基于AT89S51的垃圾稱重計(jì)費(fèi)控制系統(tǒng)

　　我國現(xiàn)有的垃圾收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)偏低，政府每年都要投入很大一部分資金來貼補(bǔ)垃圾處理企業(yè)。垃圾收費(fèi)制度改革后，不但可以彌補(bǔ)政府和企業(yè)投入，還能督促居民加強(qiáng)垃圾的減量和資源化意識，促進(jìn)垃圾減量化、資源化、無害化。

　　許多發(fā)達(dá)國家已經(jīng)實(shí)行了垃圾計(jì)量收費(fèi)，日本、韓國以及美國的經(jīng)驗(yàn)是按照垃圾袋計(jì)算費(fèi)用，居民多扔垃圾多買袋就多花錢；另外的形式是直接按照垃圾重量計(jì)費(fèi)，多傾倒一桶垃圾就多花一定的費(fèi)用，可以避免按戶或按人頭收費(fèi)的“一刀切”做法。

　　本文設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的垃圾稱重計(jì)費(fèi)控制系統(tǒng)。與其他控制系統(tǒng)相比，單片機(jī)系統(tǒng)具有體積小巧、成本低廉等優(yōu)勢。

　　1 系統(tǒng)要求和主控制器的選擇

　　系統(tǒng)工作原理如下：垃圾箱由3個(gè)不同的箱體組成，分別收集廚余垃圾（箱1）、紙張和塑料等可回收垃圾（箱2）以及其他不可回收垃圾（箱3）。每個(gè)箱體頂部安裝大小合適的投入門，底部安裝一個(gè)稱重臺。住戶準(zhǔn)備投放垃圾時(shí)，拿出充值卡，當(dāng)卡內(nèi)余額充足時(shí)，可以打開箱1、箱2或箱3，進(jìn)行垃圾投放。其中箱1和箱3按照稱重減費(fèi)，箱2按照稱重加費(fèi)。為防止不同類別的垃圾投錯(cuò)，可以將各個(gè)箱的投入門做得各不相同，例如紙張投入箱控制門應(yīng)當(dāng)做成扁平口，只允許紙張或報(bào)紙雜志投入?？刂葡到y(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　與其他控制器相比，單片機(jī)具有體積小巧、價(jià)格低廉以及性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，因此本控制系統(tǒng)選用目前應(yīng)用最多的AT89 S51單片機(jī)做為主控制器，可以方便地與射頻電路、顯示電路、通信電路、A/D轉(zhuǎn)換電路接口連接，構(gòu)成完整的控制系統(tǒng)。

　　2 IC卡及讀卡電路

　　非接觸式IC卡又稱射頻卡，與接觸式IC卡相比，解決了無源和免接觸的問題，具有可靠性高、操作方便的優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)中選用目前流行的Mifare1卡，控制器內(nèi)的專用讀卡芯片連接的天線線圈不斷向外發(fā)射一組13.56 MHz固定頻率的電磁波， Mifare1卡靠近時(shí)，卡內(nèi)的LC串聯(lián)諧振電路產(chǎn)生共振，使電容充電產(chǎn)生電荷，當(dāng)電容充電達(dá)到2 V時(shí)，該電容作為電源為卡上的電路提供工作電壓，將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接收控制器內(nèi)的數(shù)據(jù)并予以保存［1］。

　　MFRC500是應(yīng)用于13.56 MHz的非接觸式通信高集成度讀卡芯片，集成了13.56 MHz下所有類型的被動非接觸通信方式和協(xié)議，支持Mifare1卡，與AT89S51的接口電路如圖2所示。根據(jù)系統(tǒng)要求，相應(yīng)部分的控制程序需要實(shí)現(xiàn)的功能如下［2］：

　?。?）無刷卡時(shí)，系統(tǒng)處于等待狀態(tài)；當(dāng)有刷卡時(shí)，識別卡內(nèi)信息，包括用戶信息、卡內(nèi)余額以及系統(tǒng)內(nèi)部的存儲區(qū)域，并調(diào)用顯示程序。

　?。?）支付方式可選充值和記賬。本設(shè)計(jì)采用充值方式，對廚余垃圾和不可回收垃圾進(jìn)行扣費(fèi)，而紙張、塑料垃圾可以向卡內(nèi)充值。

　　3 稱重模塊和顯示模塊的設(shè)計(jì)

　?。?）稱重傳感器的選擇

　　電子計(jì)價(jià)秤、平臺稱等場合適合選用鋁合金懸臂梁式傳感器，由彎曲引起的形變，在彎曲面集中的區(qū)域上下兩面粘貼應(yīng)變計(jì)，形成全橋的測量電路。圖3為CYT-204系列懸臂梁稱重傳感器，選擇量程為0~0.1 T，精度高，漂移低；選擇輸出0~5 V， 易于和單片機(jī)接口； 尺寸為130 mm×32 mm×32 mm，安裝方便［3］。

　?。?）A/D轉(zhuǎn)換電路和顯示電路的設(shè)計(jì)

　　TLC2543是TI公司的12位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使用開關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成A/D轉(zhuǎn)換過程。采用串行輸入結(jié)構(gòu)，能夠節(jié)省單片機(jī)I/O資源，且具有接口簡單、價(jià)格適中、分辨率較高等特點(diǎn)，在儀器儀表中有較為廣泛的應(yīng)用，因此在本系統(tǒng)中采用TLC2543作A/D轉(zhuǎn)換元件。