目录

智能垃圾桶.................................................................................... 1

一、学习目标................................................................................... 2

知识目标....................................................................................... 2

技能目标....................................................................................... 2

二、背景知识................................................................................... 2

三、知识储备................................................................................... 3

按键开关....................................................................................... 2

OLED屏.........................................................................................4

LED................................................................................................5

面包板............................................................................................6

DS18B20温度传感器......................................................................4

舵机................................................................................................5

Arduino编程语句.............................................................................6

Arduino逻辑运算符........................................................................ 7

四、案例实现.................................................................................. 14

案例描述...................................................................................... 14

器械清单.......................................................................................15

电路接线...................................................................................... 16

电路设计...................................................................................... 16

电路仿真...................................................................................... 16

单元调试...................................................................................... 16

各个程序编写............................................................................... 21

五、任务扩展.................................................................................. 21

六、智能垃圾桶试验程序................................................................ 21

七、 知识扩展..................................................................................24

八、反思总结.................................................................................. 24

九，参考文献...................................................................................25

• 学习目标

知识目标：

1. 了解OLED显示屏工作原理
2. 了解舵机原理
3. 了解超声波模块工作原理
4. 了解DS18B20温度传感器
5. 了解按钮控制LED灯

技能目标：

1.学会使用if函数

2.串口通讯监视

3.学会任用do函数

4.学会while函数

5.学会自定义函数

6.学会舵机角度控制

二．背景知识

垃圾桶在我们身边随处可见，我们的目标是实现智能化生活，让垃圾桶智能化，在创造便利生活的同时，努力让智能垃圾桶融入每一个家庭的生活之中。迎接人工智能时代的来临，全力让生活充满智能。

三．知识储备

按键开关：四脚按键开关工作原理
　　这种开关的工作原理，其实和普通按钮开关的工作原理差不多，由常开触点、常闭触点组合而成，在四脚按键开关中，常开触点的作用，就是当压力向常开触点施压时，这个电路就呈现接通状态；当撤销这种压力的时候，就恢复到了原始的常闭触点，也就是所谓的断开。这个施压的力，就是用我们的手去开按钮、关按钮的动作。总而言之，四脚按键开关的工作原理还是很好理解的。四脚按键开关怎么接
　　
                   
　　

上图是接线图，1、2 脚是一端，3、4脚是另一端，不同厂家标示不同。
　　轻触开关是按一下接通电路，手松开后电路依然接通，再按一次电路断开；轻触按键是按下去接通电路，手松开电路就断开。
　　由于元件体积小、机械强度差，为了可靠接通电路，降低接触电阻，用两组触点并联工作，所以有4个脚，而不是像继电器那样，一组是常开触点，另一组是常闭触点。四脚按键开关怎么接。
　　上图是接线图，1、2 脚是一端，3、4脚是另一端，不同厂家标示不同。
　　轻触开关是按一下接通电路，手松开后电路依然接通，再按一次电路断开；轻触按键是按下去接通电路，手松开电路就断开。
　　由于元件体积小、机械强度差，为了可靠接通电路，降低接触电阻，用两组触点并联工作，所以有4个脚，而不是像继电器那样，一组是常开触点，另一组是常闭触点。

示范简单程序：

可以试一试打开串口监视器看看结果。

OLED屏：

示例程序

看看这是不是你的结果。

LED:

发光二极管简称为LED。由含镓(Ga)、砷(As)、磷(P)、氮(N)等的化合物制成。

当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光，氮化镓二极管发蓝光。因化学性质又分有机发光二极管OLED和无机发光二极管LED。

面包板：面包板是由于板子上有很多小插孔，专为电子电路的无焊接实验设计制造的。由于各种电子元器件可根据需要随意插入或拔出，免去了焊接，节省了电路的组装时间，而且元件可以重复使用，所以非常适合电子调试和训练。         

