成寶芝等

【摘 要】隨著人們對(duì)超市購(gòu)物的便捷性和時(shí)效性的要求不斷增加，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的超市購(gòu)物系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，成為一個(gè)研究和開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有超市購(gòu)物存在的快速尋找需要購(gòu)買的商品困難、購(gòu)物時(shí)重復(fù)路徑多、結(jié)賬耗時(shí)較多等問(wèn)題的分析，提出了基于無(wú)線射頻技術(shù)的智能購(gòu)物系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，解決了上面提到的問(wèn)題，并具有成本低和安全性高等優(yōu)點(diǎn).

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)；智能購(gòu)物系統(tǒng)；無(wú)線傳感網(wǎng)

【Abstract】As people to the supermarket shopping convenience and timeliness requirements continue to increase， that is a hot of research and development to using Internet technology to improve the existing system of supermarket shopping. The paper Put forward the intelligent shopping system based on radio frequency technology， Through to analyze those issues including quickly finding difficulties need to purchase the goods， and shopping when repeated path analysis， check-out time consuming and other issues in the existing supermarket shopping. The system used the advanced Internet technology to solve the problem mentioned above， and has the advantages of low cost and higher safety.

【Key words】Internet of things； Smart shopping system； Wireless sensor network

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，大型購(gòu)物超市成為人們?nèi)粘Ｙ?gòu)買生活用品的主要場(chǎng)所，超市商品琳瑯滿目，數(shù)量眾多，在帶給人們“一站式”購(gòu)物方便的同時(shí)，也帶來(lái)了一些列問(wèn)題。由于超市商品數(shù)量巨大，導(dǎo)致人們尋找自己需要的商品費(fèi)時(shí)費(fèi)力；又由于顧客數(shù)量眾多，在購(gòu)物高峰期結(jié)賬時(shí)出現(xiàn)排隊(duì)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，擁擠混亂等情況。所有的這些都導(dǎo)致客戶滿意度和忠誠(chéng)度的下降、使得超市的品牌形象及競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)降低。針對(duì)這些問(wèn)題，人們?cè)诔兄悄苜?gòu)物方面進(jìn)行了深入的研究和開(kāi)發(fā)，提出和開(kāi)發(fā)了一定類別的智能購(gòu)物系統(tǒng)，但是這些購(gòu)物系統(tǒng)普遍存在技術(shù)復(fù)雜和成本較高等問(wèn)題。因此，通過(guò)研究購(gòu)物環(huán)境和顧客的需求，利用現(xiàn)有的無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)了一種新型的成本低廉的購(gòu)物系統(tǒng)。該購(gòu)物系統(tǒng)利用nRF905無(wú)線傳輸模塊構(gòu)建智能購(gòu)物網(wǎng)絡(luò)，以STM32F103ZET6單片機(jī)作為控制核心，智能完成整個(gè)工作過(guò)程[1-3]。

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)如圖1所示，整個(gè)系統(tǒng)由智能購(gòu)物車和數(shù)據(jù)中心組成，智能購(gòu)物車和數(shù)據(jù)中心通訊采用nRF905無(wú)線傳輸模塊構(gòu)成無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)。智能購(gòu)物車以STM32F103單片機(jī)為控制核心，包括條形碼掃描模塊、電子稱模塊、紅外接收模塊和SD卡模塊等構(gòu)成尋找商品位置、自動(dòng)售賣商品等購(gòu)物環(huán)節(jié)，彩色觸摸屏為人機(jī)交互服務(wù)。整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心由2臺(tái)前置機(jī)和服務(wù)器構(gòu)成，是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分。首先，由購(gòu)物者通過(guò)彩色觸摸屏對(duì)超市購(gòu)物下訂單，智能購(gòu)物車接受訂單后自動(dòng)生成條形碼并根據(jù)所購(gòu)商品電子標(biāo)簽碼查詢到商品位置。然后由條形碼掃描、電子稱稱重以及觸摸屏模塊進(jìn)行人車交互。最后，進(jìn)入下一個(gè)所需要的模塊，進(jìn)行購(gòu)物。該購(gòu)物系統(tǒng)在使用的時(shí)候，顧客可以通過(guò)條形碼掃描了解商店商品的價(jià)格等信息。其次，自動(dòng)生成賬單，通過(guò)手機(jī)客戶端返還給客戶，客戶通過(guò)手機(jī)微信支付或者通過(guò)支付寶支付賬單，購(gòu)物車自動(dòng)行駛到物品儲(chǔ)藏的地方，將物品編號(hào)返還給顧客。最后，可以在顧客下班后取走物品，也可自動(dòng)送貨。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

