基于sm32的超市智能步行街系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于sm32的超市智能步行街系統(tǒng)設(shè)計(jì)

0智能停車場(chǎng)的發(fā)展隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和人們生活水平的提高，超市的規(guī)模不斷擴(kuò)大。針對(duì)于傳統(tǒng)的購(gòu)物方式,人們對(duì)此提出了更高的要求,希望能有一種更加智能的、便捷的購(gòu)物方式。由此具有自主結(jié)算的智能購(gòu)物車的概念由此而生。目前國(guó)內(nèi)市的購(gòu)物車都是用RFID作為防盜標(biāo)簽,價(jià)格昂貴,不易于安裝,不能廣泛用于市場(chǎng)。國(guó)外微軟公司與MediaCard推出了一種智能超市推車,推車能夠自動(dòng)識(shí)別顧客的會(huì)員卡,還能展示超市內(nèi)商品的具體位置,但是價(jià)格高昂,防盜功能薄弱,市場(chǎng)認(rèn)可度不高,在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)不能實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)產(chǎn)業(yè)化。本智能購(gòu)物車是對(duì)普通的購(gòu)物車結(jié)構(gòu)加以改造,其構(gòu)造圖如圖1所示,購(gòu)物車上配備一套電子設(shè)備,使其能夠完成自主購(gòu)物功能。當(dāng)顧客選中一件商品時(shí),在進(jìn)行條形碼識(shí)別后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭壕э@示屏并快速消磁或加磁;在顧客確認(rèn)結(jié)賬后系統(tǒng)便會(huì)通過(guò)無(wú)線模塊將顧客購(gòu)物車內(nèi)的信息發(fā)回終端,終端會(huì)第一時(shí)間做出反應(yīng),前臺(tái)收銀員便能隨時(shí)調(diào)出該購(gòu)物車的商品信息進(jìn)行快速結(jié)賬。本設(shè)計(jì)改變了超市的結(jié)算方式,與傳統(tǒng)的手工結(jié)算相比,有效的提高了商品結(jié)賬的速度,解決了超市結(jié)賬排隊(duì)擁擠的問(wèn)題和降低超市成本。1超市內(nèi)在聲磁充電本設(shè)計(jì)的軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖2所示,當(dāng)用戶掃描商品條形碼后,條形碼掃描器輸出的數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳送至STM32控制器。STM32控制器讀取到商品的條形碼參數(shù)后,便通過(guò)無(wú)線模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到超市服務(wù)器,并將條形碼值與超市數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行匹配,查找出與該條形碼值對(duì)應(yīng)的商品。然后再通過(guò)無(wú)線模塊將該商品的相關(guān)信息(商品名稱、價(jià)格等)反饋給STM32控制器,進(jìn)而使液晶屏上呈現(xiàn)商品信息以便消費(fèi)者查看。在購(gòu)物過(guò)程中,聲磁防盜系統(tǒng)可以有效的保障超市的利益。當(dāng)用戶需要進(jìn)行結(jié)賬時(shí),可以將數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳輸系統(tǒng)發(fā)送至收銀臺(tái),實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單快捷的一鍵式付款。消費(fèi)者對(duì)整個(gè)消費(fèi)過(guò)程一目了然,購(gòu)物掃碼環(huán)節(jié)全由消費(fèi)者完成,從而達(dá)到自助購(gòu)物的目的。