本實用新型主要涉及垃圾處理領域，更具體地說，涉及一種基于單片機的水面垃圾回收處理系統(tǒng)。

背景技術：

隨著我國經濟的快速發(fā)展，公共設施及旅游區(qū)的建設力度不斷增大，小區(qū)、廣場的公共設施的建設力度也在不斷增大。由于陸地上的垃圾隨風飄散，或者由于公民、游客的素質問題，在大的廣場、公園、風景區(qū)的水面上中隨時可以見到漂浮物的白色垃圾，這些垃圾比較分散，打撈難度比較大。用竹竿打撈范圍太小，開小船進去又費時費力，針對這一問題，設計一種基于單片機的水面垃圾回收處理系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型主要解決的技術問題是提供一種基于單片機的水面垃圾回收處理系統(tǒng)，根據(jù)檢測的液面高度，控制升降電機在低于液面高度的位置停下，利用液面差，水面上的垃圾流入過濾桶中，同時控制電磁閥，將過濾出的水流到桶外，當通過光電傳感器檢測過濾網(wǎng)上的垃圾堆到一定高度，控制過濾網(wǎng)上升，將垃圾升起，然后進行人工轉移。

為解決上述技術問題，本實用新型一種基于單片機的水面垃圾回收處理系統(tǒng)包括光電傳感器、按鍵控制、液面檢測模塊、限位模塊、電源模塊、單片機、速度傳感器、升降電機、驅動模塊、過濾網(wǎng)升降、電磁閥驅動、電磁閥，根據(jù)檢測的液面高度，控制升降電機在低于液面高度的位置停下，利用液面差，水面上的垃圾流入過濾桶中，同時控制電磁閥，將過濾出的水流到桶外，當通過光電傳感器檢測過濾網(wǎng)上的垃圾堆到一定高度，控制過濾網(wǎng)上升，將垃圾升起，然后進行人工轉移。

其中，所述光電傳感器的輸出端連接著單片機的輸入端；所述按鍵控制的輸出端連接著單片機的輸入端；所述液面檢測模塊的輸出端連接著單片機的輸入端；所述限位模塊的輸出端連接著單片機的輸入端；所述電源模塊的輸出端連接著單片機的輸入端；所述單片機的輸出端連接著驅動模塊的輸入端；所述驅動模塊的輸出端連接著升降電機的輸入端；所述驅動模塊的輸出端連接著過濾網(wǎng)升降的輸入端；所述單片機的輸出端連接著電磁閥驅動的輸入端；所述電磁閥驅動的輸出端連接著電磁閥的輸入端；所述升降電機連接著速度傳感器；所述速度傳感器的輸出端連接著單片機的輸入端。

作為本實用新型的進一步優(yōu)化，本實用新型一種基于單片機的水面垃圾回收處理系統(tǒng)所述單片機采用AT89C51單片機。

作為本實用新型的進一步優(yōu)化，本實用新型一種基于單片機的水面垃圾回收處理系統(tǒng)所述速度傳感器采用A44E霍爾傳感器。

作為本實用新型的進一步優(yōu)化，本實用新型一種基于單片機的水面垃圾回收處理系統(tǒng)所述電磁閥驅動采用L9349芯片。

作為本實用新型的進一步優(yōu)化，本實用新型一種基于單片機的水面垃圾回收處理系統(tǒng)所述液面檢測模塊采用LM1042芯片。

作為本實用新型的進一步優(yōu)化，本實用新型一種基于單片機的水面垃圾回收處理系統(tǒng)所述限位模塊采用AH201磁感應霍爾開關傳感器。

作為本實用新型的進一步優(yōu)化，本實用新型一種基于單片機的水面垃圾回收處理系統(tǒng)所述驅動模塊采用L298N芯片。

控制效果：本實用新型一種基于單片機的水面垃圾回收處理系統(tǒng)，根據(jù)檢測的液面高度，控制升降電機在低于液面高度的位置停下，利用液面差，水面上的垃圾流入過濾桶中，同時控制電磁閥，將過濾出的水流到桶外，當通過光電傳感器檢測過濾網(wǎng)上的垃圾堆到一定高度，控制過濾網(wǎng)上升，將垃圾升起，然后進行人工轉移。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方法對本實用新型做進一步詳細的說明。

