Python語(yǔ)言作為時(shí)下熱門(mén)的一種面向對象的程序設計語(yǔ)言，不僅具有豐富且強大的庫，例如：可以處理大量矩陣的任務(wù)的Numpy科學(xué)計算庫等。還可以應用在Web開(kāi)發(fā)、網(wǎng)絡(luò )爬蟲(chóng)、計算與數據分析、人工智能、自動(dòng)化運維、云計算、網(wǎng)絡(luò )編程、游戲開(kāi)發(fā)八大領(lǐng)域。除此之外，Python還可以建立GUI界面，完成上位機數據發(fā)送與接收等工作?？梢?jiàn)，Python語(yǔ)言的強大之處！

針對熱門(mén)的垃圾分類(lèi)等環(huán)保問(wèn)題，把握課外實(shí)驗活動(dòng)、競賽新動(dòng)向。通過(guò)對Python語(yǔ)言所編寫(xiě)樹(shù)莓派3B+的開(kāi)發(fā)，制作了一款家用型——智能分類(lèi)垃圾桶。該作品可以實(shí)現放入垃圾后自動(dòng)識別垃圾種類(lèi)及名稱(chēng)，并針對種類(lèi)進(jìn)行排放的功能。該作品實(shí)現垃圾分類(lèi)具體軟件設計流程圖如圖1所示。

垃圾桶外部由五塊亞克力板搭成，即簡(jiǎn)約大氣，又符合現代審美。四周分別裝有簡(jiǎn)易垃圾袋，對識別后的垃圾種類(lèi)進(jìn)行放置，并在頂端裝有超聲波測距模塊，對垃圾袋垃圾的滿(mǎn)溢程度進(jìn)行監測，當出現垃圾過(guò)滿(mǎn)情況時(shí)，會(huì )有報警來(lái)提示用戶(hù)更換垃圾袋。

垃圾桶內部有一塊較小的亞克力板作為檢測物體的放置平面，平面下由兩個(gè)SG80舵機連接。當被檢測物體放置好后，攝像頭會(huì )對物體進(jìn)行監測，并驅動(dòng)舵機進(jìn)行旋轉，將被檢測物體滑落至相應種類(lèi)的垃圾袋中。

主要實(shí)現功能如下：

遠程語(yǔ)音控制啟動(dòng)。垃圾桶在閑時(shí)會(huì )自動(dòng)待機，并實(shí)時(shí)檢測周?chē)Z(yǔ)音，當有人說(shuō)出“垃小圾”時(shí)，雙麥語(yǔ)音模塊會(huì )通過(guò)驅動(dòng)PWM模塊產(chǎn)生脈沖，使垃圾桶前行至語(yǔ)音處。

智能對話(huà)系統。為打造垃圾桶的智能性，雙麥語(yǔ)音模塊調用Google提供的語(yǔ)音數據庫，通過(guò)調用，實(shí)現常規語(yǔ)音交流。

在垃圾桶前行過(guò)程中，會(huì )出現各種碰撞物體的情況。為避免碰撞，在垃圾桶周?chē)友b了四個(gè)超聲波測距模塊，當模塊檢測距離小于10厘米時(shí)，立刻轉向。

作為垃圾桶的核心功能，識別模塊使用了OpenCV與TensorFlow來(lái)實(shí)現實(shí)時(shí)的物體檢測，檢測時(shí)間僅0.2～0.3s。

考慮到垃圾桶的普及情況，通過(guò)對JAVA語(yǔ)言的學(xué)習制作了一款微信小程序——垃圾分類(lèi)小助手。使用微信開(kāi)發(fā)者工具對小程序的頁(yè)面布局、層次架構進(jìn)行代碼編寫(xiě)，實(shí)現隨時(shí)隨地使用，蘋(píng)果、安卓平臺通用的實(shí)用性軟件作品。

小程序首界面遵循交互性原則，可實(shí)現點(diǎn)擊圖標按鈕跳轉到相應頁(yè)面的功能。首界面整體自上而下呈線(xiàn)性布局，既符合了傳統視覺(jué)瀏覽方式，又不失美觀(guān)、實(shí)用。

(1)通過(guò)點(diǎn)擊中部的導航欄“分類(lèi)查詢(xún)”按鈕可以跳轉進(jìn)入到進(jìn)入搜索界面，搜索界面在下部分會(huì )有詳細介紹。

(2)通過(guò)點(diǎn)擊中部的導航欄“位置定位”按鈕可以進(jìn)入定位界面，定位界面在下部分會(huì )有詳細介紹。

(3)通過(guò)點(diǎn)擊中部導航欄的“其他垃圾”等按鈕可以跳轉到相應的垃圾具體介紹界面，包括該類(lèi)垃圾的所有名稱(chēng)以及該類(lèi)垃圾的處理方式等等。

為防止隨地亂扔垃圾的現象，小程序在分頁(yè)增加了位置界面，可點(diǎn)擊底部導航欄進(jìn)入。位置界面通過(guò)調用騰訊地圖API，可實(shí)時(shí)查看到周?chē)拔恢?，通過(guò)引導用戶(hù)，將垃圾扔入到附近的垃圾投放點(diǎn)。

小程序的搜索界面作為本作品重要的組成部分，是整個(gè)小程序的核心。整體布局條理清晰，由三部分組成，簡(jiǎn)單明了，易操作。背景以綠色為主，迎合了垃圾分類(lèi)主題，底部的識別按鈕實(shí)現了語(yǔ)音識別功能以及圖片識別功能，簡(jiǎn)單化操作，使整個(gè)作品更加智能化，符合時(shí)代發(fā)展方向。

在搜索界面頂端的搜索框內輸入垃圾名稱(chēng)，即可彈出相應的垃圾類(lèi)別，點(diǎn)擊說(shuō)明框圖可進(jìn)入具體界面。

語(yǔ)音識別可長(cháng)按搜索界面下端的語(yǔ)音按鈕，通過(guò)調用微信端自帶的語(yǔ)音識別模塊進(jìn)行識別，將語(yǔ)音上傳到后臺進(jìn)行轉碼，再回傳到手機小程序上，可實(shí)現語(yǔ)音識別功能。

圖片識別可長(cháng)按搜索界面下端的相機按鈕，通過(guò)調用百度圖表識別API，對識別的用戶(hù)圖片進(jìn)行轉碼，并會(huì )傳到小程序端進(jìn)行匹配檢測，可實(shí)現圖片識別功能。

通過(guò)學(xué)習課程內的Python語(yǔ)言，并擴展用于樹(shù)莓派3B+代碼的編寫(xiě)上，真正的做到了學(xué)以致用的目的。課程外的大創(chuàng )競賽及大創(chuàng )活動(dòng)不僅豐富了大學(xué)生的課余生活，更加鞏固了課堂上學(xué)習的知識，學(xué)以致用。

在參加課外競賽及活動(dòng)中，不僅需要將作品實(shí)現出來(lái)，更需要將設計思路、重點(diǎn)、難點(diǎn)清晰地表達出來(lái)，如何用自己表達的語(yǔ)言將腦中思路直觀(guān)的表達出來(lái)是在大學(xué)生日常學(xué)習中所接觸不到的，也是為寶貴的。所以，積極參加課外的競賽及活動(dòng)，不僅將書(shū)本的知識靈活運用，更鍛煉了大學(xué)生的思維方式、溝通交流等能力。本文選自中國知網(wǎng)如有侵權請聯(lián)系刪除