2中央信息處理系統(tǒng)本系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)的構(gòu)成如圖3所示,由中央信息處理系統(tǒng)STM32F407ZGT6、E1005條形掃碼模塊、無(wú)線通信模塊、聲磁防盜系統(tǒng)等組成。中央信息處理系統(tǒng)(STM32控制板)控制條形掃碼模塊,接收外圍設(shè)備的信息,同時(shí)向外發(fā)送命令,實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的快速處理和各外圍模塊的精確控制;E1005條形掃碼模塊用來(lái)查詢商品信息;無(wú)線充電模塊保證智能購(gòu)物車的正常運(yùn)行;無(wú)線通信模塊將商品總額傳輸至超市服務(wù)器,保證購(gòu)物車與超市服務(wù)器信息同步。2.1購(gòu)物掃碼購(gòu)物時(shí)的中央信息處理中央信息處理系統(tǒng)與所有的外圍模塊相連接,其硬件電路原理圖如圖4所示。當(dāng)用戶按下開機(jī)鍵時(shí),購(gòu)物車將自動(dòng)連接到超市局域網(wǎng)保證數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步。用戶利用購(gòu)物車掃碼購(gòu)物時(shí),中央信息處理系統(tǒng)將接收用戶發(fā)送過(guò)來(lái)的指令,然后進(jìn)行大量邏輯分析運(yùn)算發(fā)出相應(yīng)命令,將相關(guān)信息發(fā)送到相關(guān)子系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)操作,并及時(shí)向用戶反饋信息。本設(shè)計(jì)的中央信息處理系統(tǒng)選用ST公司的M4內(nèi)核的STM32F407芯片,此控制器帶有FPU,具有DSP指令集,芯片主頻高達(dá)168MHz,價(jià)格低,性價(jià)比高,可多次開發(fā),具有豐富的外設(shè),支持串口通信,具有高性能和低功耗特點(diǎn),完全滿足超市購(gòu)物車的性能需求。2.2掃碼系統(tǒng)的整合本設(shè)計(jì)選用E1005條形掃碼模塊,該條形掃碼器結(jié)合了智能圖像識(shí)別技術(shù),解決了超市商品條形碼掃描時(shí)圖像畸變和不平整的問(wèn)題,從而保證了條形掃碼器讀取商品條碼的正確性與快速性,保證購(gòu)物車掃描條碼的流暢性。E1005條形掃碼器支持自動(dòng)連續(xù)掃描,用戶可以不用任何多余操作,只需要將條碼對(duì)準(zhǔn)掃描口就能完成掃碼過(guò)程。E1005上提供的TTL-232串行通訊接口,可以支持1200bps至115200bps速率。其掃碼介質(zhì)支持紙類、薄膜類、手機(jī)、平板等一維條碼;掃碼速度高達(dá)130次/秒;支持工業(yè)嵌入式開發(fā),完全可以滿足超市條形掃碼的要求。其工作原理如圖5所示,條形掃碼器通過(guò)以某個(gè)角度將光束發(fā)射到標(biāo)簽上并接收其反射回來(lái)的光線,反射的光線是一種模擬信號(hào),條形掃碼器內(nèi)部將模擬波形轉(zhuǎn)換成數(shù)字波形從而獲取條碼值。2.3系統(tǒng)防病裝置設(shè)計(jì)聲磁技術(shù)是現(xiàn)代防盜科技發(fā)展的最新成果,工作原理是利用音叉效應(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)。本設(shè)計(jì)在條形識(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。其工作示意圖如圖6所示,顧客不經(jīng)條形掃碼消磁而私自將商品帶出超市,門口的磁性檢查器便會(huì)鳴叫報(bào)警。利用嵌入式系統(tǒng)的精確控制和快速處理在條形碼識(shí)別后在極短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行消磁或加磁,從而解決顧客不掃碼便消磁和顧客途中取消某商品購(gòu)買的問(wèn)題。3無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸建立一個(gè)小型數(shù)據(jù)庫(kù),里面包含商品的名稱、價(jià)格、條碼,用編譯成功的程序加STM32控制板測(cè)試實(shí)際情況中的條形掃碼的掃描可靠性、準(zhǔn)確性;無(wú)線傳輸模塊的通信距離、正確率;聲磁防盜系統(tǒng)的可靠性。