智能飲料瓶回收機(jī)設(shè)計

付深圳　孫運(yùn)強(qiáng)

摘 要：本系統(tǒng)采用ARM平臺的μC/OS-II系統(tǒng)，實現(xiàn)了對用戶投放的飲料瓶進(jìn)行有償?shù)幕厥铡Ｏ到y(tǒng)采用基于CAN總線的設(shè)計，實現(xiàn)了主控與被控之間的協(xié)調(diào)工作，采用RFID技術(shù)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(jī)開始工作，對用戶投放的飲料瓶進(jìn)行大小的判斷并判斷重量是否在所需范圍之內(nèi)，如果用戶投放的飲料瓶符合回收的標(biāo)準(zhǔn)，智能回收機(jī)就順時針翻轉(zhuǎn)將飲料瓶倒入并計數(shù)存儲信息，如果不符合回收的標(biāo)準(zhǔn)就逆時針翻轉(zhuǎn)倒出，用戶投放完飲料瓶拔卡時，智能飲料瓶回收機(jī)把用戶的信息、所投放飲料瓶的大小跟個數(shù)通過無線上傳。

關(guān)鍵詞：ARM；μC/OS-II系統(tǒng)；CAN總線；RFID技術(shù)

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計

圖1給出了系統(tǒng)的總體設(shè)計框圖，主機(jī)是通過CAN總線與各個從機(jī)進(jìn)行信息傳遞的，從機(jī)只跟主機(jī)相互傳遞信息，從機(jī)與從機(jī)之間沒有任何聯(lián)系，系統(tǒng)的運(yùn)行是以主機(jī)為中心

2 硬件設(shè)計

（1）CPU：主機(jī)與從機(jī)采用高性能、低成本、低功耗的STM32F10

3系列，STM32是嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計的ARM Cortex-M3內(nèi)核[1]。

（2）電機(jī)：本系統(tǒng)選擇的是57BYG型兩相混合式步進(jìn)電機(jī)。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(tǒng)采用HY-SRF05超聲波陣列對飲料瓶的形狀進(jìn)行判斷，本模塊性能穩(wěn)定，測量精確，使用DC5V供電，感應(yīng)角度小于15°，探測距離2cm-450cm，精度可達(dá)0.3cm。系統(tǒng)物資識別采用基于超聲波探測和稱重結(jié)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(jù)超聲波測距模塊和稱重模塊決定是否是要收取[2]。系統(tǒng)工作原理框圖如圖2所示。

（4）無線數(shù)據(jù)傳輸：采用沈陽維恩科技生產(chǎn)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(jī)射頻發(fā)射器芯片，工作于433、868、915MHz3個ISM頻道，其中國內(nèi)433頻段可以免費(fèi)使用。在最大發(fā)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(jìn)的射頻接收線路，嵌入式微控制器設(shè)計。

（6）CAN總線設(shè)計：CAN總線是本系統(tǒng)的靈魂，是主機(jī)與各個從機(jī)之間進(jìn)行指令、數(shù)據(jù)傳遞的橋梁。本系統(tǒng)用的是STM32自帶的bxCAN，即擴(kuò)展CAN。它支持CAN協(xié)議2.0A和2.0B。它的設(shè)計目標(biāo)是，以最小的CPU負(fù)荷來高效處理大量收到的報文。它也支持報文發(fā)送的優(yōu)先級要求（優(yōu)先級特性可軟件配置）。對于安全緊要的應(yīng)用，bxCAN提供所有支持時間觸發(fā)通信模式所需的硬件功能。

3 系統(tǒng)工作流程

用戶插入卡之后，智能回收機(jī)對用戶插入的身份ID卡進(jìn)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(jìn)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(huán)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(jī)會對用戶投放的飲料瓶個數(shù)與大小信息通過無線網(wǎng)絡(luò)傳到上位機(jī)，智能飲料瓶回收機(jī)關(guān)門。后臺管理人員通過后臺對其進(jìn)行結(jié)算。工作流程圖如圖4所示。

4 結(jié)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(jìn)一步提高識別速度、降低識別誤判率。

參考文獻(xiàn)

[1]STM32F103_數(shù)據(jù)手冊（中文）.信息與通信工程科技專業(yè)資料[EB/OL].http：//wenku.baidu.com/vi

ew/f2f7c71c561252d380eb6e91.ht

ml.

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[3]周曦.無線自組織網(wǎng)絡(luò)的可靠服務(wù)研究[D].復(fù)旦大學(xué)，2012.

[4]周賢善，謝婷婷.移動Ad Hoc路由協(xié)議分析[J].孝感學(xué)院學(xué)報，2008，3：64.