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摘 要：本系统是基于ARM的STM32F103RCT6的处理器并配载红外测距传感器、二维码扫描模块、超声波测距传感器和称重传感器的智能回收系统。塑料瓶智能回收箱搭配微信公众号和APP，实现对用户投放的塑料瓶的有偿的回收。用户成功扫描二维码后，智能塑料瓶回收箱开始工作，通过超声波组阵识别和称重传感器对用户投放的塑料瓶进行大小与重量的判断，如果用户投放的塑料瓶符合回收标准，塑料瓶智能回收箱将顺时针翻转将塑料瓶倒入箱内并计数存储信息。完成投放后，用户的信息、所投放塑料瓶个数以及下方回收箱重量和容量通过无线上传至APP。
关键词：ARM;STM32F103RCT6;超声波组阵识别;塑料瓶智能回收
1 研究背景
在經济不断发展的今天，塑料瓶成为人们生活中不可或缺的一种产品，瓶装饮料的消耗量非常巨大。据调查，我国每年大约有1400万吨废旧塑料瓶没有得到回收利用，回收利用率只有25%，直接资源浪费高达280亿元/年。由于单个塑料瓶的价值不高，人们缺乏回收意识，喝完饮料后通常将空塑料瓶丢弃到垃圾桶中，这不仅给垃圾分类回收带来不便，还使得各类可回收物被污染，需要二次处理，导致回收净价值降低。塑料瓶的高效回收在环境保护与开源节流方面具有重要意义，据统计，安全回收1吨塑料瓶相当于减少二氧化碳排放量3吨、节约石油6吨，100个瓶可制成75个再生瓶。因此，探索一条提高可再生资源分类回收效率的新道路已势在必行。
2 系统总体设计
图 1给出了系统总体设计的框架图，互联网模块通过主机与各个模块进行信息传递，控制模块只跟主机相互传递信息，控制模块之间没有存在信息传递，系统的运行以主机为控制中心。
3 系统硬件设计
（1）CPU：
主控芯片选用高性能、低成本、低功耗的STM32F103系列，STM32是嵌入式应用专门设计的ARM Cortex—M3内核。
（2）红外测距传感器
本系统选择的是GP2Y0A21YK0F红外测距传感器。它由PSD（灵敏探测器）和IRED（红外发射二极管）以及信号处理电路三部分组成。采用三角测量方式，被测物体的材质、环境温度以及测量时间都不会影响传感器的测量精度，保证测量准确性。传感器输出电压值对应探测的距离，通过测量电压值就可以得出所探测物体的距离，所以此传感器可以用于距离测量、避障等场合。
（3）语音提示模块
本系统选择的是JQ8400FL10P语音模块。该模块集成了一个16位的MCU，采用硬解码的方式，更加保证了系统的稳定性和音质。选用此芯片在于它能够灵活的更换SPI-flash内的语音内容，省去了传统语音芯片需要安装上位机更换语音的麻烦。
（4）分拣机构
分拣机构是通过建模与3D打印制作的模型。塑料瓶的倒入通过分拣机构完成。分拣机构的模型如下图1。
（5）二维码扫描模块
本系统选择的是条形码、二维码扫描识别模块。该模块通过图像智能识别算法，可快速准确地读取纸质或屏幕上的一维条码及二维码。二维码扫描模块工作电压为5V，体积小巧，板载 micro USB 和 UART 串口，可接入计算机或嵌入式设备使用。
（6）超声波组阵识别
本系统选择的是HC-SR04超声波阵列对塑料瓶形状进行判断。本模块性能稳定，测量精确，使用DC5V供电，感应角度小于15°，探测距离2cm-450cm，精度可达0.3m。系统物资识别采用基于超声波探测和称重结合从而识别物资（塑料瓶、易拉罐等）形状的物资识别装置，超声波测距模块和称重模块与CPU处理模块连接，超声波测距模块识别塑料瓶长度和直径，称重传感器识别塑料瓶重量，CPU处理模块根据超声波测距模块与称重传感器反馈数据决定是否是要收取。
（7）舵机模块
本系统选择的是MG995 180度舵机。该模块内部安装有一个电位器用来检测输出轴转动角度，控制板根据电位器的信息能比较精确的控制和保持输出轴的角度，可以实现正反转的操作。
（8）称重传感器
本系统选择的是HX711称重传感器。该芯片是一款专为高精度称重传感器而设计的24位A/D转换器芯片。集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。
4 系统工作流程
当有用户靠近智能塑料瓶回收箱时，回收箱上的红外测距传感器感应到用户的存在，并且播放语音提示用户关注公众号获取个人投放二维码;获取到正确的二维码后用户可以把将要投放的塑料瓶放入分拣机构内，并将二维码对准回收箱上的二维码识别模块;如果是有效的二维码，则对用户投放的塑料瓶进行形状大小和重量的检测，检测结果达到回收要求则顺时针旋转投入下方回收箱，不符合回收要求则语音提示用户取出，一直循环等待用户取出不符合的塑料瓶;用户完成一次投放后，塑料瓶智能回收箱会对用户投放的塑料瓶个数、大小信息以及下方回收箱重量和容量通过无线网络上传至APP，至此智能塑料瓶回收箱完成一次回收。后台管理人员通过后台对其进行结算。图2是系统工作流程图。
5 结论
资源的回收再利用是可持续发展战略实施的重要分支，本文针对塑料瓶高效回收，介绍了一种以塑料瓶识别为核心的精准回收系统。在塑料瓶回收过程中，塑料瓶的识别主要通过超声波组阵识别技术检测塑料瓶的形状大小与重量，为进一步提高识别速度、降低识别误判率，下一步拟采用图像识别的方法，利用双目视觉原理，识别回收塑料瓶的大小、尺寸等。
参考文献
[1]单爱斌.智能塑料瓶回收回收箱的设想及应用[J].科技资讯，2011（09）.
