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基于无线射频识别技术的超市快速结算系统的设计与实现

更新时间:2009-03-28

0 引言

目前,随着人口的增加及消费水平的提高,超市给人们的生活带来了众多的便利,但同时也带来了一些问题,如购物结账排队过长所引起的等待时间过久、条形码结算效率低下、付款方式繁琐等问题,如这种问题得不到及时解决,必然会造成消费者购物满意度不高和超市经济效益的下降。针对以上现象,本文利用RFID技术能实现快速扫描电子标签信息的优势,设计实现了一种超市商品快速结算系统。

RFID(radio frequency identification)技术又称无线射频识别[1-3],是一种无线通信技术,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。传统条形码扫描只能通过扫描枪单件物品扫描,若扫描枪与条形码之间有阻挡或扫描姿势不对,则不能读取出商品信息,而RFID是一种无线技术,它可以轻松透过各种非金属式物品读取到被阻挡的标签,具有快速扫描、可重复使用、穿透性、数据记忆量大及安全性等特点。当电子标签进入磁场后,接收读写器发出的射频信号。无源电子标签凭借被动产生感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息,利用RFID防碰撞算法还可以实现短时间内读取多个标签。

1 系统总体设计

超市快速结算系统配合RFID标签,可以实现一次性读完商品信息的功能,并计算出价格显示在4.7寸屏幕上,用户可以通过RFID卡实现付款。此方案相比于传统手持式扫码器扫描商品条形码读取信息方案的最大优点就是节约时间,避免用户购物结账时等待时间过长问题。用户付账成功后可获得TTL打印机所打印的购买信息收据单,同时RFID卡所绑定的用户手机号也会收到相关消费信息短信。

本超市快速结算系统是基于RFID技术实现,通过触控4.7寸电阻屏来控制标签读卡器读取商品标签信息,并根据用户决定是否付款。当用户用射频卡付款成功后会打印出用户所购买的商品清单并通过SIM900模块将所扣款的信息发送给用户,液晶屏同时也会显示用户购买的物品数量及总金额。在用户操作过程中,当标签读卡器开始读卡时,蜂鸣器会提醒用户读卡器正在工作,在标签读卡器读取完毕后蜂鸣器也会提醒用户读取完毕。

如图1所示,本超市结算系统是由STM32最小系统、SIM900短信模块、4.7寸电阻屏、蜂鸣器模块、商品RFID标签超高频读卡器、TTL串口打印机、高频卡读卡器及扣款射频卡和商品RFID标签组成[4]

王路:一个人存在的价值和意义,在于能让世界通过他的手和眼,呈现出来不一样的姿态。哪怕只是角度上的一丁点不同,也意义重大。只有如此,别人才能通过和你的交流,蓦然发觉:噢,原来世界是这个样子,超出了我的想象。

  

图1 系统框图

项目所要求的指标如下:

1)货架电子标签电压<6 V,静态电流<0.1 mA, 温度-10~50 ℃,低功耗工作模式下电池寿命>5年。

2)货架电子标签节点单一自组网数量>65 000个,通信距离>2 km。

很多企业在二次创业阶段会遇到一些问题。这个阶段最根本的问题是组织能力与战略发展的缺口,这是必然的发展缺口。因为经营增长拉动管理,管理滞后于经营半步。那么,怎么去解决组织能力和战略发展的缺口呢?要提升组织能力,主要是四个方面:

3)RFID商品电子标签读写器工作频率为915 MHz,有效读写工作距离1~8 m可调。

4)无线定位精度<0.5 m。

5)软件系统具备移植性,可在嵌入式和PC机同步运行。

2 系统硬件设计

系统硬件电路包括USB转串口一键下载电路、液晶屏电路、稳压电路、存储电路、字库电路、复位电路、晶振电路、蜂鸣器电路、按键电路,并引出供TTL串口打印机、SIM900模块、RFID标签超高频读卡器、RFID高频读卡器所使用的接口[5-6]。其中,液晶屏为4.7寸电阻式TFT触摸屏,用户可以通过该屏幕清楚看见自己所购买物品的数量及总金额,并可以通过触控屏实现信息交互。由于使用的是TFT液晶屏,考虑到字库文件较大,故设计了字库电路,将TFT液晶屏的多个字库封存在了W25X16 flash芯片中,主控芯片通过SPI接口来读取字库信息。同时为避免停电、跳闸时超市快速结算系统出现数据丢失的问题,本设计中增加了存储电路,其使用的是IIC通讯接口的AT24C02存储芯片,用于存放商品信息、用户信息、标签号等。

超市快速结算系统的主控芯片采用增强型STM32F103[7],属于中低端的32位ARM微控制器,其内核为ARM Cortex-M3、时钟最高可达到72 MHz,具有5个USART接口、3个SPI接口、2个IIC接口和11个定时器等,可以满足本系统的设计要求。