圖1為本實用新型一種基于單片機的水面垃圾回收處理系統(tǒng)的硬件結構圖。

圖2為本實用新型一種基于單片機的水面垃圾回收處理系統(tǒng)的單片機的電路圖。

圖3為本實用新型一種基于單片機的水面垃圾回收處理系統(tǒng)的限位模塊的電路圖。

圖4為本實用新型一種基于單片機的水面垃圾回收處理系統(tǒng)的驅動模塊、升降電機、過濾網(wǎng)升降的電路圖。

圖5為本實用新型一種基于單片機的水面垃圾回收處理系統(tǒng)的電磁閥驅動、電磁閥的電路圖。

圖6為本實用新型一種基于單片機的水面垃圾回收處理系統(tǒng)的電源模塊的電路圖。

圖7為本實用新型一種基于單片機的水面垃圾回收處理系統(tǒng)的光電傳感器的電路圖。

圖8為本實用新型一種基于單片機的水面垃圾回收處理系統(tǒng)的液面檢測模塊的電路圖。

圖9為本實用新型一種基于單片機的水面垃圾回收處理系統(tǒng)的速度傳感器的電路圖。

圖10為本實用新型一種基于單片機的水面垃圾回收處理系統(tǒng)的按鍵控制的電路圖。

具體實施方式

具體實施方式一：

結合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10說明本實施方式，本實施方式所述一種基于單片機的水面垃圾回收處理系統(tǒng)包括光電傳感器、按鍵控制、液面檢測模塊、限位模塊、電源模塊、單片機、速度傳感器、升降電機、驅動模塊、過濾網(wǎng)升降、電磁閥驅動、電磁閥，根據(jù)檢測的液面高度，控制升降電機在低于液面高度的位置停下，利用液面差，水面上的垃圾流入過濾桶中，同時控制電磁閥，將過濾出的水流到桶外，當通過光電傳感器檢測過濾網(wǎng)上的垃圾堆到一定高度，控制過濾網(wǎng)上升，將垃圾升起，然后進行人工轉移。

其中，所述光電傳感器的輸出端連接著單片機的輸入端，光電傳感器采用2CU型光電二極管，光電傳感器包括紅外發(fā)射管和紅外接收管，紅外發(fā)射管采用紅外發(fā)光二極管，過濾桶內壁距離過濾網(wǎng)最低位置1米出安裝有紅外發(fā)射管，在過濾桶的對稱位置裝有紅外接收管，當垃圾堆疊過多時，紅外發(fā)射管發(fā)射出的紅外光線被遮擋，紅外接收管接收不到紅外光線。紅外接收管將接收到的紅外信號轉換成電信號，光電傳感器的RA0端與單片機的P0.3引腳相連接。

所述按鍵控制的輸出端連接著單片機的輸入端，按鍵控制采用獨立按鍵，按鍵控制包括4個按鍵，按鍵S1、S2控制升降電機的升降，按鍵S3、S4控制過濾網(wǎng)的升降，按鍵控制的一端連接電阻接地，一端連接到單片機的P0.4、P0.5、P0.6、P0.7端。

所述液面檢測模塊的輸出端連接著單片機的輸入端，液面檢測模塊采用LM1042芯片，液位傳感器用于檢測水面的液面高度，檢測到的液面信號通過AD1端將信號傳送到P0.2引腳相連接。

所述限位模塊的輸出端連接著單片機的輸入端，限位模塊采用AH201磁感應霍爾開關傳感器，限位模塊用于檢測過濾網(wǎng)升降在運轉時的上限位和下限位，通過電機運轉到上限位和下限位時，限位開關檢測的磁感應強度的變化判斷電機是否運轉到上限位和下限位，控制過濾網(wǎng)在上限位及下限位之間進行升降運動，限位模塊的DATA1端與單片機的P0.0引腳相連接。

所述電源模塊的輸出端連接著單片機的輸入端，電源模塊通過將220V電壓轉換為5V電壓為控制模塊供電，學校采用家用220V電壓作為標準電源，但是由于控制模塊的工作電壓為5V，通過電源模塊將220V電壓進行降壓、濾波、穩(wěn)壓等轉換成5V電壓從VCC引腳輸入到控制模塊。