示例程序：

了解程序后，看看串口监视器哦。

DS18B20:DS18B20(如上图）内部结构如图5-6所示，主要由4部分组成：温度传感器、64位ROM、非挥发的温度报警触发器TH和TI、配置寄存器。由图5-6可见，DS18B20只有一个数据输入输出口，属于单总线专用芯片之一。DS18B20工作时被测温度值直接以“单总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰能力。其内部采用在线温度测量技术，测量范围为55~125°C，在-10~85℃时，精度为±0.5°C。每个DS18B20在出厂时都已具有唯一的64位序列号，因此一条总线上可以同时挂接多个DS18B20，而不会出现混乱现象。另外用户还可自设定非易失性温度报警上下限值TH和TL（掉电后依然保存）。DS18B20在完成温度变换后，所测温度值将自动与存储在TH和TL内的触发值相比较，如果测温结果高于TH或低于TL， DS18B20内部的告警标志就会被置位，表示温值超出了测量范围，同时还有报警搜索命令识别出温度超限的DS18B20。

舵机：指在自动驾驶仪中操纵飞机舵面（操纵面）转动的一种执行部件。分有：①电动舵机，由电动机、传动部件和离合器组成。接受自动驾驶仪的指令信号而工作，当人工驾驶飞机时，由于离合器保持脱开而传动部件不发生作用。②液压舵机，由液压作动器和旁通活门组成。当人工驾驶飞机时，旁通活门打开，由于作动器活塞两边的液压互相连通而不妨害人工操纵。此外，还有电动液压舵机，简称“电液舵机”。舵机的组成 一般来讲，舵机主要由以下几个部分组成，舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计、直流电机、控制电路等，舵机的输入线共有三条，如图6所示，红色中间，是电源线，一边黑色的是地线，这辆根线给舵机提供最基本的能源保证，主要是电机的转动消耗。电源有两种规格，一是4.8V，一是6.0V，分别对应不同的转矩标准，即输出力矩不同，6.0V对应的要大一些，具体看应用条件；另外一根线是控制信号线，Futaba的一般为白色，JR的一般为桔黄色。另外要注意一点，SANWA的某些型号的舵机引线电源线在边上而不是中间，需要辨认。但记住红色为电源，黑色为地线，一般不会搞错。

示例程序：

Arduino 编程语句：打开sweep，分析分析看看结果。

1. if :通过if指令，用户可以让Arduino判断某一个条件是否达到，并且根据这一判断结果执行相应的程序。

if(表达式) { 语句块 } [/c]  上述结构表示:如果 “表达式” 的条件得到满足则执行语句块。否则Arduino将不执行该语句块。（如图所示）

1. while:  while循环将会连续地无限地循环，直到圆括号（）中的表达式变为假。被测试的表达式变量必须被改变，否则while循环将永远不会中止。可以在代码改变测试变量，比如让该变量递增，或者通过外部条件改变测试变量，比如将一个传感器的读数赋值给测试变量。

while(表达式/循环条件){ 语句块/循环体 }先计算表达式的值，当值为真（非0）时， 执行循环体语句；执行完循环体语句，再次计算表达式的值，如果为真，继续执行循环体……这个过程会一直重复，直到表达式的值为假（0）才退出循环。其执行过程如图所示：

1. set up函数：   当Arduino程序开始运行时会调用setup()函数。通常我们setup()函数其中初始化一些变量、引脚状态及一些调用的库等。当Arduino控制器通电或复位后，setup函数会运行一次。

1. Loop函数：   在setup()函数对程序完成了初始化后，loop()函数将会运行。loop函数是一个循环体，在Arduino启动后，loop()函数中的程序将会不断运行。通过loop()函数你可以利用你的程序来控制Arduino。
2. Arduino 库 ：通过库的使用可以拓展Arduino开发板的功能。因为有了库，我们可以很轻松的实现Arduino与外部硬件的协作或进行数据通讯。