圖7是購(gòu)物車的顯示界面,它可以顯示商品的名稱、條碼號(hào)、價(jià)格、數(shù)量、總價(jià)等基本信息,足以實(shí)現(xiàn)正常購(gòu)物結(jié)算的功能。條形碼識(shí)別測(cè)試,測(cè)試環(huán)境如圖8所示,d為掃碼器與商品條形碼的距離。本次測(cè)試為在不同的距離時(shí)掃描的速度與準(zhǔn)確性,測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。測(cè)試結(jié)果表明,掃碼器的掃描100件商品最快只需要60s左右,正確率100%。掃碼器離商品的標(biāo)簽大于32mm時(shí),才能完整的獲取條碼信息;在大于170mm時(shí),掃碼速度變慢。為了使用戶能夠在快速掃碼區(qū)域內(nèi)掃描條形碼,本設(shè)計(jì)在掃碼模塊前60mm處,放置一塊擋板,將條碼照射的紅光區(qū)域挖空,用戶只要將條碼貼近該擋板就能快速掃碼,不用擔(dān)心距離過(guò)近或太遠(yuǎn)的問(wèn)題。無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸測(cè)試,其測(cè)試環(huán)境示意圖如圖9所示,分別在空曠與有障礙物的條件下測(cè)試通信距離、數(shù)據(jù)正確率?？諘鐥l件下,無(wú)線測(cè)試數(shù)據(jù)如表2所示:有障礙物條件下,無(wú)線測(cè)試數(shù)據(jù)如表3所示,其中24cm為一般墻體厚度。由表3可知,無(wú)線模塊在空曠條件下,有限傳輸距離可以達(dá)到300m,但是在有障礙物條件下傳輸距離只有100m。大型超市中貨柜林立,占地面積大,100m的有限傳輸距離無(wú)法滿足超市需求,但采用高速遠(yuǎn)距離無(wú)線模塊,則價(jià)格昂貴,且不一定能滿足需求。無(wú)線模塊不變的條件下,采用AP組網(wǎng)覆蓋。其原理圖如圖10所示,AP組網(wǎng)技術(shù)成熟,性價(jià)比高,廣泛用于校園、辦公樓的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋。AP一般安裝在天花板,速度可以達(dá)到300Mbps/s,每隔100米安裝一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)超市的網(wǎng)絡(luò)覆蓋,保證每個(gè)購(gòu)物車與超市主機(jī)的連續(xù)通信。聲磁防盜測(cè)試(消磁加磁測(cè)試):測(cè)試聲磁防盜系統(tǒng)能否有效地完成消磁或者加磁功能,消磁加磁測(cè)試設(shè)備如圖11所示。在測(cè)試中,與條碼測(cè)試一樣,用100件帶有防盜標(biāo)簽的商品進(jìn)行消磁加磁測(cè)試,測(cè)試表明100件商品均能有效的進(jìn)行消磁加磁。采用的是永久性防盜標(biāo)簽,在100次重復(fù)消磁加磁測(cè)試過(guò)程中,均沒(méi)有發(fā)生錯(cuò)誤。聲磁防盜測(cè)試(防盜測(cè)試):未消磁的物品在出超市時(shí)能否被防盜系統(tǒng)識(shí)別,防盜測(cè)試環(huán)境如圖12所示。防盜系統(tǒng)采用音叉共振的原理,測(cè)試兩防盜門的有效距離,以正常步行速度(1m/s)走過(guò)防盜門,看是否能檢測(cè)出未消磁的商品。測(cè)試結(jié)果表明兩防盜門的距離不能大于1.2m,否則防盜門無(wú)法百分百保障超市利益。為了解決防盜門距離有限,不足以應(yīng)付超市高峰期的人流量的問(wèn)題,可以采用多防盜門的組合,解決防盜距離有限的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試,該購(gòu)物車條碼掃描正確率百分之百,可靠運(yùn)行時(shí)間大于一天,無(wú)線模塊傳輸速度、范圍、正確率均符合工業(yè)要求,聲磁防盜系統(tǒng)運(yùn)行正常,足以應(yīng)付超市日常購(gòu)物。4聲磁盜竊系統(tǒng)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有超市手推購(gòu)物車只實(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