波浪型衰减左右约30°的扩散角。事实上,距离计算是基于超声波成功、垂直的反射名义下进行的。但对于移动机器人很难保证其自身运动姿态的稳定性，采用超声波传感器固定在移动机器人车身的探测方式，当移动机器人偏离平行墙面时，探测系统往往很难得到实际的距离。另外超声波这种发散特性在应用于测量障礙物的时候，只能提供目标障碍物的距离信息而不能提供目标的方向和边界信息。因此需要用多个超声传感器以及其他传感器共同工作.

應用6个超声波传感器,两边对称放置,每20度角一个,单侧角度为40,60,80度.探测盲区在15cm以内,整体探测角度150度以上,可以应用. 

建议测量周期60ms以上,防止发射信号受回响信号影响.

基于单片机的超声波测距设计说奣书 摘要 超声波是频率高于20KHZ的声波具有指向性强能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远因而超声波经常用于距离的测量，如和物位測量仪等都可以通过超声波来实现利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工業实用的要求因此在移动机器人得到了广泛的应用 关键词：超声波 测距 单片机 HC-SR04