逻辑运算符：

<= ; >= 比较运算符用于和 if 联合使用，测试某一条件是否达到。例如测试Arduino的某一个引脚输入值是否达到设定数值。如果是则执行特定程序。换句话说，如果圆括号中的语句为真，大括号中的语句就会运行。否则，程序跳过该代码。【逻辑】-【比较运算符】

模块介绍

oled配置：

有了iic操作函数，接着根据oled命令表封装相关操作函数,不知道oled操作命令的可以翻我之前的文章，在oled配置那里有详细介绍，搬过来用即可

oled写命令函数：void oled_Write_cmd(unsigned char cmd)；

oled写数据函数：void oled_Write_data(unsigned char dat)；

oled清屏函数：void oled_clear(void)；

oled初始化函数：void oled_initial(void)；

oled显示函数，这个函数是确定将要显示的位置，以及数据采样的格式：void oled_put_char_16x16(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char t)；
//设置显示坐标函数,t为0时，字符为8x16t为1时，字符为16x16

然后通过oled_Write_data（），将采样到的字符数据写入即可显示。

ds18b20配置（在之前文章也有讲过ds18b20如何驱动及运用）：

根据ds18b20操作手册：

检测是否有ds18b20：unsigned char DS18B20_Check(void)；

ds18b20初始化：void DS18B20_Init(void)；

复位信号：void Rest_sign(void)；

读一位数据：unsigned char DS18B20_Read_Bit(void)；

读一字节数据：unsigned char DS18B20_Read_Byte(void)；

写一字节数据：void DS18B20_Write_Byte(unsigned char dat)；

开始信号：void DS18B20_Start(void)；

获取温度函数：void get_Temperature(void)；

• 案例实现：

图一

再把所作的三个程序组装，智能垃圾桶的程序就出来了。

案例描述：

1. 按照电路图原理图连
2. 

红色引线表示5V电源，黑色引线表示接地口，黄色引线和橙色引线表示不同的信号线连接的引脚口也会不同，下文会对不同装置不同的信号引脚口进行分析。

1. 编写DS18B20显示于OLED程序：
2. 

首先我们要用到第4行 #include“U8glib.h”这个关于OLED的库，#include <OneWire.h>

#include <DallasTemperature.h>

OneWire oneWire_9(9);

DallasTemperature sensors_9(&oneWire_9);

DeviceAddress insideThermometer;这都是温度传感器的库和必备条件，

其次自定义一个函数第24行 viod draw();这个函数中的u8g.就可以通过arduino把我们想输入资料或文字输入进OLED，第七行是OLED显示必须的代码，具体不做过多解释。第30行print（temperatrue）；后文会提到它在loop函数中而draw（）函数也在loop中。10，11行中的数字（1，10），（100，25）是字符的位置OLED板定义是128*64行。Long函数和int差不多都是字符定义成一个数字。

43行可以通过串口监视器观察变化

1. 编写超声波控制舵机：
2. 

首先超声波模块有多个信号引脚Trig，Echo。

如图通过7行代码我们知道，我们将两个信号口设置成了Arduino的模拟引脚口 A2 A3. 切记这些命令是在set up 和loop函数之外，因为这样便于我们任意使用于这两个函数之间。第2行可知我们调用了关于舵机（servo）的库，并了解到servo.write可控制角度变化.   4行可知我们将舵机的引脚口设置为数字9号引脚，并且我们把这个舵机取名叫mysevo  切记舵机只可连接 3，5，6，9，10，11号引脚口。Echo INPUT输入信号，Trig OUTPUT输出信号，serial.begin 设置串口监视器切实观察舵机角度变化。 第13行中我们定义了距离如何取，并通过他的变化控制舵机角度。