[2]钟鑫波、王嘉琦.基于物联网技术的智能塑料瓶回收机的应用分析[J].科技资讯，2018（13）.
关键词：ARM;STM32F103RCT6;超声波组阵识别;塑料瓶智能回收
1 研究背景
在經济不断发展的今天，塑料瓶成为人们生活中不可或缺的一种产品，瓶装饮料的消耗量非常巨大。据调查，我国每年大约有1400万吨废旧塑料瓶没有得到回收利用，回收利用率只有25%，直接资源浪费高达280亿元/年。由于单个塑料瓶的价值不高，人们缺乏回收意识，喝完饮料后通常将空塑料瓶丢弃到垃圾桶中，这不仅给垃圾分类回收带来不便，还使得各类可回收物被污染，需要二次处理，导致回收净价值降低。塑料瓶的高效回收在环境保护与开源节流方面具有重要意义，据统计，安全回收1吨塑料瓶相当于减少二氧化碳排放量3吨、节约石油6吨，100个瓶可制成75个再生瓶。因此，探索一条提高可再生资源分类回收效率的新道路已势在必行。
2 系统总体设计
图 1给出了系统总体设计的框架图，互联网模块通过主机与各个模块进行信息传递，控制模块只跟主机相互传递信息，控制模块之间没有存在信息传递，系统的运行以主机为控制中心。
3 系统硬件设计
（1）CPU：
主控芯片选用高性能、低成本、低功耗的STM32F103系列，STM32是嵌入式应用专门设计的ARM Cortex—M3内核。
（2）红外测距传感器
本系统选择的是GP2Y0A21YK0F红外测距传感器。它由PSD（灵敏探测器）和IRED（红外发射二极管）以及信号处理电路三部分组成。采用三角测量方式，被测物体的材质、环境温度以及测量时间都不会影响传感器的测量精度，保证测量准确性。传感器输出电压值对应探测的距离，通过测量电压值就可以得出所探测物体的距离，所以此传感器可以用于距离测量、避障等场合。
（3）语音提示模块
本系统选择的是JQ8400FL10P语音模块。该模块集成了一个16位的MCU，采用硬解码的方式，更加保证了系统的稳定性和音质。选用此芯片在于它能够灵活的更换SPI-flash内的语音内容，省去了传统语音芯片需要安装上位机更换语音的麻烦。
（4）分拣机构
分拣机构是通过建模与3D打印制作的模型。塑料瓶的倒入通过分拣机构完成。分拣机构的模型如下图1。
（5）二维码扫描模块
本系统选择的是条形码、二维码扫描识别模块。该模块通过图像智能识别算法，可快速准确地读取纸质或屏幕上的一维条码及二维码。二维码扫描模块工作电压为5V，体积小巧，板载 micro USB 和 UART 串口，可接入计算机或嵌入式设备使用。
（6）超声波组阵识别
本系统选择的是HC-SR04超声波阵列对塑料瓶形状进行判断。本模块性能稳定，测量精确，使用DC5V供电，感应角度小于15°，探测距离2cm-450cm，精度可达0.3m。系统物资识别采用基于超声波探测和称重结合从而识别物资（塑料瓶、易拉罐等）形状的物资识别装置，超声波测距模块和称重模块与CPU处理模块连接，超声波测距模块识别塑料瓶长度和直径，称重传感器识别塑料瓶重量，CPU处理模块根据超声波测距模块与称重传感器反馈数据决定是否是要收取。
（7）舵机模块
本系统选择的是MG995 180度舵机。该模块内部安装有一个电位器用来检测输出轴转动角度，控制板根据电位器的信息能比较精确的控制和保持输出轴的角度，可以实现正反转的操作。
（8）称重传感器
本系统选择的是HX711称重传感器。该芯片是一款专为高精度称重传感器而设计的24位A/D转换器芯片。集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。
4 系统工作流程
当有用户靠近智能塑料瓶回收箱时，回收箱上的红外测距传感器感应到用户的存在，并且播放语音提示用户关注公众号获取个人投放二维码;获取到正确的二维码后用户可以把将要投放的塑料瓶放入分拣机构内，并将二维码对准回收箱上的二维码识别模块;如果是有效的二维码，则对用户投放的塑料瓶进行形状大小和重量的检测，检测结果达到回收要求则顺时针旋转投入下方回收箱，不符合回收要求则语音提示用户取出，一直循环等待用户取出不符合的塑料瓶;用户完成一次投放后，塑料瓶智能回收箱会对用户投放的塑料瓶个数、大小信息以及下方回收箱重量和容量通过无线网络上传至APP，至此智能塑料瓶回收箱完成一次回收。后台管理人员通过后台对其进行结算。图2是系统工作流程图。
5 结论
资源的回收再利用是可持续发展战略实施的重要分支，本文针对塑料瓶高效回收，介绍了一种以塑料瓶识别为核心的精准回收系统。在塑料瓶回收过程中，塑料瓶的识别主要通过超声波组阵识别技术检测塑料瓶的形状大小与重量，为进一步提高识别速度、降低识别误判率，下一步拟采用图像识别的方法，利用双目视觉原理，识别回收塑料瓶的大小、尺寸等。
参考文献
[1]单爱斌.智能塑料瓶回收回收箱的设想及应用[J].科技资讯，2011（09）.
[2]钟鑫波、王嘉琦.基于物联网技术的智能塑料瓶回收机的应用分析[J].科技资讯，2018（13）.