基于STM32開(kāi)發(fā)板的智能購(gòu)物車(chē)研究

張東鵬 徐小淋 夏玉 吳興虹 劉文昊

摘要：本文基于目前消費(fèi)者的購(gòu)物需求，提出了一種成本低，效率高的智能購(gòu)物車(chē)。該智能購(gòu)物車(chē)以STM32開(kāi)發(fā)板為核心，結(jié)合電子可觸摸系統(tǒng)、重量采集模塊、條碼識(shí)別模塊等硬件設(shè)施和軟件系統(tǒng)，通過(guò)條形碼識(shí)別、壓力傳感器稱(chēng)重以及液晶屏觸摸實(shí)現(xiàn)商品查詢(xún)、核準(zhǔn)、校算功能;聲磁防盜系統(tǒng)保障超市商品利益，減少商家的財(cái)物損失。本文所設(shè)計(jì)的智能購(gòu)物車(chē)滿(mǎn)足了消費(fèi)者購(gòu)物追求的便捷性以及多樣化的購(gòu)物需求，為消費(fèi)者提供了良好的購(gòu)物體驗(yàn)。同時(shí)也使商家利益最大化，降低超市成本。

關(guān)鍵詞：智能購(gòu)物車(chē);STM32;傳感器

1 引言

伴隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們的日常生活水平也有了大幅度的提升。超市購(gòu)物作為人們?nèi)粘Ｉ畹闹匾糠郑仨毦o跟時(shí)代更新的步伐，不斷增加規(guī)模，投入新技術(shù)的應(yīng)用[1]。結(jié)合現(xiàn)有的市場(chǎng)調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)目前超市仍然存在“收銀臺(tái)結(jié)賬”的瓶頸。這種瓶頸現(xiàn)象影響著人們的購(gòu)物體驗(yàn)，尤其是在節(jié)假日及周末人流密度較大時(shí)，這種現(xiàn)象所產(chǎn)生的影響更為明顯，極大地浪費(fèi)了購(gòu)物人員的時(shí)間。針對(duì)于傳統(tǒng)的購(gòu)物結(jié)賬方式，消費(fèi)者提出了更高的購(gòu)物需求，希望有一種更加智能化和便捷化的購(gòu)物方式。為此，本文提出了關(guān)于智能購(gòu)物車(chē)的開(kāi)發(fā)，利用智能化及信息化手段，使購(gòu)物人員能夠在購(gòu)物車(chē)終端自主進(jìn)行商品結(jié)算，提升購(gòu)物人員的消費(fèi)舒適性以及采購(gòu)、結(jié)算的便利性，大幅度提高超市的運(yùn)行效率，增加收益。

2. 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

本文所提出的智能購(gòu)物車(chē)是在傳統(tǒng)的購(gòu)物車(chē)基礎(chǔ)上安裝電子可觸摸系統(tǒng)、重量采集模塊、條碼識(shí)別模塊等硬件，其功能是當(dāng)購(gòu)物車(chē)啟動(dòng)時(shí)顯示超市近期的促銷(xiāo)推廣信息，用戶(hù)可以通過(guò)在交互界面內(nèi)點(diǎn)擊搜索所需商品的位置及路線。當(dāng)用戶(hù)將欲購(gòu)商品放入購(gòu)物車(chē)中時(shí)，系統(tǒng)中的條碼識(shí)別模塊結(jié)合重量采集模塊自動(dòng)識(shí)別并核準(zhǔn)商品信息，從而在液晶屏上顯示出此商品的相關(guān)信息，并實(shí)時(shí)顯示購(gòu)物車(chē)中商品的總額。用戶(hù)結(jié)賬時(shí)，通過(guò)購(gòu)物車(chē)的無(wú)線通信模塊將商品總金額傳輸?shù)绞浙y臺(tái)終端，經(jīng)過(guò)核實(shí)后返回購(gòu)物車(chē)終端，實(shí)現(xiàn)在購(gòu)物車(chē)終端的一鍵式付款，提高購(gòu)物結(jié)算速度。

購(gòu)物車(chē)主要是為了實(shí)現(xiàn)在購(gòu)物車(chē)終端的結(jié)算功能，因此本文從信息處理的角度出發(fā)，以采購(gòu)商品信息、商品核準(zhǔn)信息、用戶(hù)決策信息為基礎(chǔ)，通過(guò)組合采購(gòu)商品信息與用戶(hù)決策信息構(gòu)建核算依據(jù)，融合核算依據(jù)與核算核準(zhǔn)信息，實(shí)現(xiàn)商品的購(gòu)物車(chē)內(nèi)的本地購(gòu)買(mǎi)功能。

為了實(shí)現(xiàn)智能購(gòu)物車(chē)的基本原理，本文的主要技術(shù)路線為：以壓力傳感器為商品結(jié)算核對(duì)信息終端，將商品重量模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)傳送給以STM32開(kāi)發(fā)板為核心的商品核對(duì)模塊，核對(duì)模塊將結(jié)算核對(duì)信息通過(guò)無(wú)線的方式發(fā)送至另一以STM32開(kāi)發(fā)板為核心的商品核算模塊。核算模塊將紅外掃描儀采集的商品信息與液晶交互界面采集的用戶(hù)決策信息組合為核算依據(jù)，同時(shí)將其與接收到結(jié)算核準(zhǔn)信息對(duì)比決定是否執(zhí)行商品核算。同時(shí)商品核算模塊，也將通過(guò)無(wú)線的方式與超市服務(wù)后臺(tái)進(jìn)行通信，接受其所發(fā)出的推送信息，并將其通過(guò)串口通信的方式傳送至用戶(hù)界面。