2.1 短信发送模块

短信发送模块采用的是SIM900A模块,属于双频GSM/GPRS模块,工作频率为900 MHz和1 800 MHz,其供电电压为5V,需要SIM卡。具备收发短信、拨号接听、GPRS数据等功能,其外部通讯口为TLL串口,通过AT指令进行操控。在本系统中由主控芯片通过串口发送AT指令操控,AT指令是主控芯片STM32F103与SIM900之间的通信协议,完成对SIM900的控制,负责发送扣款短信给消费顾客。

在小学教学阶段,语文教学一直占据着较为重要的位置。在小学教学的过程中,开展语文教学,不仅能够提升学生的识字能力,促进学生其他学科的学习发展,同时也能够帮助学生形成一定的人文素养,促进自身语言运用能力以及语言表达能力的提升。但是,在当前的小学语文教学过程中,大部分教师仍旧在沿用传统的教学手段,使得学生无法产生学习兴趣,进而无法提升自身的学习质量。因此,在具体的教学过程中,教师需要对自身的教学手段进行优化。

2.2 标签读卡器

标签读卡器是小型UHF-RFID超高频读写读卡模块[8],如图2所示。它支持ISO18000-6C/EPC C1G2标准协议。工作电压5 V,可读取0~30cm间的RFID标签,其外部通讯接口为TTL串口/RS232,为方便使用,本设计中使用TTL串口作为通讯口。标签采用RFID技术,其具有读取速度快、读取距离远、抗干扰能力强、穿透性强、安全性高等优点,其最大的优点是RFID读卡器可以在短时间内对多个RFID标签进行读取的功能,这是传统扫码枪所不具备的。利用该技术可以在短时间将用户所购买的商品信息快速的读取并计算出来,从而减少用户的等待时间。RFID标签为Alien H3电子标签,具有64位ID号,其内部协议为IISO/IEC 18000-6C & EPC global Class 1 Gen 2 ,工作频率为860~960 MHz,由于该频段在全球的定义是不相同的,在亚洲规定为868 MHz(该频段波长大概在30 cm左右),所以这里选型采用型号H3-9662,它具有很高的数据传输效率,能在很短的时间内被读写,常应用于生产线自动化管理、航空包裹管理、集装箱包裹管理等。

  

图2 标签读卡器

2.3 射频IC卡读卡器

RC522射频IC卡读卡器是一种常见的读卡器[9-10],如图3所示。 RC522芯片是应用于13.56 MHz非接触式通讯中高集成度的读卡器芯片,支持14443A协议。支持的卡类型:mifare1 S50、mifare1 S70、mifare UltraLight、mifare Pro、mifare Desfire。RC522模块是基于SPI通讯,由主控板模拟SPI接口控制,主控板通过防碰撞协议使RC522射频IC卡读卡器工作,然后读取标准S50空白卡,标准S50空白卡在本系统中模拟用户消费扣款卡。

  

图3 RC522射频IC卡读卡器

2.4 TTL串口打印机

TTL串口打印机是一种嵌入式微型热敏打印机,它其与普通打印机最大的区别是使用串口进行数据传输,通过打印头上安装有半导体加热元件,打印头加热并接触热敏打印纸后就可以打印出需要的内容。主控板仅需通过串口打印出一定格式的内容,热敏打印机即可打印出来。在本系统中用于打印消费者购买清单。

2.5 超市快速结算硬件系统实现

本系统主控板PCB采用双层电路板设计,主要使用SMT贴片元器件,大大节省了板子面积。在布局方面,充分考虑到实际情况,将整块PCB大小压缩到与TFT液晶屏大小相同,所有元器件放于TFT屏下面,一方面节省了板子面积,另一方面也增加了美观度。因主控系统需连接多个外围模块,所以将预留端口放于板子周围,方便接线调试。其中,SIM900短信模块可直接插于该电路板反面后座上,减少一定接线工作。如图4与5分别是该本系统硬件主控板电路PCB板的正反面。

  

图4 PCB板图(正面3D)

  

图5 PCB板图(反面3D)

c[5] = b%10+'0';

3 系统软件设计

图6是超市快速结算系统程序流程图。当主控电路板上电后,首先STM32初始化,初始化STM32的串口、定时器、模拟SPI、模拟IIC;当STM32内部资源初始化好后通过相关接口与外部模块进行通讯并初始化外部模块。当用户需要扫描自己购买的物品时,仅需将贴有RFID标签的商品放于RFID标签读卡器上,并点击TFT触摸屏上的“计算”按键,随后STM32将发送一组指令给RFID标签读卡器,RFID标签读卡器收到指令后通过防碰撞算法将所有标签的ID号读取出来并封装成包发送给STM32,STM32根据收到的数据包进行解析,与24C02中存储的商品信息进行匹配,并计算出价格与商品数量显示在TFT液晶屏上。

