1. 创作背景
目前，人们的生活正朝着便捷化、智能化方向发展。根据数据显示，我国每天产生的垃圾平均每人1.3kg左右，而且每日产生垃圾的量还在持续增长，而且每日产生的垃圾各式各样，种类很多。由于国民普遍性的存在垃圾分类意识浅薄，从而导致了我国垃圾分类政策难以推广。又由于垃圾分类的不明确，所以产生的污染环境、资源浪费、资源回收率低、资源可再生性若的一系列问题。
本设计就是结合人工智能的方式去宣传垃圾分类的意识，用直观、简洁、高效的方式科普国民对垃圾分类的意识。本设计也着重的针对老年人、青少年教育、文化程度较低的人群进行科普垃圾分类的重要性，以及每样垃圾的归类知识。
基于Arduino语音识别技术实现人机对话，当用户向单片机输入语音指令后，系统就会自动识别分析并执行垃圾分类操作。

2.创作思路
在Arduino单片机结合LD3320语音识别模块的基础上，实现了对垃圾分类语音智能识别系统的设计。其工作原理是通过LD3320语音识别模块的功能将用户发出的声音逐一转换成特定的字符串，字符串转换后通过模块中的串口发送到Arduino单片机的控制单元。控制单元接收到语音识别模块的字符串预置命令后，指引四个舵机开发板，控制舵机的旋转角度，实现垃圾桶的闭合状态。当过程结束后，Arduino单片机控制MP3语音播放模块播放相对应的指令。

第二章 关键技术

2.1Arduino单片机
2.1.1 Arduino开发板
Arduino单片机的储存空间也就是主控芯片所集成的储存空间。在储存空间中使用2kb的SRAM、1kb的EEPROM电可擦写编程只读储存器以及32kb flash。
Arduino单片机可通过USB接口与PC进行通讯，在PC中与ArduinoIDE进行衔接， 用于上传源程序，与此同时也给Arduino开发板提供电源。开发板对于供电要求也还是很苛刻的，所提供的电源必须是5V电压而VIN可以使用7至12伏特的电压。开发板一共有14个数字输出/输入的管脚，6个模拟输入。
同时也可以由程序的定义为输入或者输出；在管脚中2和3端口可以输入，外部中断信号3/5/6/9/10/11六个管脚可以提供8位（0-255）的滤波PWM输出；板载reset复位口，当按下reset复位键后Arduino将会恢复出产设置状态。
2.2 非特定语音识别分析技术
2.2.1LD3320语音识别模块
本产品采取LD3320语音识别模块。该模块是ICRoute公司生产的一款非特定语音识别芯片，它内置有非特定语音识别的DSP（Digital Signal Processing）算法。GND端用于接电源负极，vcc端接电源正极，ICR是识别模块状态显示。当收到语音是该处有绿灯闪烁，TXD用于串口的数据发送，RXD用于数据的接收。MIP，MIN是MIC的电源正负极，不同的接法MIC的识别率不同。同时与电脑上的LP—COMM串口调试工具配合可动态添加50条指令。LD3320识别模块无须外接其他设备，单一设备可完成语音识别。

第三章 需求分析

目前，人们的生活正朝着便捷化、智能化方向发展。根据数据显示，我国每天产生的垃圾平均每人1.3kg左右，而且每日产生垃圾的量还在持续增长，而且每日产生的垃圾各式各样，种类很多。由于国民普遍性的存在垃圾分类意识浅薄，从而导致了我国垃圾分类政策难以推广。又由于垃圾分类的不明确，所以产生的污染环境、资源浪费、资源回收率低、资源可再生性若的一系列问题。
本设计就是结合人工智能的方式去宣传垃圾分类的意识，用直观、简洁、高效的方式科普国民对垃圾分类的意识。本设计也着重的针对老年人、青少年教育、文化程度较低的人群进行科普垃圾分类的重要性，以及每样垃圾的归类知识。
基于Arduino语音识别技术实现人机对话，当用户向单片机输入语音指令后，系统就会自动识别分析并执行垃圾分类操作。
3.1系统目标
通过本系统的开发，应达到以下目标：
（1）系统具有一定的使用价值。
（2）系统操作简便，容易上手。
（3）具有对应数据库，可通过数据库录入垃圾分类信息。
（4）可通过语音识别技术达成人机交互。
（5）可通过抓取语音指令并分析执行相对应的操作。
3.2功能分析
系统最终实现的功能如下：
（1）语音识别交互。
（2）通过识别到的内容进行分析。
（3）通过已分析的内容进行归类。
（4）预留系统后期二次开发管脚以及I/O口。
（5）通过串口将两种硬件模块达成通讯。

第四章 系统设计
4.1 功能实现
4.1.1 功能设计
该系统软件的设计是基于Arduino IDE开发环境。该环境底层使用C/C++语言开发。当程序需要某一个模块驱动程序时，直接在IDE库函数中调用该模块的头文件加载到已有的文件中。在本系统设计采用头文件，专门驱动舵机的转动。
图4-1为系统的主流程图。当电源接通以后，机械臂要复位操作，如果语音识别模块识别到语音，该模块上面的绿灯闪烁，再判断内容是不是原先设定的指令，再执行相应操作，否则要下一次识别。