對(duì)于購(gòu)物車(chē)的布局有：結(jié)算核對(duì)信息模塊將被配置在購(gòu)物車(chē)底部，用于感知車(chē)內(nèi)物件重量。核算模塊將布局與智能車(chē)推手處，方便用戶(hù)掃描及觀看商品信息，方便用戶(hù)最終決策。此外，考慮到用戶(hù)通常會(huì)有隨身攜帶的物品，為避免對(duì)車(chē)底部重量感知的干擾，本方案還設(shè)置用戶(hù)隨身攜帶物品的存儲(chǔ)區(qū)。

3.硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1重量信息采集模塊

該模塊用來(lái)測(cè)量商品的重量，本文設(shè)計(jì)方案所采用的壓力傳感器為電阻應(yīng)變式壓力傳感器。變化的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換芯片HX711的放大和A/D轉(zhuǎn)換后，將數(shù)字信號(hào)輸入到STM32開(kāi)發(fā)板中，經(jīng)過(guò)識(shí)別和處理后，然后輸出壓力值。電阻應(yīng)變式壓力傳感器是由電阻應(yīng)變片組成的測(cè)量電路和彈性敏感元件組合起來(lái)的傳感器。把4個(gè)電阻應(yīng)變片按照橋路方式連接，將其中一電阻替換為應(yīng)變片，那么在應(yīng)變片沒(méi)有產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)，橋路輸出電壓也為零。如果產(chǎn)生應(yīng)變，應(yīng)變片阻值發(fā)生變化為△R，電橋輸出電壓相應(yīng)發(fā)生變化。

3.2條形碼掃描模塊

本文所設(shè)計(jì)的智能購(gòu)物車(chē)選用ScanhomeSH400掃碼槍?zhuān)湓硎峭ㄟ^(guò)2D的激光頭進(jìn)行識(shí)別，將二維碼圖形通過(guò)掃描器輸入，內(nèi)制軟件進(jìn)行解碼，用若干個(gè)與二進(jìn)制相對(duì)應(yīng)的幾何形體來(lái)表示文字?jǐn)?shù)值信息。當(dāng)掃碼槍獲取里面的信息流時(shí)，通過(guò)串口傳輸使其在STM32提前寫(xiě)好對(duì)應(yīng)的程序中，顯示出其對(duì)應(yīng)的信息。串口是計(jì)算機(jī)上一種非常通用的設(shè)備通信協(xié)議，我們選用了TTL串口。

3.3聲磁防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)

聲磁技術(shù)是利用音叉效應(yīng)使得商品標(biāo)簽只有在頻率相同的掃描磁場(chǎng)下才產(chǎn)生共振，在實(shí)際應(yīng)用中是目前性能最好的防盜系統(tǒng)。我們?cè)跅l形識(shí)別區(qū)添加消磁、加磁設(shè)備和磁性感應(yīng)器，商品條形碼旁邊粘貼高粘合力的微小磁貼。顧客在不經(jīng)條形掃碼消磁而私自將商品帶出超市，門(mén)口的磁性檢查器便會(huì)鳴叫報(bào)警。

3.4用戶(hù)界面交互設(shè)計(jì)

嵌入式信息交互人機(jī)界面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要開(kāi)發(fā)工具能夠支持大多數(shù)常見(jiàn)的圖形元件，且終端應(yīng)該能夠?qū)崟r(shí)存入數(shù)據(jù)[2]。綜上我們?cè)诒敬卧O(shè)計(jì)中使用StemWin進(jìn)行界面設(shè)計(jì)，它具有圖形算法簡(jiǎn)潔，占用內(nèi)存小等優(yōu)點(diǎn)。其工作原理為：先進(jìn)行StemWin的裸機(jī)移植和觸摸屏移植，之后把StemWin帶到有UCOSIII操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)工程中，讓開(kāi)發(fā)板既有系統(tǒng)又有開(kāi)發(fā)界面，在工程文件中創(chuàng)建文本顯示工程、數(shù)值顯示工程、2D圖形顯示工程、顏色顯示工程等工程，由于智能購(gòu)物車(chē)會(huì)掃描不同訂單，需要更新顯示器來(lái)反映項(xiàng)目的變化，也需要?jiǎng)?chuàng)建自動(dòng)設(shè)備對(duì)象工程。本文主要使用GUIBuilder軟件進(jìn)行界面設(shè)計(jì)，然后導(dǎo)出C文件，對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單的修補(bǔ)，同時(shí)可以輔助使用PS、AI等軟件。

4.結(jié)論

國(guó)內(nèi)現(xiàn)有超市手推購(gòu)物車(chē)只實(shí)現(xiàn)容器功能，并不具備自動(dòng)結(jié)算功能，造成了大量的人力、物力、資源及時(shí)間的浪費(fèi)。智能購(gòu)物車(chē)具有條碼掃描、聲磁防盜、生成付款碼、整合和推廣購(gòu)物信息等功能。核心創(chuàng)新點(diǎn)在于購(gòu)物車(chē)的自主結(jié)算功能，目前市面上的購(gòu)物車(chē)幾乎都不具備此功能。而本文所設(shè)計(jì)的智能購(gòu)物車(chē)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工結(jié)算方式，消費(fèi)者可以自己挑選商品然后掃描條形碼進(jìn)行結(jié)算。

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