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去留无意，闲看庭前花开花落；宠辱不惊，漫随天外云卷云舒。——《幽窗小记》
科学技术创新 - 95 -
基于 声音 识别的智能 声控垃圾桶
郭建军 林丽君 陈红斌 * 王克强 蔡 肯
（仲恺 农业工程学院 自动化学院，广东 广州 510225 ）
摘 要院基于 声音 识别的智能 声控垃圾桶 由语音识别装置 、微电脑控制芯片、红外线探测装置 、电机驱动装置 和 Wi-Fi 定位装
置构成，能够 接收人的语音进行识 别与定位，并可根据相应指令移动到指定位置，具有节能环保、性能可靠、实用性高等优点。使
用该垃圾桶 ，人们无需跑到固定垃圾桶处去丢垃圾，只需给垃圾桶一个语音指令，垃圾桶会自动移动至你身旁，完成工作后再回
到原 位置，十分便捷；垃圾桶还有两种方式自动开关盖，一种是使用语音控制，另一种是垃圾桶自动感应（即当人体接近垃圾桶
25cm-35cm 时，垃圾桶会自动开盖，3-4 秒后自动关盖）人无需手动接触垃圾桶 任何部位即可投放垃圾，防止交叉感染、环保卫
生。 无需外接电 源，内含蓄电电池 ，既可以进行 充电使用，当没有电时也可以使用普通干电池 ，耗电低 ，使用寿命长，是一款非常简
便实用的 智能 垃圾桶 。
关键词： STM32 单片机；垃圾桶 ；声音 识别；控制系统
中图分类号院TP242 文献标识码院A 文章编号院2096-4390 渊2020 冤03-0095-02
我们 平常生活中产生的垃圾 越来越多，垃圾 问题渐渐 成为 某些信号都可以成为 干扰因素。缺点太多，不太符合 此设计的
社会 问题，这将会严重影响 生活的品质。尤其对于 室内生 产生 要求。选择采用稳定的红外避障模块来帮助小车完成行 走避障。
活来说 ，发展和使用 智能垃圾桶 [1,2] ，将垃圾桶 中的病菌与人类隔 电机驱动模块
绝起来是非 常重 要的。 这不仅仅可 以提高生活质量， 还可 以使 本设计装载两个 L298N 电机驱动模块来驱动四个电机，四
人们免受垃圾 病菌的侵害。正因为现实生活对使用 智能垃圾桶 个电机装上四个小 轮，搭载一个 可以装载垃圾桶 的平台。L298N
并不普及，所以本文 针对得不到 重视 的智能垃圾桶 进行 研究 ，以 电机驱动模块可以提高小车运行的可靠性正是因为其内部电
“基于 声音识别的智能声控垃圾桶”为题进行研究，实现方便人 路中的电容和二极管等组成了稳定的电路。采用 L298N 芯片电
们扔垃圾、将垃圾与人类隔绝起来等功能，从而达到它的隔离 机驱动电机方向控制可以实现正反转，可以调节小车运行的 速
作用，方便人们的作用。 度、可以实现左右 转向 ，能够实现对应的动作。该调速方式调速
1 系统 方案设计 特性优良、调整平滑、调速范围 广、过载能力大，而且能承受频繁
基于 声音识别的智能声控 垃圾桶搭载在智能小车上移动， 的负载冲击。
通过红外或者语音指令打开垃圾桶盖，就可以把垃圾安全方便 语音识别模块
地丢进垃圾桶 了[3] 。 语音识别模块主要 由语音识别芯片和相关附属电路组成，
智能声控垃圾桶中的声音控制采用人声识别模 块 其主要 功能是识别语音指令，并根据识别出的指令信息通过串
LD3320 ，它是一种具有 识别深度的非特定人声识 别模块，新 IDE 口发送相应的指令编码[4] 。本设计使用 LD3320 语音识别模块，
软件 识别深度不 受限制，几乎可以识别我们日常 生活中常用的 用来控制电机驱动模块，通过 指令使电机驱动工作，使小车工作
所有语音指令；精细设计语音识别参数的 语音识别模块可以通 到达使用 者附近，为 后续的一系列动作作 了很好的铺垫。本设
过特定的语音识别软件对语音音 量、麦克风灵敏符、识别起始 计的 LD3320 语音识别模块需要进行 多次工作。
时间、语音端点检测识别等参数可以设置，从而使语音识别模块 电源模块
更适应日常 环境，进而可以很好地应用到我们 的装置中 ，达到声 本设计使用 两个电池串联来为整个系统提供供电服务，但
