合泰杯初賽作品創(chuàng)意書

1、20210353：基于HT32F1755的智能超市購(gòu)物車的設(shè)計(jì)2021年重慶地區(qū)第七屆“合泰杯大學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)競(jìng)賽作品創(chuàng)意書參賽編號(hào)：20210335 基于HT32F1755的智能超市購(gòu)物車的設(shè)計(jì) 重慶理工大學(xué)電子信息與自動(dòng)化學(xué)院公元 2021 年 12 月 28 日作 品 創(chuàng) 意 書一、 摘要本設(shè)計(jì)為基于HT32F1765單片機(jī)的智能超市購(gòu)物車。該系統(tǒng)主要由HT32F1765單片機(jī)、TFT觸摸屏、商品條形碼識(shí)讀器、ZigBee無線數(shù)傳及電源等幾局部組成，具有商品定位、優(yōu)惠和廣告信息查詢、商品排行榜查詢等功能，旨在改善購(gòu)物環(huán)境，讓消費(fèi)者體會(huì)到超市購(gòu)物的便利，在無形中提高超市銷售量。關(guān)鍵詞：

2、智能購(gòu)物車，HT32單片機(jī)，TFT觸摸屏，條形碼識(shí)別器，Zigbee無線數(shù)傳二、 作品介紹1. 設(shè)計(jì)背景：隨著人民生活水平的不斷提高和快節(jié)奏的生活習(xí)慣，為滿足廣闊消費(fèi)者購(gòu)物需求,連鎖超市、 便利店等購(gòu)物形式越來越受到廣闊消費(fèi)者青睞。繁忙的工作之余，還要抽時(shí)間到超市購(gòu)置各種生活用品， 但在超市購(gòu)物中,特別是在規(guī)模大、 品種多的大型超市中,顧客時(shí)常找不到欲購(gòu)置的商品的位置, 并且目前顧客對(duì)于了解超市的商品廣告及打折信息也很不方便,以上幾個(gè)經(jīng)常出現(xiàn)的問題，直接影響到顧客購(gòu)物情趣和超市效勞質(zhì)量和營(yíng)業(yè)額。因此研發(fā)基于HT32F1765單片機(jī)的超市智能購(gòu)物車就是為了改變這一現(xiàn)狀,顧客可自行查詢商品信息及位

3、置，智能購(gòu)物車還有價(jià)格掃描功能，如果遇到價(jià)格標(biāo)簽標(biāo)識(shí)不清楚的時(shí)候，用超市的智能購(gòu)物車一查就可以顯示出價(jià)格，且購(gòu)物車能自動(dòng)顯示所購(gòu)物品總價(jià), 方便控制好購(gòu)物的總量，大大節(jié)省購(gòu)物時(shí)間, 真正讓消費(fèi)者體會(huì)到超市購(gòu)物的便利。2. 功能介紹：在普通購(gòu)物車上配備一套電子設(shè)備，購(gòu)物車前端有一個(gè)電子觸摸顯示屏，顧客可以通過手指觸摸在上面查詢欲購(gòu)置的商品，然后根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的相關(guān)信息指出商品在超市中的位置，從而使顧客快捷地找到商品。找到商品后顧客如果斷定購(gòu)置那么可用購(gòu)物車上配備的條形碼識(shí)讀器對(duì)商品進(jìn)行自助掃描，價(jià)格將直接計(jì)入總價(jià)。如果顧客不需要此商品，可選擇刪除。這樣，可以使顧客根據(jù)預(yù)算理性購(gòu)物。這樣，就節(jié)省了

4、顧客珍貴的購(gòu)物時(shí)間。而電子顯示屏上也可顯示出商品廣告和打折信息，各類熱銷商品排行榜信息，便于超市對(duì)商品進(jìn)行促銷和方便消費(fèi)者了解商品信息。三、 工作原理本系統(tǒng)采用HT32F1765單片機(jī)作為主控制器，用觸摸屏來進(jìn)行人機(jī)交互，通過編寫上位機(jī)軟件來存儲(chǔ)超市各個(gè)種類的商品位置、價(jià)格等信息，使顧客能通過觸摸屏選擇門類查詢，每個(gè)購(gòu)物車上的單片機(jī)連接一個(gè)ZigBee無線節(jié)點(diǎn)，通過ZigBee無線模塊構(gòu)建無線網(wǎng)絡(luò)，將顧客掃描過的商品購(gòu)物清單及價(jià)格發(fā)送至ZigBee會(huì)聚結(jié)點(diǎn)，每個(gè)會(huì)聚結(jié)點(diǎn)連接一臺(tái)電腦，通過編寫的上位機(jī)軟件來接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行顯示，上位機(jī)還可以實(shí)現(xiàn)結(jié)賬的功能。鑒于本作品所要實(shí)現(xiàn)的功能較為豐富，選擇32

