基于A(yíng)T89S51的垃圾稱(chēng)重計費控制系統

　　我國現有的垃圾收費標準偏低，政府每年都要投入很大一部分資金來(lái)貼補垃圾處理企業(yè)。垃圾收費制度改革后，不但可以彌補政府和企業(yè)投入，還能督促居民加強垃圾的減量和資源化意識，促進(jìn)垃圾減量化、資源化、無(wú)害化。

　　許多發(fā)達國家已經(jīng)實(shí)行了垃圾計量收費，日本、韓國以及美國的經(jīng)驗是按照垃圾袋計算費用，居民多扔垃圾多買(mǎi)袋就多花錢(qián)；另外的形式是直接按照垃圾重量計費，多傾倒一桶垃圾就多花一定的費用，可以避免按戶(hù)或按人頭收費的“一刀切”做法。

　　本文設計了一種基于單片機的垃圾稱(chēng)重計費控制系統。與其他控制系統相比，單片機系統具有體積小巧、成本低廉等優(yōu)勢。

　　1 系統要求和主控制器的選擇

　　系統工作原理如下：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(mén)，底部安裝一個(gè)稱(chēng)重臺。住戶(hù)準備投放垃圾時(shí)，拿出充值卡，當卡內余額充足時(shí)，可以打開(kāi)箱1、箱2或箱3，進(jìn)行垃圾投放。其中箱1和箱3按照稱(chēng)重減費，箱2按照稱(chēng)重加費。為防止不同類(lèi)別的垃圾投錯，可以將各個(gè)箱的投入門(mén)做得各不相同，例如紙張投入箱控制門(mén)應當做成扁平口，只允許紙張或報紙雜志投入?？刂葡到y硬件結構如圖1所示。

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

　　2 IC卡及讀卡電路

　　非接觸式IC卡又稱(chēng)射頻卡，與接觸式IC卡相比，解決了無(wú)源和免接觸的問(wèn)題，具有可靠性高、操作方便的優(yōu)點(diǎn)，本設計中選用目前流行的Mifare1卡，控制器內的專(zhuān)用讀卡芯片連接的天線(xiàn)線(xiàn)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，當電容充電達到2 V時(shí)，該電容作為電源為卡上的電路提供工作電壓，將卡內數據發(fā)射出去或接收控制器內的數據并予以保存［1］。

　　MFRC500是應用于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(lèi)型的被動(dòng)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。根據系統要求，相應部分的控制程序需要實(shí)現的功能如下［2］：

　?。?）無(wú)刷卡時(shí)，系統處于等待狀態(tài)；當有刷卡時(shí)，識別卡內信息，包括用戶(hù)信息、卡內余額以及系統內部的存儲區域，并調用顯示程序。

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

　　3 稱(chēng)重模塊和顯示模塊的設計

　?。?）稱(chēng)重傳感器的選擇

　　電子計價(jià)秤、平臺稱(chēng)等場(chǎng)合適合選用鋁合金懸臂梁式傳感器，由彎曲引起的形變，在彎曲面集中的區域上下兩面粘貼應變計，形成全橋的測量電路。圖3為CYT-204系列懸臂梁稱(chēng)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， 易于和單片機接口； 尺寸為130 mm×32 mm×32 mm，安裝方便［3］。

　?。?）A/D轉換電路和顯示電路的設計

　　TLC2543是TI公司的12位串行模數轉換器，使用開(kāi)關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成A/D轉換過(guò)程。采用串行輸入結構，能夠節省單片機I/O資源，且具有接口簡(jiǎn)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用，因此在本系統中采用TLC2543作A/D轉換元件。