7.编写按键控制LED灯程序：

将LED设置为8号引脚，使他输出高电流，其中按钮只是用作开关一样，不按按钮线路断开，按下开关线路闭合。

电路设计：

本实验主要是三部分，

1. 通过Arduino和库实现舵机和超声波模块沟通连接.
2. DS18B20温度值传输给OLED显示
3. 简单程序按钮控制LED灯

• 任务扩展：

1. 制作一个靠近舵机能通过超声波自动打开的程序
2. 制作一个温度传感器读取OLED显示屏的程序
3. 制作一个按下按键，LED灯亮，松开熄灭的程序

• 智能垃圾桶实验程序

程序编写：

1. 任务要求

程序编写：

参数设置：

初始化：超声波接口Echo A2 ;Trig A3 变量距离；舵机设置 9号引脚；温度传感器4号数字引脚变量温度；OLED设置SCL设置A4；SDA设置A5；按钮设置为8号数字引脚。  延时1000毫秒。

它的程序就是以上程序的拼装，当你明白以上程序时相信你也会编写了。

#include <Servo.h>Servo servo_9;volatile int distance;float checkdistance_A2_A3() {digitalWrite(A2, LOW);delayMicroseconds(2);digitalWrite(A2, HIGH);delayMicroseconds(10);digitalWrite(A2, LOW);float distance = pulseIn(A3, HIGH) / 58.00;delay(10);return distance;}#include <OneWire.h>#include <DallasTemperature.h>#include "U8glib.h"String i="Tepture:";int s=0;//变量秒  用来显示U8GLIB_SSD1306_128X64 u8g(U8G_I2C_OPT_NONE|U8G_I2C_OPT_DEV_0);        // 小E开发板上面就是用的这个volatile int temperture;OneWire oneWire_4(4);DallasTemperature sensors_4(&oneWire_4);DeviceAddress insideThermometer;float ds18b20_4_getTemp(int w) {sensors_4.requestTemperatures();if(w==0) {return sensors_4.getTempC(insideThermometer);}else {return sensors_4.getTempF(insideThermometer);  }}void draw() {u8g.setFont(u8g_font_unifont); //  设置字体 这句必要u8g.drawStr( 1, 10, "Hello world!");//第一个是x第二个是y坐标u8g.setFont(u8g_font_ncenB14);//还是先设置一个字体u8g.setPrintPos(0,44);//然后设置一个位置u8g.print(i);//然后就是数据u8g.print(temperture);}void setup(){servo_9.attach(9);distance = 0;servo_9.write(0);delay(0);pinMode(A2, OUTPUT);pinMode(A3, INPUT);Serial.begin(9600);temperture = 0;sensors_4.getAddress(insideThermometer, 0);sensors_4.setResolution(insideThermometer, 9);Serial.begin(9600);}void loop(){distance = checkdistance_A2_A3();Serial.println(distance);if (distance <= 15) {servo_9.write(120);delay(500); }if (distance >= 35) {delay(1000);servo_9.write(0);delay(500); }delay(1000);temperture = ds18b20_4_getTemp(0);Serial.println(temperture);if(s!=millis()/10)s=millis()/10;//上面这一句是取系统运行秒数  单位ms除以1000就是秒u8g.firstPage(); do {draw(); }while( u8g.nextPage() ); //延迟一段时间后重新生成图片delay(10);}

七．知识拓展：

而实用，垃圾桶内内置蜂鸣器和RTC时钟模块，可以进行精准定时和报时。DS18B20提供的温度数据使得垃圾桶摇身一变成为了温度播报员。当夜幕降临，桶内内置的LED小夜灯可以将垃圾桶摇身一变成为可爱的小精灵，在寂静的黑夜中发出温暖而和蔼的光芒

• 反思总结

1.通过这节课我们学会了超声波模块是如何工作尝试了让 OLED显示我们想要显示的内容，学会了按钮的工作原理，了解LED灯

2.软件方面，了解了if函数学会了自定义函数

3. 本节课所学内容为垃圾箱控制，OLED显视

参考文献

arduino中文社区

https://www.arduino.cn/forum.php

太极创客

http://www.taichi-maker.com/homepage/arduino-basic-tutorial-index/

此文章不用于商业性，非盈利手段，仅用于参考学习