5、位低功耗單片機(jī)HT32F1765作為主控制器；比擬wifi、藍(lán)牙、Zigbee三種近距離傳輸方式，可知zigbee有電池壽命長(zhǎng)、價(jià)格廉價(jià)、可設(shè)置節(jié)點(diǎn)數(shù)多等明顯的優(yōu)勢(shì)，雖然zigbee相對(duì)來說傳輸數(shù)據(jù)的速度較慢，但是也能滿足該系統(tǒng)的需求，應(yīng)選擇Zigbee無線傳輸。四、 作品功能、特色1. 主要功能：1) 優(yōu)惠查詢：通過此菜單查詢超市發(fā)布的商品打折優(yōu)惠活動(dòng)信息和新品廣告信息；2) 商品位置查詢：當(dāng)用戶要買東西時(shí)，如果不知道商品在哪，可以通過此菜單一層一層往下查找，方便快捷的找到自己需要的商品；另外當(dāng)用戶迷路時(shí)，通過查看超市總圖，而知道自己的位置，方便用戶自行決定去處；3) 查詢商品排行榜：當(dāng)用戶

6、看到超市琳瑯滿目的商品時(shí)，往往不知道要買什么，這是便可以通過此菜單查詢每一類商品的銷售排行榜，讓用戶知道什么商品賣的最好，從而擇優(yōu)購(gòu)置；4) 掃描計(jì)價(jià)：當(dāng)超市的商品標(biāo)簽找不到，或者不清晰時(shí)，可以把商品在購(gòu)物車的條形碼識(shí)別器掃一掃，便可以查看到商品的價(jià)格和具體信息；5) 計(jì)算總價(jià)：當(dāng)用戶購(gòu)置商品很多時(shí)，很難估計(jì)商品的價(jià)格，又不知道是否在自己的預(yù)算之內(nèi)，而通過此菜單可以方便的計(jì)算購(gòu)物車內(nèi)商品的總價(jià)，從而讓顧客隨時(shí)知道自己花了多少錢，從而讓用戶不用擔(dān)憂這個(gè)問題。2. 市場(chǎng)潛力：1) 低本錢：此類的購(gòu)物車只有在國(guó)際頂級(jí)購(gòu)物中心才有，價(jià)格昂貴，而本設(shè)計(jì)的智能超市購(gòu)物車價(jià)格低廉，適合批量生產(chǎn)；2) 極佳的

7、人機(jī)交互界面：本設(shè)計(jì)中智能購(gòu)物車采用現(xiàn)今流行的觸摸屏做輸入輸出設(shè)備，既顯高端大氣時(shí)尚，又方便用戶使用；3) 功能齊全：本設(shè)計(jì)中智能購(gòu)物車具有優(yōu)惠查詢、商品位置查詢、查詢商品排行榜、掃描計(jì)價(jià)、計(jì)算總價(jià)等眾多功能，極大程度地方便用戶使用，相比而言，傳統(tǒng)購(gòu)物車只起載物的作用，已經(jīng)不能適應(yīng)時(shí)代潮流和開展。五、 作品結(jié)構(gòu)(一) 硬件局部系統(tǒng)總體框圖如圖1：圖1 系統(tǒng)總體框圖1. 下位機(jī)系統(tǒng)智能購(gòu)物車的MCU選取了HT32F1765單片機(jī)，一款基于ARM®Cortex TM-M3處理器內(nèi)核的32位高性能低功耗單片機(jī)。此單片機(jī)支持可在線編程, 用戶可直接將程序通過串口下載到單片機(jī)中即可運(yùn)行,非常方

8、便。內(nèi)含128K的Flash程序存儲(chǔ)器字節(jié),可重復(fù)擦寫其中內(nèi)容。 因此選用此型號(hào)的單片機(jī)極大的方便了超市工作人員根據(jù)超市商品情況的變化價(jià)格，位置等及時(shí)地更改單片機(jī)中儲(chǔ)存的相關(guān)信息，以使顧客能夠了解到超市商品的最新情況。工作電壓3.3V，加上晶振和復(fù)位電路后即構(gòu)成了單片機(jī)的最小系統(tǒng)。下位機(jī)結(jié)構(gòu)框圖如圖2：圖2 下位機(jī)結(jié)構(gòu)框圖1觸摸屏顯示系統(tǒng)為了操作上的方便，采用觸摸屏來代替按鍵電路。工作時(shí)，首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標(biāo)或菜單位置來定位選擇信息輸入。觸摸屏由觸摸檢測(cè)部件和觸摸屏控制器組成；觸摸檢測(cè)部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測(cè)用戶觸摸位置，接受后