地方性震级ML由来已久,其测定公式(2)包含两部分:一是仪器记录的地面振幅的大小,二是与震中距相关的量规函数。新规范与旧规范的区别也主要体现在这两部分。在振幅的量取上,主要是仿真方式的区别,新规范要求仿真成DD-1型,而旧规范则要求仿真为DD-1型或W.A.型,而在实际操作中,多仿真成W.A.型。在量规函数上,新规范将之前全国统一的量规函数根据地域的不同分成了五种,而西藏所采用的量规函数与旧规范所使用的量规函数在多数情况下相同,差异处多数为±0.1,极个别情况下达到±0.2。

unsigned char c[6];

用户查看信息后可决定是否付款,当点下“付款”按钮后,STM32启动RC522射频卡读卡器进入读卡模式并等待用户刷卡。用户将自己的消费卡放置射频卡读卡器读取范围内,射频卡读卡器通过防碰撞算法读取到用户消费卡的卡号,与24C02中存储的用户信息进行匹配。当用户确认付款并且匹配成功后,STM32会对用户信息中的金额进行更新,由TTL打印机打印出用户所购买的物品清单,打印完后将发送用户消费信息短信给用户,用户手机号事先与消费卡号绑定写入存储芯片中;若用户确认付款但匹配没有成功,STM32也会通过液晶屏来告知用户;若用户确认付款并且匹配成功但是卡内余额不足,STM32也会通过液晶屏来提示用户,此时用户只能通过重新读取标签计算价格,并重新付款。

for(i=0;i<1024;i++)//清空接收数组

  

图6 程序流程图

for(j=0;j<8;j++)//与数据库核对

void RFID_READ_id(void)

{

int i,j,z,k;//定义变量

float money = 0.00;

传统教学中,教师的准备行为主要是备课。教师虽然在对学生特征分析的基础上,确定了教学目标和教学内容,并选择合适的教学策略,但对教学资源的设计相对缺乏。

unsigned long b;

最后,站长唱了一支歌,把晚会推向高潮,那歌声如山泉清流,沁人心脾,人人洗耳恭听,连呼吸的声音几乎都没有,真令人心旷神怡。

BSP_USART_OUT(USART2,Read_Card,7);//发送读取指令

delay_ms(1500);//等待处理

1.当局者迷,旁观者不敢说。2.山不厌高,水不厌深,钱不厌多。3.仕途漫漫其修远兮,吾将上下打点去。4.众里寻她千百度,蓦然回首,那人正在大款豪车处。5.子在川上曰:污染如斯乎!6.井水不犯河水,河水污染井水。7.天下英雄谁敌手?没有!老子就是一把手。8.已所不欲,推给别人。

BSP_USART_OUT(USART1,Rec_Buf1,100);//发送至电脑端

for(i=6;i<1024;i+=24)

{

体育教师的工作比较繁忙,课堂教学、早操、课外活动、业余训练,器材室管理,学校的杂活等都离不开体育教师,事务多,任务重,很难有更多的时间静下心来进行阅读积累,体育教师可以有选择性地进行阅读,如教师进行教学案例方面的撰写,就可以参照最近三年的《中国学校体育》杂志社举办的案例评比,以及发表在学体杂志上的获奖案例,按照上面的格式再结合自己的经历,加以修改、润色就能写出很好的案例。

主要核心代码如下:

{

for(z=0;z<14;z++)

{ if(Rec_Buf1[i+z]==Card_database[j][z])

k++;

}

if(k==14)

粤菜主要由以广州菜、潮州菜、东江菜发展而来。其菜系集南海、番禺、东莞、顺德、香山、四邑、宝安等地方风味特色,兼京、苏、浙等外省菜以及西菜之所长融为一体,自成一家。其菜系虽然起步较晚,但发展迅猛,影响深远。在海外,粤菜与法国大餐齐名,因此粤菜被众多食客认为是海外中国菜的代表菜系。

{

money += commodity_price[j];

number++;

}

c[4] = b/10%10+'0';

}

}

  

图7 超市快速结算系统实现效果

void RFID_READ_id(void)函数是RFID标签反馈数据包解析代码程序,RFID标签读卡器将读取到的RFID标签ID号封装成包发给STM32,STM32解析其中的ID号并与存储器中的ID号进行匹配,匹配成功后将进行金额累计与数量累计,并通过屏幕显示给用户。

Rec_Buf1[i] = 0;

buf_num1=0;//清除接收计数

b = (unsigned long)(money*100);

c[0] = b/10000%10+'0';