第五章 系统实现
5.1 物料准备
本设计主要硬件如下：
1.arduino单片机(图1)：用于处理复杂的硬件动作以及指令。

2.LD3320语音识别模块（图2）：用于采集语音信息以及分析语音信息。

3.MP3播放模块（图3）：当系统做出判断后给用户反馈语音信息。

5.2 硬件焊接
将arduino的A1-A8焊接到LD3320语音识别模块中（图5-1），使两块硬件之间能达成通讯，再将MP3模块的RT与LD3320的XT引脚焊接（图5-2），RT对XT，XT对RT，将舵机焊接到arduino主板的I/O口，最后将扬声器焊接到MP3播放模块中。

5.3 程序设计
（1）引入舵机的支持库和软串口库

include <Servo.h>

include <SoftwareSerial.h>

（2）将LD3320板载管脚RX、TX和Arduino开发板的RX、TX交叉连接，使Arduino主板与LD3320达成串口通讯 ：
A4（扩展板上SDA）为RX，接语音识别模块的TXD
A5（扩展板上SCL）为TX，接语音识别模块的RXD
（3）定义四个舵机，myservo1为可回收垃圾、myservo2为厨余垃圾、myservo3为有害垃圾、myservo4为其他垃圾。
SoftwareSerial softSerial(A4, A5);
Servo myservo1;
Servo myservo2;
Servo myservo3;
Servo myservo4;
（4）定义舵机管脚为int型 变量名最后一位数对应舵机编号，给变量赋予的值对应Arduino开发板管脚。每个管脚对应的值为：ms1对应可回收垃圾桶舵机、ms2对应厨余垃圾桶舵机、ms3对应有害垃圾桶舵机、ms4对应其他垃圾桶舵机。
int val;
int ms1 = 4;
int ms2 = 5;
int ms3 = 6;
int ms4 = 7;
（5）定义语音播报管脚，当返回管脚编号时：yy1“语音播报（这是可回收垃圾……）”、yy2=“语音播报（这是厨余垃圾……）”、yy3=“语音播报（这是有害垃圾……）”、yy4=“语音播报（这是其他垃圾……）”、yy5=“语音播报（我在的……）”、yy6=“语音播报（系统自我介绍播报……）”
int yy1 = 8;
int yy2 = 9;
int yy3 = 10;
int yy4 = 11;
int yy5 = 12;
int yy6 = 13;
（5）统一初始化串口波特率为9600。
void setup() {
Serial.begin(9600);
softSerial.begin(9600);
（6）初始化语音引脚，将yy1至yy6的管脚拉高，随后再次拉低。
pinMode(yy1, OUTPUT);
pinMode(yy2, OUTPUT);
digitalWrite(yy2, HIGH);
digitalWrite(yy3, HIGH);
（7）初始化舵机，将舵机1（ms1）至舵机4（ms4）的旋转角度初始化为90度。
myservo1.attach(ms1);
myservo2.attach(ms2);
myservo3.attach(ms3);
myservo4.attach(ms4);
myservo1.write(90);
delay(200);
（8）为了在初始化的过程中，防止舵机旋转角度发生抖动所以释放舵机角度,以解决多个舵机抖动。
myservo1.detach();
myservo2.detach();
myservo3.detach();
myservo4.detach();
}
（9）可回收垃圾桶盖开关操作，当接到指令初始化舵机后，舵机顺时针旋转90度，此时垃圾桶的状态为“开”，延时1秒后触发语音播报，当播报结束后舵机再次延时5秒，垃圾桶状态为关。
void khslj()
{
myservo1.attach(舵机1);
myservo1.write(舵机旋转90度);
delay(延时1秒);
digitalWrite(语音播报管脚为1, 低电平);
delay(延时1000毫秒);
digitalWrite(语音播报, 高电平);
delay(延时5秒);
ServoAction(开合状态码);
myservo1.detach(释放舵机);
}
（10）开盖，合盖动作函数
void ServoAction(int servo_num)
{
打开盖 舵机打开转向角度，用for语句，目的是减慢舵机的速度
循环 (int 引脚 = 90度; 引脚 > 0; 引脚 = 引脚 - 1)
{

如果 (servo_num == 1)  myservo1.write(引脚);
判断 (servo_num == 2)  myservo2.write(引脚);
判断(servo_num == 3)  myservo3.write(引脚);
判断(servo_num == 4)  myservo4.write(引脚);
延时(5);

}
延时(2000);
Serial.输出(servo_num);
Serial.输出("开");
（11）合盖舵机合上转向角度
判断 (servo_num == 1) myservo1.write(90);
判断(servo_num == 2) myservo2.write(90);
判断(servo_num == 3) myservo3.write(90);
判断 (servo_num == 4) myservo4.write(90);
delay(200);
Serial.println("合");
}
void loop()
{
val = softSerial.read(从软串口获得数据);
判断 (val > -1)
{

输出(val);

}
（12） 从串口读取语音识别模块的返回值，110是厨余垃圾，111是其他垃圾，112是有害垃圾，113是可回收垃圾

if (val == 254)

{

digitalWrite(yy5, LOW);
delay(1000);
digitalWrite(yy5, HIGH);
delay(50);

}
（13）如果识别到“介绍自己”指令后，播放预设的自我介绍文档，
if (val == 114)//254对应是唤醒语（“垃圾桶”）
{

digitalWrite(yy6, LOW);
delay(1000);
digitalWrite(yy6, HIGH);
delay(50);

}
（14）获取到串口数据后进行循环判断，110对应可回收垃圾、111对应厨余垃圾、112对应有害垃圾、113对应其他垃圾
if (val == 110)
{

cylj();   

}
if (val == 111)
{

qtlj();    

}
if (val == 112)
{

yhlj();   

}
if (val == 113)