基于STM32開發板的智能購物車研究

張東鵬 徐小淋 夏玉 吳興虹 劉文昊

摘要：本文基于目前消費者的購物需求，提出了一種成本低，效率高的智能購物車。該智能購物車以STM32開發板為核心，結合電子可觸摸系統、重量采集模塊、條碼識別模塊等硬件設施和軟件系統，通過條形碼識別、壓力傳感器稱重以及液晶屏觸摸實現商品查詢、核準、校算功能;聲磁防盜系統保障超市商品利益，減少商家的財物損失。本文所設計的智能購物車滿足了消費者購物追求的便捷性以及多樣化的購物需求，為消費者提供了良好的購物體驗。同時也使商家利益最大化，降低超市成本。

關鍵詞：智能購物車;STM32;傳感器

1 引言

伴隨著物聯網技術的飛速發展，人們的日常生活水平也有了大幅度的提升。超市購物作為人們日常生活的重要部分，必須緊跟時代更新的步伐，不斷增加規模，投入新技術的應用[1]。結合現有的市場調研，我們發現目前超市仍然存在“收銀臺結賬”的瓶頸。這種瓶頸現象影響著人們的購物體驗，尤其是在節假日及周末人流密度較大時，這種現象所產生的影響更為明顯，極大地浪費了購物人員的時間。針對于傳統的購物結賬方式，消費者提出了更高的購物需求，希望有一種更加智能化和便捷化的購物方式。為此，本文提出了關于智能購物車的開發，利用智能化及信息化手段，使購物人員能夠在購物車終端自主進行商品結算，提升購物人員的消費舒適性以及采購、結算的便利性，大幅度提高超市的運行效率，增加收益。

2. 系統總體設計方案

本文所提出的智能購物車是在傳統的購物車基礎上安裝電子可觸摸系統、重量采集模塊、條碼識別模塊等硬件，其功能是當購物車啟動時顯示超市近期的促銷推廣信息，用戶可以通過在交互界面內點擊搜索所需商品的位置及路線。當用戶將欲購商品放入購物車中時，系統中的條碼識別模塊結合重量采集模塊自動識別并核準商品信息，從而在液晶屏上顯示出此商品的相關信息，并實時顯示購物車中商品的總額。用戶結賬時，通過購物車的無線通信模塊將商品總金額傳輸到收銀臺終端，經過核實后返回購物車終端，實現在購物車終端的一鍵式付款，提高購物結算速度。

購物車主要是為了實現在購物車終端的結算功能，因此本文從信息處理的角度出發，以采購商品信息、商品核準信息、用戶決策信息為基礎，通過組合采購商品信息與用戶決策信息構建核算依據，融合核算依據與核算核準信息，實現商品的購物車內的本地購買功能。

為了實現智能購物車的基本原理，本文的主要技術路線為：以壓力傳感器為商品結算核對信息終端，將商品重量模擬信號轉變為數字信號傳送給以STM32開發板為核心的商品核對模塊，核對模塊將結算核對信息通過無線的方式發送至另一以STM32開發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決策信息組合為核算依據，同時將其與接收到結算核準信息對比決定是否執行商品核算。同時商品核算模塊，也將通過無線的方式與超市服務后臺進行通信，接受其所發出的推送信息，并將其通過串口通信的方式傳送至用戶界面。

對于購物車的布局有：結算核對信息模塊將被配置在購物車底部，用于感知車內物件重量。核算模塊將布局與智能車推手處，方便用戶掃描及觀看商品信息，方便用戶最終決策。此外，考慮到用戶通常會有隨身攜帶的物品，為避免對車底部重量感知的干擾，本方案還設置用戶隨身攜帶物品的存儲區。

3.硬件系統結構設計

3.1重量信息采集模塊

該模塊用來測量商品的重量，本文設計方案所采用的壓力傳感器為電阻應變式壓力傳感器。變化的電壓信號經過轉換芯片HX711的放大和A/D轉換后，將數字信號輸入到STM32開發板中，經過識別和處理后，然后輸出壓力值。電阻應變式壓力傳感器是由電阻應變片組成的測量電路和彈性敏感元件組合起來的傳感器。把4個電阻應變片按照橋路方式連接，將其中一電阻替換為應變片，那么在應變片沒有產生應變時，橋路輸出電壓也為零。如果產生應變，應變片阻值發生變化為△R，電橋輸出電壓相應發生變化。

3.2條形碼掃描模塊

本文所設計的智能購物車選用ScanhomeSH400掃碼槍，其原理是通過2D的激光頭進行識別，將二維碼圖形通過掃描器輸入，內制軟件進行解碼，用若干個與二進制相對應的幾何形體來表示文字數值信息。當掃碼槍獲取里面的信息流時，通過串口傳輸使其在STM32提前寫好對應的程序中，顯示出其對應的信息。串口是計算機上一種非常通用的設備通信協議，我們選用了TTL串口。

3.3聲磁防盜系統設計

聲磁技術是利用音叉效應使得商品標簽只有在頻率相同的掃描磁場下才產生共振，在實際應用中是目前性能最好的防盜系統。我們在條形識別區添加消磁、加磁設備和磁性感應器，商品條形碼旁邊粘貼高粘合力的微小磁貼。顧客在不經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鳴叫報警。

3.4用戶界面交互設計

嵌入式信息交互人機界面系統的設計需要開發工具能夠支持大多數常見的圖形元件，且終端應該能夠實時存入數據[2]。綜上我們在本次設計中使用StemWin進行界面設計，它具有圖形算法簡潔，占用內存小等優點。其工作原理為：先進行StemWin的裸機移植和觸摸屏移植，之后把StemWin帶到有UCOSIII操作系統的基礎工程中，讓開發板既有系統又有開發界面，在工程文件中創建文本顯示工程、數值顯示工程、2D圖形顯示工程、顏色顯示工程等工程，由于智能購物車會掃描不同訂單，需要更新顯示器來反映項目的變化，也需要創建自動設備對象工程。本文主要使用GUIBuilder軟件進行界面設計，然后導出C文件，對其進行簡單的修補，同時可以輔助使用PS、AI等軟件。

4.結論

國內現有超市手推購物車只實現容器功能，并不具備自動結算功能，造成了大量的人力、物力、資源及時間的浪費。智能購物車具有條碼掃描、聲磁防盜、生成付款碼、整合和推廣購物信息等功能。核心創新點在于購物車的自主結算功能，目前市面上的購物車幾乎都不具備此功能。而本文所設計的智能購物車可以代替傳統的手工結算方式，消費者可以自己挑選商品然后掃描條形碼進行結算。

參考文獻

[1]劉祥明，駱洪軍STM32單片機技術與應用[M].北京：中國科學技術出版社，2017

[2]楊佳，王英志.基于STM32F103單片機的智能購物車系統設計[J].科技視界，2013（24）：26-27.

[3]肖暢，王策. 一種超市智能購物車[P]. 湖北：CN108706035A，2018-10-26.