引言

目前國內外很多大型超市以及商場都是采用的傳統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得十分惱火，也有顧客在排隊結賬時，對無休止的等待產生怨言。智能超市是融合射頻識別技術、計算機通信網絡、數據庫管理技術于一體的現代化超市，具有運轉速率高、風險成本低、管理科學先進、服務品質優(yōu)良等優(yōu)點。智能超市的最大特點是采用射頻識別技術，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賬，再也不用等待了。RFID技術是一種非接觸式的自動識別技術，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據，識別工作由讀寫模塊完成，數據信息通過無線傳輸與數據庫同步，可大大減少人工操作量?；赗FID技術的智能購物車，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、名稱和數量后，貨物入庫。同時閱讀器將入庫商品的信息通過網絡上傳至中心服務器，中心服務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購物車基礎上進行改進，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叫其中閱讀器是和電子標簽、天線組成RFID系統。閱讀器通過天線讀取商品標簽里面存儲的內容，ARM系統根據邏輯運算判斷該卡的合法性，針對不同的設定做出相應的處理和控制，發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機構動作，并且在顯示屏上顯示出商品的價格、生產商、生產日期等信息。無線通信模塊是在ARM系統和超市的總數據庫之間傳輸數據的。比如，當顧客輸入自己想買的商品時，系統就會通過無線通信模塊與超市數據庫進行通信,查詢該商品是否存在。圖1所示為超市的整體場景圖，圖2所示為系統的硬件設計圖。

1.1閱讀器

讀寫器的基本任務是啟動數據載體（電子標簽）與其進行數據交換來實現非接觸的無線通信。

RFID系統的讀寫器可以簡化為三大基本功能模塊：由收發(fā)系統組成的高接口、控制系統和與外界其它設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電利用先進的調制和解調概念，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議，支持ISO14443A的多層應用。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被閱讀器讀?。欢浖苌系臉撕灦际怯性礃撕灒梢灾鲃酉蜷喿x器報告位置。有源是指卡內有電池提供電源，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;無源卡內無電池，它利用波束供電技術將接收到的射頻能量轉化為直流電源為卡內電路供電，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，可廣泛應用于各種場合的短距離無線通信領域。無線通信模塊在這里的作用是查詢和上傳數據，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據傳送給中心服務器，然后中心服務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就是實現智能購物的關鍵，也是基于RFID和ARM系統的智能購物。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，所以又設計了一個基于RFID的系統，因為商品上也貼有無源的RFID電子標簽，當購物車經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,系統會把整體數據傳送到中心服務器，然后中心服務器進行處理和運算，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,不會產生擁擠的現象。

3程序實現

程序設計主要包括數據庫管理程序和讀卡器模塊中的控制程序。

3.1數據庫中的的管理程序

數據庫管理程序主要完成數據庫的建立和對數據庫中數據的查詢、設置。同時要負責接收從讀卡器傳來的數據并進行相應處理操作，數據庫管理程序用C語言編寫。中心服務器的數據庫中建一張表，這張表由商品的價格、生產日期、數量、類型、名稱等字段組成。這張表可以在有權限的條件下進行添加、修改、刪除等操作；查詢則不設權限。讀卡器傳來的數據存放在程序緩沖區(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)中有數據就對數據進行讀取,并經處理后寫人數據庫中。其數據更新流程如圖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ISO/IEC14443A協議與RFID卡進行射頻通信，完成對RFID卡的各種操作。主要由數據發(fā)送、通信握手、數據接收中斷服務、RC522通信、譯碼糾錯、控制觸摸屏顯示以及讀數據，所有控制程序采用C語言實現。

4結語

智能超市是融合射頻識別技術、計算機通信網絡、數據庫管理技術于一體的現代化超市，具有運轉速率高、風險成本低、管理科學先進、服務品質優(yōu)良等優(yōu)點。智能超市的最大特點是采用射頻識別技術，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，標簽能馬上被激活，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技術的智能購物車研究與設計