基于STM32开发板的智能购物车研究

张东鹏 徐小淋 夏玉 吴兴虹 刘文昊

摘要：本文基于目前消费者的购物需求，提出了一种成本低，效率高的智能购物车。该智能购物车以STM32开发板为核心，结合电子可触摸系统、重量采集模块、条码识别模块等硬件设施和软件系统，通过条形码识别、压力传感器称重以及液晶屏触摸实现商品查询、核准、校算功能;声磁防盗系统保障超市商品利益，减少商家的财物损失。本文所设计的智能购物车满足了消费者购物追求的便捷性以及多样化的购物需求，为消费者提供了良好的购物体验。同时也使商家利益最大化，降低超市成本。

关键词：智能购物车;STM32;传感器

1 引言

伴随着物联网技术的飞速发展，人们的日常生活水平也有了大幅度的提升。超市购物作为人们日常生活的重要部分，必须紧跟时代更新的步伐，不断增加规模，投入新技术的应用[1]。结合现有的市场调研，我们发现目前超市仍然存在“收銀台结账”的瓶颈。这种瓶颈现象影响着人们的购物体验，尤其是在节假日及周末人流密度较大时，这种现象所产生的影响更为明显，极大地浪费了购物人员的时间。针对于传统的购物结账方式，消费者提出了更高的购物需求，希望有一种更加智能化和便捷化的购物方式。为此，本文提出了关于智能购物车的开发，利用智能化及信息化手段，使购物人员能够在购物车终端自主进行商品结算，提升购物人员的消费舒适性以及采购、结算的便利性，大幅度提高超市的运行效率，增加收益。

2. 系统总体设计方案

本文所提出的智能购物车是在传统的购物车基础上安装电子可触摸系统、重量采集模块、条码识别模块等硬件，其功能是当购物车启动时显示超市近期的促销推广信息，用户可以通过在交互界面内点击搜索所需商品的位置及路线。当用户将欲购商品放入购物车中时，系统中的条码识别模块结合重量采集模块自动识别并核准商品信息，从而在液晶屏上显示出此商品的相关信息，并实时显示购物车中商品的总额。用户结账时，通过购物车的无线通信模块将商品总金额传输到收银台终端，经过核实后返回购物车终端，实现在购物车终端的一键式付款，提高购物结算速度。

购物车主要是为了实现在购物车终端的结算功能，因此本文从信息处理的角度出发，以采购商品信息、商品核准信息、用户决策信息为基础，通过组合采购商品信息与用户决策信息构建核算依据，融合核算依据与核算核准信息，实现商品的购物车内的本地购买功能。

为了实现智能购物车的基本原理，本文的主要技术路线为：以压力传感器为商品结算核对信息终端，将商品重量模拟信号转变为数字信号传送给以STM32开发板为核心的商品核对模块，核对模块将结算核对信息通过无线的方式发送至另一以STM32开发板为核心的商品核算模块。核算模块将红外扫描仪采集的商品信息与液晶交互界面采集的用户决策信息组合为核算依据，同时将其与接收到结算核准信息对比决定是否执行商品核算。同时商品核算模块，也将通过无线的方式与超市服务后台进行通信，接受其所发出的推送信息，并将其通过串口通信的方式传送至用户界面。

对于购物车的布局有：结算核对信息模块将被配置在购物车底部，用于感知车内物件重量。核算模块将布局与智能车推手处，方便用户扫描及观看商品信息，方便用户最终决策。此外，考虑到用户通常会有随身携带的物品，为避免对车底部重量感知的干扰，本方案还设置用户随身携带物品的存储区。

3.硬件系统结构设计

3.1重量信息采集模块

该模块用来测量商品的重量，本文设计方案所采用的压力传感器为电阻应变式压力传感器。变化的电压信号经过转换芯片HX711的放大和A/D转换后，将数字信号输入到STM32开发板中，经过识别和处理后，然后输出压力值。电阻应变式压力传感器是由电阻应变片组成的测量电路和弹性敏感元件组合起来的传感器。把4个电阻应变片按照桥路方式连接，将其中一电阻替换为应变片，那么在应变片没有产生应变时，桥路输出电压也为零。如果产生应变，应变片阻值发生变化为△R，电桥输出电压相应发生变化。

3.2条形码扫描模块

本文所设计的智能购物车选用ScanhomeSH400扫码枪，其原理是通过2D的激光头进行识别，将二维码图形通过扫描器输入，内制软件进行解码，用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息。当扫码枪获取里面的信息流时，通过串口传输使其在STM32提前写好对应的程序中，显示出其对应的信息。串口是计算机上一种非常通用的设备通信协议，我们选用了TTL串口。

3.3声磁防盗系统设计

声磁技术是利用音叉效应使得商品标签只有在频率相同的扫描磁场下才产生共振，在实际应用中是目前性能最好的防盗系统。我们在条形识别区添加消磁、加磁设备和磁性感应器，商品条形码旁边粘贴高粘合力的微小磁贴。顾客在不经条形扫码消磁而私自将商品带出超市，门口的磁性检查器便会鸣叫报警。

3.4用户界面交互设计

嵌入式信息交互人机界面系统的设计需要开发工具能够支持大多数常见的图形元件，且终端应该能够实时存入数据[2]。综上我们在本次设计中使用StemWin进行界面设计，它具有图形算法简洁，占用内存小等优点。其工作原理为：先进行StemWin的裸机移植和触摸屏移植，之后把StemWin带到有UCOSIII操作系统的基础工程中，让开发板既有系统又有开发界面，在工程文件中创建文本显示工程、数值显示工程、2D图形显示工程、颜色显示工程等工程，由于智能购物车会扫描不同订单，需要更新显示器来反映项目的变化，也需要创建自动设备对象工程。本文主要使用GUIBuilder软件进行界面设计，然后导出C文件，对其进行简单的修补，同时可以辅助使用PS、AI等软件。

4.结论

国内现有超市手推购物车只实现容器功能，并不具备自动结算功能，造成了大量的人力、物力、资源及时间的浪费。智能购物车具有条码扫描、声磁防盗、生成付款码、整合和推广购物信息等功能。核心创新点在于购物车的自主结算功能，目前市面上的购物车几乎都不具备此功能。而本文所设计的智能购物车可以代替传统的手工结算方式，消费者可以自己挑选商品然后扫描条形码进行结算。

参考文献

[1]刘祥明，骆洪军STM32单片机技术与应用[M].北京：中国科学技术出版社，2017

[2]杨佳，王英志.基于STM32F103单片机的智能购物车系统设计[J].科技视界，2013（24）：26-27.

[3]肖畅，王策. 一种超市智能购物车[P]. 湖北：CN108706035A，2018-10-26.