超市智能购物车自助结算系统设计Word格式文档下载.docx

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学院：

****专业班级：

****学号：

****学生姓名：

谷杨

指导教师：

****（讲师）

2019年05月

摘要

随着零售业的迅速发展，超市的规模也在随之不断地扩大，商品品类不断增加，收银台和营业员的数量却有限，这就势必造成了超市顾客结账时的排队现象。

为此，开发一种成本低，结构简单，便于部署的新型自助超市结算装置和系统，对我国零售业自动化有着重大的推进作用。

本课题以大型商超内公共WiFi和PC机为基础，设计一款超市智能购物车自助结算系统。

该自助结算装置固定在超市购物车上，以单片机为中央处理器，通过RFID技术识读取商品信息，并通过WiFi无线传输技术与收银主机进行通信，获取商品详细信息并显示在液晶显示屏上，从而使得顾客能够获取放入购物车中的商品名称和价格。

当购物车进入收款通道时，超市收款机通过RFID技术，识别购物车上的结算装置，该装置通过WiFi将商品相关信息传输到超市的收银主机上，收银主机进行结算、收款，并形成销售记录。

该系统实现了识读商品，显示商品信息，传输商品信息和生成销售记录等功能，基本完成了课题设计要求。

该系统相对于传统的自助收银系统，有着结构简单，价格低廉的优势，且充分地利用了超市的WiFi路由器和收银机等现有设施，具有广阔的应用空间。

关键词：

自助收银 智能购物车 Arduino WiFi RFID

II

Abstract

Astheretailindustrygrows,thesizeofthesupermarketsaregettinglargerandthevariationofcommoditiesarealsogrowinguprapidly.However,thequantityofcourierandclerksarestilllimited,whichwilldefinitelycausequeueingphenomenon.Thus,developingalow-cost,simplyconstructed,easy-to-deploynewsupermarketself-servicecheckoutsystemwouldgreatlyboosttheautomationlevelofretailindustryofChina.

Thisaimofthesubjectistodesignasupermarketsmartshoppingcartself-servicechecking-outsystem.Thissystemismountedonshoppingcarts,usingmicroprocessorasitscentralprocessingunit,readcommodityinformationbyRFIDtechnologyandcommunicatewithcashregisterwithWiFitechnologyinordertogetdetailedcommodityinformationanddisplayitonLCD,socustomersareabletoknowthenameandpriceofcommoditiesputintheshoppingcart.Whenshoppingcartisbeingpushintothecheckingoutalley,cashregisterwillidentifythedeviceontheshoppingcartandthedevicewillsendcommodityinformationtocashregister,cashregisterwillthencheckoutandgeneratesellinglog.Thissystemiscapabletoidentifycommodities,displaycommodityinformation,sendingcommodityinformationandgeneratingsellinglog,whichbasicallymeedtherequirementofthesubject.

Comparedtolegacyself-servicecheckoutsystem,thissystemissimplyconstructedandlowcost,andalsomadefulluseofalreadyexistedinfastructuresuchasWifirouterandcashregister,whichcouldhaveaverywideusagerange.

Keywords:

Intelligent Shopping Cart Arduino WiFi RFID

沈阳工业大学本科生毕业设计

目 录

71

摘要 I

ABSTRACT II

第1章绪论 4

1.1课程研究的目的、意义及发展现状 4

1.1.1课程研究的目的与意义 5

1.1.2国内外研究现状 5

1.2课题研究内容和预期目标 6

第2章总体设计方案 6

2.1设计方案概述 6

2.2设计方案选定 7

2.2.1中央处理装置选型 7

2.2.2商品识别方案选定 9

2.2.3无线通信技术选定 11

2.2.4显示装置选定 12

2.2.5键盘 12

第3章硬件设计 14

3.1单片机 14

3.3RFID读取装置 14

3.3.1SPI总线技术简介 15

3.3.2稳定性问题及解决措施 16

3.3.3MifareClassic卡数据结构 17

3.4显示屏 17

3.5WIFI通信模块 19

3.6键盘 19

3.6.1矩阵扫描技术简介 19

3.7协议转换器 20

第4章软件设计 21

4.1软件总体流程 21

4.2下位机软件设计-初始化部分 23

4.2.1Arduino程序设计概述 24

4.2.2Arduino串口初始化 24

4.2.3ArduinoSPI初始化 25

4.2.4ArduinoI/O操作 25

4.3下位机软件设计-显示部分 26

4.4下位机软件设计-RFID 27

4.4.1卡片数据写入 28

4.4.2卡片数据加密 28

4.5下位机软件设计-WIFI 29

4.5.1Arduino串口通信概述 30

4.6下位机软件设计-键盘 30

4.7下位机软件设计-数据处理 31

4.8上位机软件设计 32

4.8.1串口通信问题及解决方案 33

第5章调试 34

5.1硬件部分调试 34

5.2软件部分调试 34

第6章结论 37

参考文献 38

致谢 41

附录A：

下位机程序源代码 42

附录B：

上位机程序源代码 59

附录C：

卡片写入程序源代码 67

第1章绪论

1.1课程研究的目的、意义及发展现状

1.1.1课程研究的目的与意义

随着人们生活水平的逐渐提高，超市已经成为人们生活中不可或缺的购物场所，而各种涵盖大量商品品类的大型、特大型连锁商超也如雨后春笋般不断涌现。

但与此同时，随着超市规模不断扩大，经营的商品品类不断增多，收款台和营业员的数量却有限，这就势必造成了超市顾客结账时的排队现象，且超市规模和顾客访问量越大，排队问题就越突出。

1988年某调研显示，美国人一生中在排队上消耗的时间长达5年，即约43800个小时[1]。

长时间的排队等待是对顾客时间的一种浪费，也是造成顾客购物满意度下降的一个重要原因。

超市自助结算系统便是为解决这种排队问题而提出的解决方案。

它是集计算机，网络技术和传感器技术等于一体的产物，它能够在顾客的操作下，识别购买的商品，并通过现金，储值卡，网络支付等支付方式，完成结账流程，从而避免了顾客在收银台前逐个排队结账，节约了顾客的排队时间。

实际调查表明，部署自助收银系统，有助于减短顾客结账时间，并提高顾客满意度。

1.1.2国内外研究现状

目前国外的自助收银系统已经相对普及，且用户接受程度较高。

NCR公司（主营产品为自助收银系统，ATM机等金融设备）在2013年进行的一项调研结果显示，全球自助收银终端总量已经达到约19.1万台，大多数设备集中在美国等发达国家；

在2803名参与调查的消费者之中，有90%使用过自助收银系统，其中42%的人群表示因为其便利性，会经常使用自助收银系统[2]。

此外，国外的部分研究还指明了现有自助收银系统的不足之处，如难以防控偷盗和利用系统漏洞等违法行为[3]，以及不便残障人士使用等[4]。

鉴于上述现状，国外对自助收银系统的研究已经转向新兴技术领域，旨在在现有的自助收银结算系统之上，利用各类新兴技术，解决现有自助收银系统的各种不足之处，进一步减少人机交互，缩短结算流程，最终实现顾客无感，即自动化程度达到完全不需要顾客参与到结算过程之中。

亚马逊公司在美国多个城市试点的AmazonGo自助结算超市便是大量新兴技术用于自助结算领域

的体现：

利用机器视觉和深度学习技术，自动识别顾客人体特征，并以此作为收款依据；

利用电子围栏技术，自动确认商品是否已被带离超市；

利用网络支付技术，在顾客带着商品离开超市时自动进行网络支付[5]。

这些高新技术的运用，使得在AmazonGo商店购物的顾客完全不需要参与到结算流程之中，顾客将商品带离超市，便能够通过网络自动完成商品支付流程。

与之形成鲜明对比的是，自助收银系统在国内的应用极为匮乏。

国内曾就这一现象进行研究，发现阻碍自助收银系统普及的原因有三：

一、中小型商超缺乏部署自助收银系统的动力[6]，在人工收银能够完成收银任务的情况下，普遍认为增设自动收银系统没有必要；

二、现有的自助收银系统价格过高，结构复杂，中小型商超难以承担购置和维护成本。

以NCR公司的FastlaneSelfServCheckoutR6L自助收银系统为例，整机由中高性能计算机，触控屏，钞票清点和假币鉴别系统，硬币/纸币找零系统，无线支付系统，条码扫描系统组成[7]，售价达上万美元，极高的增设成本无疑给大量的中型商超带来了巨大的壁垒。

三、自助收银系统难以防控偷盗和利用系统漏洞等问题[8]。

与此同时，国内也有着针对降低自助收银系统部署成本的有关研究，如利用手机APP下单，二维码取货等低成本自助收银解决方案[9]；

同时，成本较低的超市自助扫码商品信息查询机已经在一部分大型超市得到应用。

如果能吸取