該智能購(gòu)物系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要包括六個(gè)部分，即以STM32F103單片機(jī)為控制單元，涉及到紅外接收模塊、條形碼掃描模塊、SD卡模塊、電子稱模塊、彩色觸摸屏和nRF905無(wú)線傳輸模塊。下面將詳細(xì)介紹這些部分的電路設(shè)計(jì)和功能實(shí)現(xiàn)。

2.1 nRF905無(wú)線傳輸模塊

無(wú)線傳輸模塊主要用于上位機(jī)與下位機(jī)之間的通信。NewMsg-RF905 模塊使用 Nordic 公司的 nRF905模塊開(kāi)發(fā)而成。NewMsg RF905 單片無(wú)線收發(fā)器工作在433/868/915MHZ 的ISM頻段，由一個(gè)完全集成的頻率調(diào)制器一個(gè)帶解調(diào)器的接收器一個(gè)功率大器一個(gè)晶體震蕩器和一個(gè)調(diào)節(jié)器組成。

2.2 電子稱模塊

為了實(shí)現(xiàn)智能購(gòu)物過(guò)程和降低購(gòu)物時(shí)間，智能購(gòu)物車系統(tǒng)加裝了電子稱模塊。完成自動(dòng)稱重、顯示商品單價(jià)和計(jì)算出總的花費(fèi)金額，并在屏幕上顯示出來(lái)。電子稱模塊采用微高精度的電阻應(yīng)變式壓力傳感器，測(cè)量量程0-10kg，測(cè)量精度可達(dá)5g。本設(shè)計(jì)中以STM32F103作為主控芯片，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)稱重等功能。被稱重商品通過(guò)托盤(pán)放置，然后商品的重量通過(guò)稱重傳感器被感應(yīng)到，稱重傳感器輸出毫伏級(jí)的電壓信號(hào)。這個(gè)信號(hào)將通過(guò)專用A/D轉(zhuǎn)換芯片HX711進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，最后將符合要求的信號(hào)輸入到STM32F103，完成稱重?cái)?shù)據(jù)的傳輸。這個(gè)數(shù)據(jù)將通過(guò)顯示屏顯示出來(lái)，通過(guò)控制單元調(diào)用超市數(shù)據(jù)中心的商品數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)還會(huì)有該商品的單價(jià)和消費(fèi)總額一并提供給消費(fèi)者。

2.3 紅外遙控

為了快速找到商品所在位置，智能購(gòu)物系統(tǒng)需要定位功能。即在商品所放置貨架上放置紅外線發(fā)射器，并且每一個(gè)紅外線發(fā)射器都有一個(gè)唯一的ID，智能購(gòu)物車上安裝有紅外接收器，這樣就可以找到商品所在貨架的位置，大大縮短尋找商品的時(shí)間。本系統(tǒng)中發(fā)射電路圖如圖2所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

整個(gè)軟件系統(tǒng)分成三個(gè)部分，由超市數(shù)據(jù)中心軟件子系統(tǒng)、智能購(gòu)物車單元軟件子系統(tǒng)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸軟件子系統(tǒng)組成。圖3給出了整個(gè)軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。其中下位機(jī)軟件（包括智能購(gòu)物車單元軟件子系統(tǒng)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸中心軟件子系統(tǒng)）主要由C語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和嵌入式操作系統(tǒng)uCosII以模塊化結(jié)構(gòu)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。而上位機(jī)軟件（超市數(shù)據(jù)中心軟件子系統(tǒng)）用VC++6.0和SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)[4-5]。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)的發(fā)展和電商的快速成長(zhǎng)，大型超市面臨的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，這就需要利用先進(jìn)的技術(shù)手段，提高人們超市購(gòu)物的便利性和提升人們對(duì)某一超市的粘性。這樣才能在競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)，智能購(gòu)物系統(tǒng)作為超市提高競(jìng)爭(zhēng)力的有效手段，必將會(huì)得到快速的發(fā)展。本文利用無(wú)線射頻技術(shù)和高性能32位STM32F103設(shè)計(jì)的智能購(gòu)物系統(tǒng)，通過(guò)綜合測(cè)試，達(dá)到了智能購(gòu)物的要求。通過(guò)對(duì)測(cè)試過(guò)程中的數(shù)據(jù)分析表明，該系統(tǒng)具有傳送及時(shí)、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)本系統(tǒng)擴(kuò)展性較強(qiáng)，在實(shí)際應(yīng)用中可以靈活擴(kuò)展功能，以適應(yīng)需求。

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