控的功能。 是不同的模块是工作在不同的电压当中。两个电池的总电压在
在智能声控 垃圾桶 的盖子上我们 采用自动打开和关闭 左右 ，通过降压电路将电压降压到 5V ，然后供给红外模块
的方式，在其中添加一个电机来控制盖子的运动方式，它由红 使用，而本降压电路最关键的是使用LM7805 这个三端稳压器。
外传感器、齿轮和力臂组成。 但是 STM32 单片机一般工作在 的电压当中，所 以还需要
智能声控 垃圾桶的移动端，我们采用驱动小车的方式， 将 5V 的电压降压到 当中，这时候采用 AMS1117 正向低压
这样能够随时控制装置的移动方向、运动轨迹，并对路径进行 稳压器和不同 的电容将 5V 的电压降压到 ，然后供给
优化。 STM32 单片机使用。 电机驱动直接连接 电压使用。
2 系统 硬件设计 蓝牙模块
控制器选 型 本设计使用 产品型号 HC-05 带底板焊排针的主从机一体
STM32 单片机最小 系统 STM32F103C8T6 主要 由主芯片、上 BLE 蓝牙模块，需要工作在 -6V 的输入电压。模块可以使用
电复位 电路、电源供 电电 路和时钟电路组成。 STM32F103C8T6 在空旷环境的有效距 离 10 米内，超过 10 米不能保证 通信质量。
芯片内核是 ARM 32 位的 CortexTM-M3 CPU ，内置高速存储 这个蓝牙模块可以连接各种单片机，直接连接单片机的串口。
器，足以保证 数据 快速读写和读取。 与蓝牙 设备连接，一主一从，需要配对码和波特率一致，当
红外避障模块 配对成 功状态灯开启。
智能小车通常使用的 避障技术 有红外避障和超声波避障这 舵机
两种方式。但是超声波的传播极度 容易受到干扰，温度、风向和 舵机一般分为直流和交流两种类型，此次设 （转下页 ） : .
英雄者，胸怀大志，腹有良策，有包藏宇宙之机，吞吐天地之志者也。——《三国演义》
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基于 物联 网自动 识别系统的 设计
刘亚鹏 陈亚莉
（洛阳职业技术学院信息 技术与城建学院，河南 洛阳 471000 ）
摘 要：随着 世界 科技的 发展，人们的生活日益智能 化，物联是现代信息技术 重要组成部分，物联网 是把其用 户端进行 相应地
开拓、延伸，至任一物品与物品间，并对其 进行 通信、信息 交换等。在 我国，对于物联网 而言，其传感网技术方面的研究与分析， 总
体的水平都 处在世界 的前几位，专利 拥有量世界 第一，但物联网 自动识 别技术的 应用领域有限，技术，商业模式 还不成熟，体系还
不完善。因此，研究 物联网 的原理、应用领域，属于前沿领域。本论文分析了物联网 的原理、技术与发展背景、物联网 基于 SAW 标
签的研究 开发 、基于 SAW 自动识 别物联网 应用架构，最后介绍 了物联网 的发展与市场前景。
关键词：物联网 ；传感网；自动识 别；SAW 标签
中图分类号 文献标识码 院A 文章编号院2096-4390 渊2020 冤03-0096-02
物联网自动 识别系统在很多服务领域（比如，货物供销、后 干扰能力强 于传输距离长等特点，具有广泛 的市场前景。
勤分配）、许多生产企业都获得了十分迅猛地发展，自动 性识别 针对基于 声表面波技术的自动 识别系统设计及应用的问
的各项任务与目标就是给予货物、个人、商品等各类信息，非接 题，本文从基本原理到应用框架 再到发展市 场前景等内容 ，进行
触性识别已变成 了独立性且跨学科性的专业领域。这一专业领 了详细介绍。
域对比其余传统学科 间具有许多差别。其 把更多来源于不相同 1 物联网的原理、技术 与发展背景 。
专业领域中的技术（比如，高频技术、半导体技术、制造技术等） 物联网指的是借助 各类信息 传感设施 （比如，全球定位系
加以综合，在各式非接 触性识别方法中，射频识别技术由于其 统、传感器、红外感应器、气体感应器等），随时搜集任一需要进
标签数据量大、机器 可读性好、阅读速度快等优点成为未来自动 行监控、互动的物体或是过程，搜集其 力学、生物、光、位置等各
