基于無線射頻技術(shù)的智能購物系統(tǒng)

成寶芝等

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

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)；智能購物系統(tǒng)；無線傳感網(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)濟社會的發(fā)展，大型購物超市成為人們?nèi)粘Ｙ徺I生活用品的主要場所，超市商品琳瑯滿目，數(shù)量眾多，在帶給人們“一站式”購物方便的同時，也帶來了一些列問題。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時費力；又由于顧客數(shù)量眾多，在購物高峰期結(jié)賬時出現(xiàn)排隊時間過長，擁擠混亂等情況。所有的這些都導(dǎo)致客戶滿意度和忠誠度的下降、使得超市的品牌形象及競爭優(yōu)勢降低。針對這些問題，人們在超市智能購物方面進行了深入的研究和開發(fā)，提出和開發(fā)了一定類別的智能購物系統(tǒng)，但是這些購物系統(tǒng)普遍存在技術(shù)復(fù)雜和成本較高等問題。因此，通過研究購物環(huán)境和顧客的需求，利用現(xiàn)有的無線傳感網(wǎng)技術(shù)設(shè)計了一種新型的成本低廉的購物系統(tǒng)。該購物系統(tǒng)利用nRF905無線傳輸模塊構(gòu)建智能購物網(wǎng)絡(luò)，以STM32F103ZET6單片機作為控制核心，智能完成整個工作過程[1-3]。

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計

系統(tǒng)總體方案設(shè)計如圖1所示，整個系統(tǒng)由智能購物車和數(shù)據(jù)中心組成，智能購物車和數(shù)據(jù)中心通訊采用nRF905無線傳輸模塊構(gòu)成無線傳輸網(wǎng)絡(luò)。智能購物車以STM32F103單片機為控制核心，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、自動售賣商品等購物環(huán)節(jié)，彩色觸摸屏為人機交互服務(wù)。整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心由2臺前置機和服務(wù)器構(gòu)成，是整個系統(tǒng)的核心部分。首先，由購物者通過彩色觸摸屏對超市購物下訂單，智能購物車接受訂單后自動生成條形碼并根據(jù)所購商品電子標(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行人車交互。最后，進入下一個所需要的模塊，進行購物。該購物系統(tǒng)在使用的時候，顧客可以通過條形碼掃描了解商店商品的價格等信息。其次，自動生成賬單，通過手機客戶端返還給客戶，客戶通過手機微信支付或者通過支付寶支付賬單，購物車自動行駛到物品儲藏的地方，將物品編號返還給顧客。最后，可以在顧客下班后取走物品，也可自動送貨。

2 硬件電路設(shè)計

該智能購物系統(tǒng)硬件設(shè)計主要包括六個部分，即以STM32F103單片機為控制單元，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無線傳輸模塊。下面將詳細介紹這些部分的電路設(shè)計和功能實現(xiàn)。

2.1 nRF905無線傳輸模塊

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

2.2 電子稱模塊

為了實現(xiàn)智能購物過程和降低購物時間，智能購物車系統(tǒng)加裝了電子稱模塊。完成自動稱重、顯示商品單價和計算出總的花費金額，并在屏幕上顯示出來。電子稱模塊采用微高精度的電阻應(yīng)變式壓力傳感器，測量量程0-10kg，測量精度可達5g。本設(shè)計中以STM32F103作為主控芯片，實現(xiàn)自動稱重等功能。被稱重商品通過托盤放置，然后商品的重量通過稱重傳感器被感應(yīng)到，稱重傳感器輸出毫伏級的電壓信號。這個信號將通過專用A/D轉(zhuǎn)換芯片HX711進行信號調(diào)理，最后將符合要求的信號輸入到STM32F103，完成稱重數(shù)據(jù)的傳輸。這個數(shù)據(jù)將通過顯示屏顯示出來，通過控制單元調(diào)用超市數(shù)據(jù)中心的商品數(shù)據(jù)庫，同時還會有該商品的單價和消費總額一并提供給消費者。

2.3 紅外遙控

為了快速找到商品所在位置，智能購物系統(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，并且每一個紅外線發(fā)射器都有一個唯一的ID，智能購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

整個軟件系統(tǒng)分成三個部分，由超市數(shù)據(jù)中心軟件子系統(tǒng)、智能購物車單元軟件子系統(tǒng)和無線網(wǎng)絡(luò)傳輸軟件子系統(tǒng)組成。圖3給出了整個軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。其中下位機軟件（包括智能購物車單元軟件子系統(tǒng)和無線網(wǎng)絡(luò)傳輸中心軟件子系統(tǒng)）主要由C語言、匯編語言和嵌入式操作系統(tǒng)uCosII以模塊化結(jié)構(gòu)進行開發(fā)。而上位機軟件（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)庫進行開發(fā)[4-5]。

4 結(jié)語

隨著社會的發(fā)展和電商的快速成長，大型超市面臨的競爭越來越激烈，這就需要利用先進的技術(shù)手段，提高人們超市購物的便利性和提升人們對某一超市的粘性。這樣才能在競爭中取得優(yōu)勢，智能購物系統(tǒng)作為超市提高競爭力的有效手段，必將會得到快速的發(fā)展。本文利用無線射頻技術(shù)和高性能32位STM32F103設(shè)計的智能購物系統(tǒng)，通過綜合測試，達到了智能購物的要求。通過對測試過程中的數(shù)據(jù)分析表明，該系統(tǒng)具有傳送及時、運行可靠等優(yōu)點。同時本系統(tǒng)擴展性較強，在實際應(yīng)用中可以靈活擴展功能，以適應(yīng)需求。

【參考文獻】

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