所述單片機的輸出端連接著驅動模塊的輸入端，驅動模塊采用L298N芯片，由于升降電機和過濾網(wǎng)升降運轉需要大電壓進行供電，單片機直接輸出的小電壓無法直接給電機供電，單片機輸出的信號通過驅動模塊將輸出的小電壓信號轉換為大電壓信號給升降電機和過濾網(wǎng)升降進行供電，L298N芯片可驅動2個電機，OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之間分別接2個電動機。5、7、10、12腳接輸入控制電平，控制電機的正反轉，ENA、ENB接控制使能端，控制電機的停轉，單片機通過P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5引腳與驅動模塊的IN1、IN2、IN3、IN4、ENA、EN B口相連接。

所述驅動模塊的輸出端連接著升降電機的輸入端，升降電機采用功率為120W的直流電動機，通過控制升降電機的轉速來控制升降電機的位置。

所述驅動模塊的輸出端連接著過濾網(wǎng)升降的輸入端，過濾網(wǎng)升降采用轉速為9r/min、功率為20W的220V交流減速電動機，過濾網(wǎng)升降是間歇工作的，驅動模塊驅動過濾網(wǎng)升降進行正反轉，實現(xiàn)過濾網(wǎng)的升降。

所述單片機的輸出端連接著電磁閥驅動的輸入端，電磁閥驅動采用L9349芯片，每片L9349能驅動4個電磁閥工作，屬于典型的低端驅動；通過Vs端口給芯片提供12V供電電壓；當給輸入端IN1、IN2、IN3、IN4輸入PWM控制信號，就能方便地控制輸出端以驅動4路電磁閥工作，OUT1和OUT2端口的最大驅動能力為5A，應該連接常閉電磁閥；OUT3和OUT4端口最大驅動能力為3A，應連接常開電磁閥，不可接反；EN端口為使能端，能通過單片機快速關閉芯片；L9349的數(shù)字地和模擬地分開，提高了電磁閥驅動的抗干擾能力。單片機通過P2.4、P2.5、P2.6、P2.7引腳輸出控制信號到L9349芯片的IN1、IN2、IN3、IN4，L9349芯片的使能端EN與通風單片機的P1.6口相連接，D1、D2、D3、D4口與單片機的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3引腳相連接。

所述電磁閥驅動的輸出端連接著電磁閥的輸入端，電磁閥采用兩種電磁閥進行水流的控制，一種為常閉電磁閥，一種為常開電磁閥，電磁閥驅動從OUT1、OUT2輸出控制信號控制常閉電磁閥LR_DUMP和RR_DUMP，電磁閥驅動從OUT3、OUT4輸出控制信號控制常開電磁閥LR_ISO和RR_ISO。

所述升降電機連接著速度傳感器，速度傳感器的輸出端連接著單片機的輸入端，速度傳感器采用A44E霍爾傳感器，把霍爾傳感器放在升降電機預定的位置上，當電機轉動時，永磁體經過霍爾傳感器，可以測量電路中的脈沖信號，根據(jù)脈沖信號的分布可以測得電機速度，速度傳感器的INTO端與單片機的P3.4引腳相連接。

具體實施方式二：

結合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10說明本實施方式，所述單片機采用AT89C51單片機。所述AT89C51單片機從它內部的硬件到軟件都有一套完整的按位操作系統(tǒng)，片內RAM區(qū)間還特別開辟了一個雙重功能的地址區(qū)間，十六個字節(jié)，單元地址20H～2FH，它既可作字節(jié)處理，也可作位處理。51單片機的I/O腳的設置和使用非常簡單，當該腳作輸入腳使用時，只須將該腳設置為高電平(復位時，各I/O口均置高電)。當該腳作輸出腳使用時，則為高電平或低電平均可。

