基于AT89S51的垃圾稱重計費控制系統

　　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貼補垃圾處理企業。垃圾收費制度改革后，不但可以彌補政府和企業投入，還能督促居民加強垃圾的減量和資源化意識，促進垃圾減量化、資源化、無害化。

　　許多發達國家已經實行了垃圾計量收費，日本、韓國以及美國的經驗是按照垃圾袋計算費用，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費，多傾倒一桶垃圾就多花一定的費用，可以避免按戶或按人頭收費的“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）。每個箱體頂部安裝大小合適的投入門，底部安裝一個稱重臺。住戶準備投放垃圾時，拿出充值卡，當卡內余額充足時，可以打開箱1、箱2或箱3，進行垃圾投放。其中箱1和箱3按照稱重減費，箱2按照稱重加費。為防止不同類別的垃圾投錯，可以將各個箱的投入門做得各不相同，例如紙張投入箱控制門應當做成扁平口，只允許紙張或報紙雜志投入。控制系統硬件結構如圖1所示。

　　與其他控制器相比，單片機具有體積小巧、價格低廉以及性價比高等優點，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、操作方便的優點，本設計中選用目前流行的Mifare1卡，控制器內的專用讀卡芯片連接的天線線圈不斷向外發射一組13.56 MHz固定頻率的電磁波， Mifare1卡靠近時，卡內的LC串聯諧振電路產生共振，使電容充電產生電荷，當電容充電達到2 V時，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下所有類型的被動非接觸通信方式和協議，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現的功能如下［2］：

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

　　（2）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行扣費，而紙張、塑料垃圾可以向卡內充值。

　　3 稱重模塊和顯示模塊的設計

　　（1）稱重傳感器的選擇

　　電子計價秤、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］。

　　（2）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，使用開關電容逐次逼近技術完成A/D轉換過程。采用串行輸入結構，能夠節省單片機I/O資源，且具有接口簡單、價格適中、分辨率較高等特點，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。