引言

目前國內(nèi)外很多大型超市以及商場都是采用的傳統(tǒng)的購物方式和條碼掃描，這種流程工作下來既費人力又費物力。在人多擁擠的情況下，很多顧客找不到自己想要的物品就表現(xiàn)得十分惱火，也有顧客在排隊結(jié)賬時，對無休止的等待產(chǎn)生怨言。智能超市是融合射頻識別技術(shù)、計算機通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)于一體的現(xiàn)代化超市，具有運轉(zhuǎn)速率高、風(fēng)險成本低、管理科學(xué)先進、服務(wù)品質(zhì)優(yōu)良等優(yōu)點。智能超市的最大特點是采用射頻識別技術(shù)，不需要人工對每件商品進行條碼掃描,這樣可以節(jié)約大量的人力和物力，提高效率，避免超市出口處長長的隊伍?；赗FID(RadioFrequencyIdentification)技術(shù)的智能購物車既能解決顧客找不到商品的問題，又能夠在擁擠的超市輕松結(jié)賬，再也不用等待了。RFID技術(shù)是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，主要由讀卡器和射頻標簽組成,它通過射頻信號自動識別單個或多個目標對象并獲取標簽數(shù)據(jù)，識別工作由讀寫模塊完成，數(shù)據(jù)信息通過無線傳輸與數(shù)據(jù)庫同步，可大大減少人工操作量?；赗FID技術(shù)的智能購物車，既能節(jié)約顧客的購物時間，又能節(jié)省超市的人力和物力,還在很大程度上滿足用戶和商家本身，從而為大家?guī)砹朔奖恪?

1系統(tǒng)工作原理

超市所有的供貨商都必須為每件貨物貼上RFID標簽,然后在將貨物送至倉庫之前，在貨物檢測區(qū)域稍作停留，待閱讀器檢測完貨物的類型、名稱和數(shù)量后，貨物入庫。同時閱讀器將入庫商品的信息通過網(wǎng)絡(luò)上傳至中心服務(wù)器，中心服務(wù)器進行商品信息的更新。商品入庫以后，可以由檢驗人員對貨物進行檢驗，然后再調(diào)整商品信息。商品上了智能貨架以后,顧客就可以推著智能購物車進行購物了。智能購物車是一個在傳統(tǒng)購物車基礎(chǔ)上進行改進，集閱讀器模塊、無線通信模塊、觸摸屏及ARM芯片為一體的嵌入式系統(tǒng)叫其中閱讀器是和電子標簽、天線組成RFID系統(tǒng)。閱讀器通過天線讀取商品標簽里面存儲的內(nèi)容，ARM系統(tǒng)根據(jù)邏輯運算判斷該卡的合法性，針對不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機構(gòu)動作，并且在顯示屏上顯示出商品的價格、生產(chǎn)商、生產(chǎn)日期等信息。無線通信模塊是在ARM系統(tǒng)和超市的總數(shù)據(jù)庫之間傳輸數(shù)據(jù)的。比如，當顧客輸入自己想買的商品時，系統(tǒng)就會通過無線通信模塊與超市數(shù)據(jù)庫進行通信,查詢該商品是否存在。圖1所示為超市的整體場景圖，圖2所示為系統(tǒng)的硬件設(shè)計圖。

1.1閱讀器

讀寫器的基本任務(wù)是啟動數(shù)據(jù)載體（電子標簽）與其進行數(shù)據(jù)交換來實現(xiàn)非接觸的無線通信。

RFID系統(tǒng)的讀寫器可以簡化為三大基本功能模塊：由收發(fā)系統(tǒng)組成的高接口、控制系統(tǒng)和與外界其它設(shè)備通信用的各種標準接口。本課題閱讀器射頻讀寫芯片，采用RC522電利用先進的調(diào)制和解調(diào)概念，完全集成了在13.56MHz下所有類型的被動非接觸式通信方式和協(xié)議，支持ISO14443A的多層應(yīng)用。它負責接收主控ARM的控制信息并完成與RFID標簽的通信操作，而為了發(fā)送、接收穩(wěn)定的高頻信號，射頻讀寫芯片要通過高頻濾波電路與天線部分連接。

1.2電子標簽

在商品上貼的標簽和在智能貨架貼的標簽是不一樣的,商品上的標簽是無源的，它們只能在有效范圍內(nèi)被閱讀器讀取；而貨架上的標簽都是有源標簽，可以主動向閱讀器報告位置。有源是指卡內(nèi)有電池提供電源，其作用距離較遠，但壽命有限、體積較大、成本高，且不適合在惡劣環(huán)境下工作;無源卡內(nèi)無電池，它利用波束供電技術(shù)將接收到的射頻能量轉(zhuǎn)化為直流電源為卡內(nèi)電路供電，其作用距離相對有源卡短，但壽命長且對工作環(huán)境要求不高。

1.3ARM芯片

本課題采用的是三星公司的S3C2410,S3C2410處理器是Samsung公司基于ARM公司的ARM920T處理器核，采用FBGA封裝，采用0.18um制造工藝的32位微控制器。主要是對觸摸屏、無線通信模塊、射頻讀寫芯片進行收發(fā)控制操作。