具體實施方式三：

結合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10說明本實施方式，所述速度傳感器采用A44E霍爾傳感器。光電二極管是由一個PN結組成的半導體器件，也具有單方向導電特性。但在電路中它不是作整流元件，而是把光信號轉換成電信號的光電傳感器件。普通二極管在反向電壓作用時處于截止狀態(tài)，只能流過微弱的反向電流，光電二極管在設計和制作時盡量使PN結的面積相對較大，以便接收入射光。光電二極管是在反向電壓作用下工作的，沒有光照時，反向電流極其微弱，叫暗電流；有光照時，反向電流迅速增大到幾十微安，稱為光電流。光的強度越大，反向電流也越大。光的變化引起光電二極管電流變化，這就可以把光信號轉換成電信號，成為光電傳感器件。

具體實施方式四：

結合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10說明本實施方式，所述電磁閥驅動采用L9349芯片。每片L9349能驅動4個電磁閥工作，屬于典型的低端驅動；通過Vs端口給芯片提供12V供電電壓；當給輸入端IN1、IN2、IN3、IN4輸入PWM控制信號，就能方便地控制輸出端以驅動4路電磁閥工作，OUT1和OUT2端口的最大驅動能力為5A，應該連接常閉電磁閥；OUT3和OUT4端口最大驅動能力為3A，應連接常開電磁閥，不可接反；EN端口為使能端，能通過通風控制模塊快速關閉芯片；L9349的數(shù)字地和模擬地分開，提高了驅動模塊的抗干擾能力。

具體實施方式五：

結合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10說明本實施方式，所述液面檢測模塊采用LM1042芯片。LM1042芯片使用熱阻探針技術來測量非可燃性液體的液面高度，它能提供一正比于液位高度的輸出，可進行單次或重復測量，所有控制熱阻探針、檢測熱阻探針的短路和開路所需的監(jiān)控電路都集成在LM1042芯片內部。此外該芯片還可采用其它傳感器信號或線性輸入作為輸入信號。

具體實施方式六：

結合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10說明本實施方式，所述限位模塊采用AH201磁感應霍爾開關傳感器。IC1、IC2是磁感應霍爾開關傳感器，當IC1沒有感應到永久磁鐵時，霍爾器件2腳呈高電平，Q2飽和導通，集電極為低電平，Q1截止，電磁閥驅動K1不動作；當IC1感應到永久磁鐵磁場時，IC1的2腳變?yōu)榈碗娖剑琎2截止，集電極呈高電平，Q1飽和導通，電磁閥驅動K1吸合，發(fā)光二極管DS1亮。K1觸點再控制其他有關線路，起到保險開關。無觸點電子感應限位器作用，并控制電磁閾的開閉。

具體實施方式七：

結合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10說明本實施方式，所述驅動模塊采用L298N芯片。L298N是SGS公司的產品，內部包含4通道邏輯驅動電路，是一種二相和四相電機的專用驅動器，即內含二個H橋的高電壓大電流雙全橋式驅動器，接收標準TTL邏輯電平信號，可驅動46V、2A以下的電機。

本實用新型一種基于單片機的水面垃圾回收處理系統(tǒng)的工作原理為：本實用新型一種基于單片機的水面垃圾回收處理系統(tǒng)，按下按鍵S1、S2控制升降電機進行升降運動，過濾桶的頂端距離液面檢測模塊檢測的液面高度形成一定的液位差，液面表面的水及垃圾流入過濾桶中，過濾桶中的過濾網(wǎng)將垃圾留在桶內，單片機控制電磁閥驅動控制電磁閥打開，將濾出的水流出到桶外，過濾桶內的光電傳感器檢測過濾的垃圾的高度，垃圾遮擋住光電傳感器，單片機控制驅動模塊驅動過濾網(wǎng)升降降垃圾升起，然后人工將垃圾轉移，也可以通過按鍵S3、S4控制過濾網(wǎng)的升降。限位模塊控制過濾網(wǎng)升降在上限位和下限位之間升降，編碼器檢測升降電機運轉的速度，將檢測到的速度傳送到單片機，實現(xiàn)閉環(huán)控制，控制升降電機帶動過濾桶升降的高度。

雖然本實用新型已以較佳的實施例公開如上，但其并非用以限定本實用新型，任何熟悉此技術的人，在不脫離本實用新型的精神和范圍內，都可以做各種改動和修飾，因此本實用新型的保護范圍應該以權利要求書所界定的為準。