智能飲料瓶回收機設計

付深圳　孫運強

摘 要：本系統采用ARM平臺的μC/OS-II系統，實現了對用戶投放的飲料瓶進行有償的回收。系統采用基于CAN總線的設計，實現了主控與被控之間的協調工作，采用RFID技術對用戶身份信息的識別。用戶在插入身份ID卡后，智能飲料瓶回收機開始工作，對用戶投放的飲料瓶進行大小的判斷并判斷重量是否在所需范圍之內，如果用戶投放的飲料瓶符合回收的標準，智能回收機就順時針翻轉將飲料瓶倒入并計數存儲信息，如果不符合回收的標準就逆時針翻轉倒出，用戶投放完飲料瓶拔卡時，智能飲料瓶回收機把用戶的信息、所投放飲料瓶的大小跟個數通過無線上傳。

關鍵詞：ARM；μC/OS-II系統；CAN總線；RFID技術

1 系統的總體設計

圖1給出了系統的總體設計框圖，主機是通過CAN總線與各個從機進行信息傳遞的，從機只跟主機相互傳遞信息，從機與從機之間沒有任何聯系，系統的運行是以主機為中心

2 硬件設計

（1）CPU：主機與從機采用高性能、低成本、低功耗的STM32F10

3系列，STM32是嵌入式應用專門設計的ARM Cortex-M3內核[1]。

（2）電機：本系統選擇的是57BYG型兩相混合式步進電機。電流3A，步距角1.8°采用24V電壓供電，軸徑6.35mm，靜力矩1.8NM。

（3）超聲波陣列：本系統采用HY-SRF05超聲波陣列對飲料瓶的形狀進行判斷，本模塊性能穩定，測量精確，使用DC5V供電，感應角度小于15°，探測距離2cm-450cm，精度可達0.3cm。系統物資識別采用基于超聲波探測和稱重結合從而識別物資（飲料瓶、易拉罐等）形狀的物資識別裝置，超聲波測距模塊和稱重模塊與處理模塊連接，超聲波測距模塊識別飲料瓶長度和直徑，稱重模塊識別其重量，處理模塊根據超聲波測距模塊和稱重模塊決定是否是要收取[2]。系統工作原理框圖如圖2所示。

（4）無線數據傳輸：采用沈陽維恩科技生產的JASK-AVR-NRF

905無線模塊，此無線模塊搭載的無線傳輸芯片是nRF905，它是挪威Nordic公司推出的一款單片機射頻發射器芯片，工作于433、868、915MHz3個ISM頻道，其中國內433頻段可以免費使用。在最大發射功率10dbm的條件下，配置外置鞭狀天線通信距離在300米左右[3]。無線傳輸框圖如圖3所示。

（5）用戶身份ID卡：用戶身份ID卡采用125KHz的串口讀取R

FID讀卡模塊，讀卡距離最大5cm，靈敏度高，采用嵌入式微控制器先進的射頻接收線路，嵌入式微控制器設計。

（6）CAN總線設計：CAN總線是本系統的靈魂，是主機與各個從機之間進行指令、數據傳遞的橋梁。本系統用的是STM32自帶的bxCAN，即擴展CAN。它支持CAN協議2.0A和2.0B。它的設計目標是，以最小的CPU負荷來高效處理大量收到的報文。它也支持報文發送的優先級要求（優先級特性可軟件配置）。對于安全緊要的應用，bxCAN提供所有支持時間觸發通信模式所需的硬件功能。

3 系統工作流程

用戶插入卡之后，智能回收機對用戶插入的身份ID卡進行有效判斷，如果是有效卡播放語音提示開門，如果不是有效的身份ID卡，則提示無效；在用戶投放飲料瓶后對飲料瓶的形狀大小、重量進行判斷，并記錄存儲，如果飲料瓶的重量超出所回收范圍則倒出，在所回收范圍則回收，這樣一直循環等待用戶拔出身份ID卡，用戶拔出身份ID卡之后，智能飲料瓶回收機會對用戶投放的飲料瓶個數與大小信息通過無線網絡傳到上位機，智能飲料瓶回收機關門。后臺管理人員通過后臺對其進行結算。工作流程圖如圖4所示。

4 結束語

在物資回收過程中，回收物的識別主要依靠條碼識別，如條碼不清楚或已損壞，則會漏掉一些可回收物，為了改善此種情況，項目組提出基于超聲波探測的物資識別裝置的解決辦法，下一步擬采用圖像識別的方法，利用雙目視覺原理，識別回收物的大小、尺寸等，進一步提高識別速度、降低識別誤判率。

參考文獻

[1]STM32F103_數據手冊（中文）.信息與通信工程科技專業資料[EB/OL].http：//wenku.baidu.com/vi

ew/f2f7c71c561252d380eb6e91.ht

ml.

[2]單愛斌.智能飲料瓶回收機的設想及應用[J].科技資訊，2011，9：36.

[3]周曦.無線自組織網絡的可靠服務研究[D].復旦大學，2012.

[4]周賢善，謝婷婷.移動Ad Hoc路由協議分析[J].孝感學院學報，2008，3：64.