超市智能购物车自助结算系统设计Word格式文档下载.docx

1、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，

2、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ArduinoWiFiRFIDIIAbstractAs the r

3、etail industry grows, the size of the supermarkets are getting larger and the variation of commodities are also growing up rapidly. However, the quantity of courier and clerks are still limited, which will definitely cause queueing phenomenon. Thus, developing a low-cost, simply constructed, easy-to

4、-deploy new supermarket self-service checkout system would greatly boost the automation level of retail industry of China.This aim of the subject is to design a supermarket smart shopping cart self- service checking-out system. This system is mounted on shopping carts, using microprocessor as its ce

5、ntral processing unit, read commodity information by RFID technology and communicate with cash register with WiFi technology in order to get detailed commodity information and display it on LCD, so customers are able to know the name and price of commodities put in the shopping cart. When shopping c

6、art is being push into the checking out alley, cash register will identify the device on the shopping cart and the device will send commodity information to cash register, cash register will then check out and generate selling log. This system is capable to identify commodities, display commodity in

7、formation, sending commodity information and generating selling log, which basically meed the requirement of the subject.Compared to legacy self-service checkout system, this system is simply constructed and low cost, and also made full use of already existed infastructure such as Wifi router and ca

8、sh register, which could have a very wide usage range.Keywords:IntelligentShoppingCartArduinoWiFiRFID沈阳工业大学本科生毕业设计目录71摘要IABSTRACTII第 1 章 绪论41.1 课程研究的目的、意义及发展现状41.1.1 课程研究的目的与意义51.1.2 国内外研究现状51.2 课题研究内容和预期目标6第 2 章 总体设计方案62.1 设计方案概述62.2 设计方案选定72.2.1 中央处理装置选型72.2.2 商品识别方案选定92.2.3 无线通信技术选定112.2.4 显示装置选定

9、122.2.5 键盘12第 3 章 硬件设计143.1 单片机143.3 RFID 读取装置143.3.1 SPI 总线技术简介153.3.2 稳定性问题及解决措施163.3.3 Mifare Classic 卡数据结构173.4 显示屏173.5 WIFI 通信模块193.6 键盘193.6.1 矩阵扫描技术简介193.7 协议转换器20第 4 章 软件设计214.1 软件总体流程214.2 下位机软件设计-初始化部分234.2.1 Arduino 程序设计概述244.2.2 Arduino 串口初始化244.2.3 Arduino SPI 初始化254.2.4 Arduino I/O 操作

10、254.3 下位机软件设计-显示部分264.4 下位机软件设计-RFID274.4.1 卡片数据写入284.4.2 卡片数据加密284.5 下位机软件设计-WIFI294.5.1 Arduino 串口通信概述304.6 下位机软件设计-键盘304.7 下位机软件设计-数据处理314.8 上位机软件设计324.8.1 串口通信问题及解决方案33第 5 章 调试345.1 硬件部分调试345.2 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

11、.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

12、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

13、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 Amazon Go 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

14、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 Amazon Go 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 Fastlane SelfServ Checkout R6L 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