识别技术 发展的主要方向。停车场排 队，图书馆等候，超市拥挤 类十分关键的信息，与互联网加以融合，得到更为完善的网络。
收银的现象，以及在高、低温领域物联网不能应用的问题，阻止 进而使得“物品与物品”、“物品与人”都能够与网络间获得无缝
了我们高速“智能化”的社会。迫切需要研究一种远程，适应恶 式连 接，且便于进行管控、识别。
劣环境的物联网系统，本文介绍处于科技前沿领域物联网基于 在平时 应用物联网期间，其所包括的 各项技术：（1）传感器，
SAW 标签自动 识别系统，为当前物联网自动 识别技术很有特色 这是计算机领域中最为 核心的一种技术。 截至现阶段，大多计
的一种，基于 声表面波技术的辨识标签由于具有无线、无源、抗 算机都 是对数字信号来进行处理。 而计算机需要传 （转下页 ）
计使用的直 流舵机来控制垃圾桶盖子的开闭，镶嵌在盖子和桶 能稳定、智能化等优点。一定程度上弥补 了我国传统垃圾桶 的
的结 合处，所以其在智能声控 垃圾桶 起到重要的作用。 缺陷，将人们和垃圾隔离，防止细菌相互交叉感染，进一步提 高
3 系统 软件设计 人们的生活水平。
STM32 主控制器在系统启动时要设置系统的运行环境、启 参考文献
[1] 何侃,田亚清,李强,胡洲荣, 的语音识别智
动事件循环的控制程序。主 控制器要对 相关的 端口 进行 初始化
操作，为各端口接收指令做好准备。相关的寄存器也要进行设 能垃圾桶 设计 [J].国外电子测量技术 ,2015,34(6):85-88.
[2] 王勇, 和 TDE 算法的 智能声控垃圾桶设计
置，此设计的要用到中断服务程序，所以对中断相关的寄存器
[J].电脑知识与技术 ,2017,13(29):170-171,194.
也要进行 初始化操作。本 次设计 中，主机程序设计和从机程序
[3] 张家欣,许树华, 的非特定人识别
有点差别，主机程序固有的语音识别模块随时都处在接收模式
当中，主机程序中的蓝牙模块随时都处在发送模式，收到主机 智能 声控垃圾桶 系统 设计 [J].电子世界 ,2018(7):122-123.
[4] 阮顺,徐如意,赵飞洋,
程序发送的指令后，从机程序中的蓝牙模块作出反应把接收的
[J].科学技术创新 ,2019(27):84-85.
指令传输到单片机，单片机进行准确判断之后再通过串口来控
制小车前行或者打开垃圾桶盖 。 基金项目 院广东省本科高校创新创业项目（2018A022758 ）；
结束语 教 育 部 产 学 合 作 协 同 育 人 项 目 （201802048037 和
201802299045 ）；2017 年国家级大学生创新创业训练计划项目
基于声音识别的智能声控垃圾桶利用 STM32 单片机作为
其控制系统。目的是完成一个具有简单的小范围移动能力、能 （201711347001 ）；2017 年广东省大学生创新创业训练计划项目
够语音进行操控等功能，由语音识别装置、微电脑控制芯片、红 （201711347028 ）；2017 年校级大学 生创新创业训练计划 项目
外线探测装置、电机驱动模块等组成的控制系统。该系统具体 （201711347085 和 201711347089 ）；2017 年大学生创新 基金 立项
包括 了 STM32 主控制器、语音 识别模 块、红外 模块、蓝牙模块等 项目（2017A34 、2017A37 、2017A39 和 2017A42 ）；2017 年大学 生
主要 控制外围器件 。主要的 操作流程是由人语音 输入控制语音 创业基金立项项目（2017WCY19 ）；2018 年广东省大学生创新创
指令，由语音模块识别出语音指令，输出到 STM32 主控制器里 业训练 计划项目（201811347049 ）。
面，再由主控制器作出反应，使装载垃圾桶的小车移动到相应 通讯作者：陈红斌（1966-），男，汉族，江西吉安人，硕士，讲
的位置。垃圾桶 可以使用 语音 控制或者自动 感应开盖。通过理 师，研究 方向：农业自动化与电气化。
论和实践的结合，本智能声控垃圾桶具有成本低、结构简单、性