9、送觸摸屏控制器；而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測(cè)裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送給CPU，它同時(shí)能接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。通過對(duì)觸摸屏的簡(jiǎn)單操作，顧客可選擇一層層進(jìn)入商品索引并最終查看自己想買的商品的相關(guān)信息，也可以查詢促銷打折信息、商品購(gòu)置排行榜等信息，還能選擇商品總價(jià)計(jì)算等功能。2條形碼識(shí)讀器和 RS232 接口電路選用串行接口的條形碼掃描槍，因?yàn)閱纹瑱C(jī)本身集成了串通信的IP核，串口的控制是相當(dāng)成熟和簡(jiǎn)單的，只需做軟件上的設(shè)計(jì)。條碼掃描槍輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)RS232 TTL電平轉(zhuǎn)換電路后傳送至單片機(jī)，單片機(jī)接收到商品的條形碼值后即在內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)中查找與該條碼值對(duì)應(yīng)

10、的商品，并自動(dòng)將該商品價(jià)格與之前購(gòu)置的商品價(jià)格進(jìn)行累加。購(gòu)物完畢后顧客根據(jù)顯示屏上顯示的消費(fèi)總額付相應(yīng)的金額或者刷卡即可。這樣不僅使顧客能夠很方便的得知當(dāng)前的消費(fèi)總額，防止超支，而且超市收銀臺(tái)處也不用為顧客一件一件的掃描商品并進(jìn)行結(jié)算，節(jié)約了顧客排隊(duì)等候的時(shí)間，提高了效率。RS232-TTL 轉(zhuǎn)接電路見圖3。圖3 RS232TTL轉(zhuǎn)接電路圖3無線傳輸模塊下位機(jī)端無線傳輸局部采用zigbee模塊與購(gòu)物車連接。采用zigbee無線傳輸模塊，優(yōu)勢(shì)如下：網(wǎng)絡(luò)容量大。每個(gè) ZigBee 協(xié)調(diào)器可支持 255 個(gè)設(shè)備，假設(shè)是通過路由器組網(wǎng)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以容納 65000多個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備；網(wǎng)絡(luò)時(shí)延短。Zigbee

11、的響應(yīng)速度較快，一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15ms，節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需30ms，進(jìn)一步節(jié)省了電能；功耗低：在低功耗待機(jī)模式下，兩節(jié)普通5號(hào)電池可使用6-24個(gè)月； 本錢低。近幾年，由于zigbee技術(shù)的開展，國(guó)外CC2430芯片已經(jīng)降到了1美元，國(guó)內(nèi)價(jià)格在20-30元。Zigbee模塊工作于2.4G全球免費(fèi)頻段，所以只需要先期的模塊費(fèi)用，不需要支付持續(xù)使用費(fèi)用；可靠性好,平安性高。Zigbee具有平安可靠的發(fā)送接收機(jī)制，采用AES-128加密算法美國(guó)新加密算法，是目前最好的文本加密算法之一。4電源模塊電源局部可采用SPX1117-3.3作為電平轉(zhuǎn)換芯片，電源電路原理圖如圖4：圖4 電源電路原

12、理圖2. 上位機(jī)超市主機(jī)端系統(tǒng)上位機(jī)端仍用zigbee無線模塊收發(fā)數(shù)據(jù),輸出端與上位機(jī) 即超市的電腦主機(jī)相連。 整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)采用多對(duì)一通訊方式，即數(shù)個(gè)下位機(jī)購(gòu)物車與一個(gè)上位機(jī)進(jìn)行通訊。如果超市規(guī)模較大,購(gòu)物車數(shù)量較多，超市也可設(shè)立多臺(tái)上位機(jī)，每個(gè)上位機(jī)負(fù)責(zé)與一定數(shù)量的購(gòu)物車進(jìn)行通訊。(二) 軟件局部1. 主程序流程圖程序的初始化主要包括觸摸屏的初始化,包括清屏,功能設(shè)置及輸入方式等;定時(shí)器工作方式的設(shè)置用于波特率發(fā)生器;串口工作方式的設(shè)置。主程序流程圖如圖5所示。圖5 主程序流程圖2. 無線傳輸模塊子程序下位機(jī)的無線傳輸模塊主要功能有發(fā)送商品信息查詢或商品排行榜查詢請(qǐng)求、接收商品位置信息或商品排行榜清單，相應(yīng)地，上位機(jī)的無線傳輸模塊主要有接收下位機(jī)的請(qǐng)求和發(fā)送相關(guān)信息的功能。為了防止上位機(jī)出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，下位機(jī)在發(fā)送查詢請(qǐng)求之前，先給上