从图3可以看出,随着速度的增加,在同一拓扑环境下,三种路由协议的包的递交率呈现出下降的趋势.这是因为随着速度的增加,节点的运动速度变快,导致了网络拓扑剧烈变化,使得链路极其不稳定,递交率的下降.但从图中可以看出,本文提出的RAR路由算法远高于SLBF和GPSR路由协议.而且随着速度的变化,相比其他的两个算法比较稳定.这是因为首先在选取下一跳转发节点时选取的是最可靠的节点,第二加入了包缓存机制,使得递交率得到了极大的提高.而对于SLBF,由于采用广播的方式,使得产生大量重复的数据包而导致递交率的比较低.而对于GPSR路由协议,由于选取的下一跳节点并不是一个可靠的节点,所以递交率比较低.

c[1] = b/1000%10+'0';

c[2] = b/100%10+'0';

c[3] = '.';

k=0;

硬件实现中主要是RFID读卡器识别商品上的标签,将采集到的数据网络传输给收银端和后台服务端,后台服务端接受到数据后开始进行分析和处理,并将处理结果传输到前台,前台接受到数据后显示并打印出付款明细。

BSP_USART_OUT(USART1,c,6);//回复收到数据

USART_printf(USART1,"
");

除了如崔光、刘芳一般自学为继,平齐民中还有家学的传授。“〔房〕灵宾,文藻不如兄灵建,而辩悟过之”,“兄弟俱入国,为平齐民”,“灵建子宣明,亦文学著称,雅有父风”。㊱房宣明的学问自然是由家学传授的。“清河房爱亲妻崔氏者,同郡崔元孙之女也”,“亲授子景伯、景先《九经》义,学行修明,并当世名士”。㊲房景伯、房景先兄弟生于平齐郡,少年丧父,学问由母亲传授。

POINT_COLOR=BLACK;

Show_Str(30,60,300,32,"数量",32,1);

Show_32number(161,60,300,number);

通过质构测定分析,里脊的粘聚性、胶着度、咀嚼性分别为0.684、657.256、528.812,显著高于其他两组(p<0.05)。前腿的硬度、弹性分别为292.61、0.979,显著较高。从各种物性指标来看硬度值越低,嫩度越高[14]。这与上面剪切力值的结果是一致的。通过粘聚性、胶着度、咀嚼性发现,里脊的质构特性较其他两组较好(p<0.05)。

Show_Str(260,60,300,32,"个",32,1);

Show_Str(30,90,300,32,"金额",32,0); Show_32double(126,90,350,money);

Show_Str(260,90,300,32,"元",32,1);

}

甲状腺癌分为分化型癌与未分化型癌,乳头状癌、髓样癌与滤泡癌均属于分化型癌。本结果显示,不同病理分型的甲状腺癌VI值无明显差异,同时肿瘤直径也对VI值无明显影响,但随着甲状腺癌TNM分期的增加,VI值增加,提示VI值大小与肿瘤的恶性程度呈正相关。肿瘤新生血管的管壁薄、结构不完整,所以肿瘤细胞很容易穿透血管壁向远处转移[11]。本结果显示,伴有淋巴结转移的VI值明显大于无淋巴结转移。而有研究表示,甲状腺乳头状癌的淋巴结转移率与淋巴结转移数目是术后远处转移的预测指标,提示VI值越大发生远处转移的风险越高[12]。

超市快速结算系统实物图7(a),将相关程序下载到结算系统各模块中,便可实现价格读取、用户支付、清单打印及发送短信,具体实现效果如图7和8所示。

  

图8 消费短信反馈效果

4 试验结果与分析

本系统经过测试验证,可同时无差错识别20件商品RFID标签的信息,通信距离最远为10CM,相关硬件抗电磁干扰的效果良好,稳定性较高。此外,系统人机交互界面简洁明了,可满足不同用户的结算需求。

5 总结

本文利用RFID技术具有的快速扫描电子标签的功能设计了一种超市快速结算系统,该系统由RFID标签超高频读卡器、RFID高频读卡器、TTL串口打印机及短信发送等模块所组成,可实现商品价格的读取、数据的匹配、处理、显示、购物清单的打印及消费短信的发送等功能。实验证明,该系统能较快地完成商品价格的汇总,缩短顾客的购物时间,在与超市后台结算数据库对接后,将极大的提升顾客的购物效率和超市的智能化管理水平。

参考文献

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[9] 丁利伟,李 勇. 一种基于新型标签识别的购物导航系统[J]. 光电工程,2015(1):51-57.

[10] 丁 磊,蒋东园. 语音识别技术在电子货架标签系统中的应用[J]. 计算机测量与控制,2016(10):186-193.

 
胡宏梅,姜子祥
《计算机测量与控制》2018年第05期文献

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