一種帶有二維碼鎖的新型超市手推車

喬紅嬌 王輝 梁爽

摘要：針對硬幣嵌入式手推車的不方便性，該設計基于市場的需求，設計一款基于STM32二維碼鎖的新型超市手推車，裝置主要包括中心控制單元、無線移動通信模塊、GPS模塊、機電鎖車裝置、電池、動能發電模塊、充電管理模塊等部分組成。用戶可以直接掃碼交一元押金，領取超市手推車，待購物完畢后，返回原處即可退回押金。通過實物驗證，帶有這種裝置的新型手推車具有操作方便、智能可靠以及較高的實用價值，具有廣泛的市場應用前景。

關鍵詞：STM32二維碼鎖新型超市手推車無線移動通信模塊GPS模塊

中圖分類號： TN929.5文獻標識碼：A ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2021）11（c）-0000-00

Abstract： Aiming at the inconvenience of coin-embedded trolleys， this design is based on market demand and designed a new type of supermarket trolley with a QR code lock. The device mainly includes a central control unit， a wireless mobile communication module， a GPS module， and an electromechanical lock device， Battery， kinetic energy generation module， charging management module and other parts.Users can directly scan the code to pay a deposit of one yuan， receive the supermarket trolley， and return the deposit to the original place after shopping.Through physical verification， the new trolley with this device has convenient operation， intelligence reliability， and high practical value. So it has a broad market application prospect.

Key Words：STM32;QR code lock;New supermarket trolley;Wireless mobile communication module; GPS module

目前，根據數據調查顯示市面上的大型超市里大部分引進的是硬幣嵌入式手推車，這種形式的手推車確實可以解決亂停亂放的現象[1]。顧客只要先投一元押金，待購物完畢后將購物車放回原處即可退回押金。但隨著移動支付浪潮地不斷推進，人們帶硬幣的情況越來越少，如果沒有帶硬幣，這種嵌入式的手推車就不能被推走，給客戶帶來了很多不便。

故該文設計一款帶有二維碼鎖的新型超市手推車，采用物聯網性質的二維碼鎖來代替傳統的硬幣嵌入式的鎖，可以很好地解決這一問題。既解決了現代人不帶現金的情況，還可以繼續解決手推車亂停亂放的現象。希望在節約成本的基礎上，實現對硬幣自助手推車的改良，以達到解決亂停亂放及符合移動支付的雙贏。給客戶超市購物帶來了很好的體驗感。

1總體設計

該設計研究主要是基于一種帶有二維碼鎖的新型超市手推車，實質上是在傳統的超市手推車的基礎上增加了二維碼鎖，所以總體的設計主要分為兩個部分：二維碼鎖的設計和超市手推車的設計。其中二維碼鎖的設計會是該文著重研究的對象，而手推車的設計可以參考目前市面上的手推車模型。

1.1 二維碼鎖的設計

二維碼鎖主要包括鎖體和手機APP兩部分。鎖體包括中心控制模塊、電機驅動模塊、藍牙模塊、機械鎖模塊;軟件部分則包括二維碼模塊和藍牙通信模塊，通過手機AppP掃描二維碼讀取相應信息，通過藍牙和MCU通信[2]。用戶掃碼二維碼后，MCU和手機App的信息會進行相應的比對，比對成功則解鎖。

1.1.1 硬件設計

二維碼鎖以STM32為中央處理器，集成了藍牙模塊、電機驅動模塊和電源模塊。STM32單片機是ARM內核的一個版本，它比傳統的51單片機高級很多。STM32單片機擁有51單片機所沒有的許多資源，速度是51單片機所無法比擬的。STM32單片機程序模塊化，接口相對簡單，因為它功能多，運算速度快，是51單片機的幾十倍，而51單片機功能少，并且需要更多的外圍器件[3-4]。

新系列產品集成了先進的面向連接的外圍設備，標準的STM32外圍設備（包括PWM定時器）和高性能的32位ARM Cortex-M3 CPU。這些功能使開發人員能夠在設備上集成多種功能，如電機控制、用戶界面控制和設備互連[5]。所以基于以上功能研究，STM32單片機適用于設備互連所以很適合作為二維碼鎖的中心處理器。二維碼鎖的硬件實現框圖如圖1所示。

