成宝芝 吴 培 牛啸虎 随成军 马子荣 徐敬楠
（大庆师范学院机电工程学院，黑龙江 大庆 163712）
【摘 要】随着人们对超市购物的便捷性和时效性的要求不断增加，利用物联网技术对现有的超市购物系统进行改进，成为一个研究和开发热点。通过对现有超市购物存在的快速寻找需要购买的商品困难、购物时重复路径多、结账耗时较多等问题的分析，提出了基于无线射频技术的智能购物系统，该系统利用先进的物联网技术，解决了上面提到的问题，并具有成本低和安全性高等优点.
教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 物联网；智能购物系统；无线传感网
Smart Shopping System Based on Wireless Radio Frequency Technology
CHENG Bao-zhi WU Pei NIU Xiao-hu SUI Cheng-jun MA Zi-rong XU Jing-nan
（College of Mechanical and Electrical Engineering， Daqing Normal University， Daqing Ｈelongjiang 163712， China）
【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
随着经济社会的发展，大型购物超市成为人们日常购买生活用品的主要场所，超市商品琳琅满目，数量众多，在带给人们“一站式”购物方便的同时，也带来了一些列问题。由于超市商品数量巨大，导致人们寻找自己需要的商品费时费力；又由于顾客数量众多，在购物高峰期结账时出现排队时间过长，拥挤混乱等情况。所有的这些都导致客户满意度和忠诚度的下降、使得超市的品牌形象及竞争优势降低。针对这些问题，人们在超市智能购物方面进行了深入的研究和开发，提出和开发了一定类别的智能购物系统，但是这些购物系统普遍存在技术复杂和成本较高等问题。因此，通过研究购物环境和顾客的需求，利用现有的无线传感网技术设计了一种新型的成本低廉的购物系统。该购物系统利用nRF905无线传输模块构建智能购物网络，以STM32F103ZET6单片机作为控制核心，智能完成整个工作过程[1-3]。
1 系统总体方案设计
系统总体方案设计如图1所示，整个系统由智能购物车和数据中心组成，智能购物车和数据中心通讯采用nRF905无线传输模块构成无线传输网络。智能购物车以STM32F103单片机为控制核心，包括条形码扫描模块、电子称模块、红外接收模块和SD卡模块等构成寻找商品位置、自动售卖商品等购物环节，彩色触摸屏为人机交互服务。整个系统数据中心由2台前置机和服务器构成，是整个系统的核心部分。首先，由购物者通过彩色触摸屏对超市购物下订单，智能购物车接受订单后自动生成条形码并根据所购商品电子标签码查询到商品位置。然后由条形码扫描、电子称称重以及触摸屏模块进行人车交互。最后，进入下一个所需要的模块，进行购物。该购物系统在使用的时候，顾客可以通过条形码扫描了解商店商品的价格等信息。其次，自动生成账单，通过手机客户端返还给客户，客户通过手机微信支付或者通过支付宝支付账单，购物车自动行驶到物品储藏的地方，将物品编号返还给顾客。最后，可以在顾客下班后取走物品，也可自动送货。
2 硬件电路设计
该智能购物系统硬件设计主要包括六个部分，即以STM32F103单片机为控制单元，涉及到红外接收模块、条形码扫描模块、SD卡模块、电子称模块、彩色触摸屏和nRF905无线传输模块。下面将详细介绍这些部分的电路设计和功能实现。
2.1 nRF905无线传输模块
无线传输模块主要用于上位机与下位机之间的通信。NewMsg-RF905 模块使用 Nordic 公司的 nRF905模块开发而成。NewMsg RF905 单片无线收发器工作在433/868/915MHZ 的ISM频段，由一个完全集成的频率调制器一个带解调器的接收器一个功率大器一个晶体震荡器和一个调节器组成。
2.2 电子称模块
为了实现智能购物过程和降低购物时间，智能购物车系统加装了电子称模块。完成自动称重、显示商品单价和计算出总的花费金额，并在屏幕上显示出来。电子称模块采用微高精度的电阻应变式压力传感器，测量量程0-10kg，测量精度可达5g。本设计中以STM32F103作为主控芯片，实现自动称重等功能。被称重商品通过托盘放置，然后商品的重量通过称重传感器被感应到，称重传感器输出毫伏级的电压信号。这个信号将通过专用A/D转换芯片HX711进行信号调理，最后将符合要求的信号输入到STM32F103，完成称重数据的传输。这个数据将通过显示屏显示出来，通过控制单元调用超市数据中心的商品数据库，同时还会有该商品的单价和消费总额一并提供给消费者。
2.3 红外遥控
为了快速找到商品所在位置，智能购物系统需要定位功能。即在商品所放置货架上放置红外线发射器，并且每一个红外线发射器都有一个唯一的ID，智能购物车上安装有红外接收器，这样就可以找到商品所在货架的位置，大大缩短寻找商品的时间。本系统中发射电路图如图2所示。
3 系统软件设计
整个软件系统分成三个部分，由超市数据中心软件子系统、智能购物车单元软件子系统和无线网络传输软件子系统组成。图3给出了整个软件系统的结构图。其中下位机软件（包括智能购物车单元软件子系统和无线网络传输中心软件子系统）主要由C语言、汇编语言和嵌入式操作系统uCosII以模块化结构进行开发。而上位机软件（超市数据中心软件子系统）用VC＋＋6.0和SQL Server数据库进行开发[4-5]。
4 结语
随着社会的发展和电商的快速成长，大型超市面临的竞争越来越激烈，这就需要利用先进的技术手段，提高人们超市购物的便利性和提升人们对某一超市的粘性。这样才能在竞争中取得优势，智能购物系统作为超市提高竞争力的有效手段，必将会得到快速的发展。本文利用无线射频技术和高性能32位STM32F103设计的智能购物系统，通过综合测试，达到了智能购物的要求。通过对测试过程中的数据分析表明，该系统具有传送及时、运行可靠等优点。同时本系统扩展性较强，在实际应用中可以灵活扩展功能，以适应需求。
教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献
［１］李韵.基于RFID技术的智能购物车研究与设计[J].物联网技术，2014（7）:17-19.
［２］孙科伟，李建海.基于AVR单片机的超市智能购物系统设计[J].电视技术，2012，36（19）:92-96.
［３］杨佳，王英志.基于STM32F103单片机的智能购物车系统设计[J].电视技术，2013（24）:26-27.
［４］纪松波，侯婷．智能液晶触摸显示终端与尊片机接口的设计[J]．现代电子技术，20l0（12）:16-18．
［５］Hu Y.， Ding Y.， Hao K.， et al. An immune orthogonal learning particle swarm optimisation algorithm for routing recovery of wireless sensor networks with mobile sink[J]. International Journal of Systems science，2014，45（3）:337-350.
［责任编辑：邓丽丽］