1.4無線通信模塊

采用LSDRF4310N01,它是基于T1射頻集成芯片CC1101的射頻模塊，是一種高性能射頻收發(fā)器，可廣泛應(yīng)用于各種場合的短距離無線通信領(lǐng)域。無線通信模塊在這里的作用是查詢和上傳數(shù)據(jù)，顧客可以通過智能購物車查詢要買東西的地點，以及它的各種指標都是通過無線通信模塊把數(shù)據(jù)傳送給中心服務(wù)器，然后中心服務(wù)器再反饋信息給顧客,這樣就方便多了。

1.5觸摸屏

本課題采用電容式觸摸屏，它是利用人體的電流感應(yīng)進行工作的當手指觸摸在金屬層上時，由于人體電場，用戶和觸摸屏表面形成以一個耦合電容，對于高頻電流來說，電容是直接導(dǎo)體，于是手指從接觸點吸走一個很小的電流。這個電流分從觸摸屏的四角上的電極中流出，并且流經(jīng)這四個電極的電流與手指到四角的距離成正比，控制器通過對這四個電流比例的精確計算，得出觸摸點的位置。

2系統(tǒng)工作流程圖

2.1商品查詢

我們走進超市，首先要取得智能購物車，然后進行愉快的購物時間。智能購物車上的一個嵌入式系統(tǒng)就是實現(xiàn)智能購物的關(guān)鍵，也是基于RFID和ARM系統(tǒng)的智能購物。我們在利用智能購物車進行物品查詢時，其嵌入式工作流程如圖3所示。

2.2尋找已查詢并存在的商品

我們在大致找到物品的位置后，還不是很準確，所以又設(shè)計了一個基于RFID的系統(tǒng)，因為商品上也貼有無源的RFID電子標簽，當購物車經(jīng)過剛才輸入的商品時，購物車就會有提示，并發(fā)出吱吱的聲音，提醒商品已找到。其尋物流程圖如圖4所示。

智能購物車還能進行商品的價格運算，當所找到的商品都放進購物車里，屏幕上會顯示是否購物完畢，如果點擊是,系統(tǒng)會把整體數(shù)據(jù)傳送到中心服務(wù)器，然后中心服務(wù)器進行處理和運算，把總價格反饋到屏幕上，這樣就減小了柜臺上的工作量，只需付錢就可以，再也不必排隊掃描商品然后付錢,不會產(chǎn)生擁擠的現(xiàn)象。

3程序?qū)崿F(xiàn)

程序設(shè)計主要包括數(shù)據(jù)庫管理程序和讀卡器模塊中的控制程序。

3.1數(shù)據(jù)庫中的的管理程序

數(shù)據(jù)庫管理程序主要完成數(shù)據(jù)庫的建立和對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的查詢、設(shè)置。同時要負責接收從讀卡器傳來的數(shù)據(jù)并進行相應(yīng)處理操作，數(shù)據(jù)庫管理程序用C語言編寫。中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中建一張表，這張表由商品的價格、生產(chǎn)日期、數(shù)量、類型、名稱等字段組成。這張表可以在有權(quán)限的條件下進行添加、修改、刪除等操作；查詢則不設(shè)權(quán)限。讀卡器傳來的數(shù)據(jù)存放在程序緩沖區(qū)中，此緩沖區(qū)已在程序初始化時分配。一旦檢測到程序緩沖區(qū)中有數(shù)據(jù)就對數(shù)據(jù)進行讀取,并經(jīng)處理后寫人數(shù)據(jù)庫中。其數(shù)據(jù)更新流程如圖5所示。

3.2讀卡器中的控制程序

通過對主控ARM的編程，控制射頻讀寫芯片根據(jù)ISO/IEC14443A協(xié)議與RFID卡進行射頻通信，完成對RFID卡的各種操作。主要由數(shù)據(jù)發(fā)送、通信握手、數(shù)據(jù)接收中斷服務(wù)、RC522通信、譯碼糾錯、控制觸摸屏顯示以及讀數(shù)據(jù)，所有控制程序采用C語言實現(xiàn)。

4結(jié)語

智能超市是融合射頻識別技術(shù)、計算機通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)于一體的現(xiàn)代化超市，具有運轉(zhuǎn)速率高、風(fēng)險成本低、管理科學(xué)先進、服務(wù)品質(zhì)優(yōu)良等優(yōu)點。智能超市的最大特點是采用射頻識別技術(shù)，不需人工對每件商品進行條碼掃描，這樣可以節(jié)約大量的人力和物力，提高效率，避免超市出口排長長的隊伍。由于射頻信號能夠穿透衣服等障礙物，這樣還可以防止超市物品被盜。超市的每件商品都貼上電子標簽,標簽內(nèi)存儲的信息包括商品的編碼、價格等。當標簽進入讀寫器的識別范圍內(nèi)，標簽?zāi)荞R上被激活，商品的所有信息都能被讀寫器獲取，然后顯示給顧客和工作人員。讀寫器內(nèi)部采用防碰撞算法，能同時識別多個標簽，并且無遺漏。

20211122_619ba9993da45__基于RFID技術(shù)的智能購物車研究與設(shè)計