1.1.2 軟件設計

（1）控制部分。在收到正確的密碼和校對后，驅動l9110s，通過功率放大實現電機的正常運行。

（2）CC2541藍牙模塊。CC2541藍牙模塊主要負責與上位機的通信，通過串口與單片機的通信，完成上位機與藍牙的通信。

（3）手機App。通過手機上的App來讀取二維碼上的數據，通過藍牙4.0協議向藍牙發送數據。然后藍牙將接收到的數據通過單片機發送到微控制器上來掃描代碼以完成解鎖功能[6]。

1.1.3 二維碼鎖的具體實現

（1）通信協議。硬件和軟件通過藍牙 4.0 進行交換數據。藍牙4.0具有安全加密算法，可進行短距離大容量的數據傳輸，實現其超低功耗。藍牙4.0兼容性強，且可向下兼容。目前市場上大部分產品都使用藍牙4.0協議，技術比較成熟，便于產品改進[7]。

（2）手機App。該項目開發的App是基于Apicloud低代碼平臺。Apicloud是中國領先的“云端一體”移動應用云服務商。采用這種方式開發的Web App，采用JavaScript語言編寫，開發周期較短，并且有強大的開源社區支持，更易于維護。該項目中的App由二維碼掃描模塊和藍牙通信模塊組成的。掃描二維碼后將二維碼的數據發送出去[8]。

1.2 手推車設計

超市購物車一般是指我們在超市購物時使用的一種購物設備。它是我們生活中不可缺少的工具。在超市購物時，使用購物車不僅可以改善買家的需求，還可以增加買家的交易量。這可以說是一箭雙雕的雙贏結果。手推車的設計可以參考目前市面上的手推車模型。

2 技術方案設計

這種帶二維碼鎖的新型超市手推車的技術方案設計由數據采集系統、方案設計、結構設計和模型制作這4個部分構成，如圖2所示。

2.1 數據采集

對市場上現有的手推車進行調研，以部分手推車為樣車，首先研究樣車原來的手推車鎖的功能及數據，測量樣車尺寸數據，作為邊界數據。

2.2方案設計

該文設計的帶有二維碼鎖的新型超市手推車可分為兩部分重要的組成，一部分是二維碼鎖系統，這部分是現有手推車的創新部分，并未廣泛應用于市場，利用手機掃碼付款解鎖，待使用完畢后放到指定位置后即可退還押金。另外一部分是手推車的主體部分，利用前面采集到的現有手推車數據進行比對，確定以及二維碼模塊盒放置的位置，設計出一款帶有二維碼鎖的超市手推車。

2.3 結構設計

根據樣車邊界數據及所確定的方案，對產品主要部分如中心控制單元、無線移動通信模塊、GPS模塊、機電鎖車裝置、電池、動能發電模塊、充電管理模塊等模塊進行詳細參數設計及三維建模，如下圖3所示。

2.4模型制作

二維碼鎖部分可以通過STM32單片機作為中心處理裝置實現，手推車部分可以根據確定好的圖紙，對產品進行選材，制作幾個帶二維碼的手推車模型并進行實物驗證，并在超市小范圍內進行了應用，驗證效果很好，如圖4所示。

3 結語

該文先從二維碼鎖的設計再到手推車的設計，并對市場上已有的硬幣嵌入式自助手推車進行調研，了解車間距等參數，以此制作這款新型手推車模型。二維碼智能鎖相對于傳統的手推車具有更強的便利性和實用性，實驗驗證該款新型手推車具有很好的市場發展前景和推廣價值。

參考文獻

[1] 陳彤，殷忠偉.投幣式手推車[J].少年科學，2007（1）：59.

[2] 陳昶佚，徐恩毅，巫子聰，等.一種基于動態二維碼的智能車鎖設計[J].電子制作，2018（11）：32-33.

[3] 高漢辰，李之暄，梁非凡，等.基于動態二維碼的無線智能門禁系統[J].科技創新導報， 2019，16（31）：136，138.

[4] 劉先喆.智能購物手推車[J].科學啟蒙，2011（6）：17.

[5] 陳青華，齊玉東，洪貝.一種融合指紋信息的二維碼智能鎖設計[J].航空計算技術，2016，46（6）：93-95.

[6] 王宏波，蔣淑玲.二維碼在物流信息化中應用研究[J].科技創新導報，2019，16（18）：150-151.

[7] 孫鵬宇，魏立明.基于MCU的智能密碼鎖控制系統[J].北方建筑，2021，6（2）：53-56.

[8] 邢靜，龔啟智，李春梅.基于Android手機控制的智能小車的設計與實現[J].科技資訊，2017，15（6）：27-28.