平板電腦智能收銀秤系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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張?jiān)迹i森，張 浩
（大連理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，遼寧 大連 116023）
摘要：針對當(dāng)前獨(dú)立門店銷售和倉儲管理系統(tǒng)落后的問題，基于低成本的STM32F030RC和Android平板電腦設(shè)計(jì)了可聯(lián)網(wǎng)的一體化智能收銀秤系統(tǒng)，具備稱重、收銀、銷存管理、無線聯(lián)網(wǎng)、會員＆手機(jī)支付、不間斷電源等功能，具有良好的發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞：收銀秤；Android平板電腦；STM32F030RC;設(shè)計(jì)中圖分類號：TP273
0 引言
隨著連鎖社區(qū)農(nóng)蔬產(chǎn)品商店的逐漸普及，獨(dú)立門店的銷存系統(tǒng)蘊(yùn)藏了巨大的商機(jī)。傳統(tǒng)銷售系統(tǒng)采用稱重、計(jì)價和收銀分開的方式，銷售系統(tǒng)操作體驗(yàn)差，不能聯(lián)網(wǎng)。隨著電子技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，具備稱重、收銀、銷存管理、無線聯(lián)網(wǎng)、會員＆手機(jī)支付、不間斷電源等功能的一體化收銀秤系統(tǒng)已經(jīng)成為了未來的發(fā)展方向。因此，本文設(shè)計(jì)了基于低成本的STM32F030RC和Android的智能收銀秤系統(tǒng)，系統(tǒng)集成度高、工作穩(wěn)定，具有廣闊的發(fā)展前景門。
1 智能收銀秤系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)集成了商品稱重、條形碼掃描、會員卡系統(tǒng)、小票打印、錢箱和不間斷電源等功能，采用An—droid平板電腦作為上位機(jī)和交互設(shè)備，提供了良好的交互體驗(yàn)，并可以通過無線網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)便捷的網(wǎng)絡(luò)化銷存管理。系統(tǒng)主要分為4個部分：稱重系統(tǒng)、主控系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)和Android平板電腦。智能收銀秤系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。
2 智能收銀秤系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2.1 稱重系統(tǒng)
稱重系統(tǒng)基于低功耗STC15 L2K60S2和ADS1230設(shè)計(jì)，無需外部復(fù)位和晶振電路，可以得到穩(wěn)定準(zhǔn)確的稱重結(jié)果。圖2為AD轉(zhuǎn)換電路，使用單臂橋式稱重傳感器，由ADS1230進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，可以獲得20位稱重采樣值，其中無噪聲計(jì)數(shù)值為34 604，遠(yuǎn)大于計(jì)價秤3 000的檢定分度值。
2.2主控電路
主控電路主要接收稱重、刷卡器、掃描槍等外設(shè)數(shù)據(jù)，給打印機(jī)等外設(shè)發(fā)送數(shù)據(jù)，以及和平板電腦進(jìn)行通訊，數(shù)據(jù)的通訊通過USART串口實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)選用STM32F030RC作為主控系統(tǒng)的微處理器，該芯片可以提供高達(dá)6個USART串口，從而滿足系統(tǒng)的通訊需求。圖3為STM32F030RC最小系統(tǒng)電路原理圖。
2.3 電池管理系統(tǒng)
通過一個良好的電池管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)良好穩(wěn)定的供電，延長電池的使用壽命。本系統(tǒng)選用了低成本的STC15W401AS作為電池管理的微處理器。
3軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的核心部分是稱重?cái)?shù)據(jù)的處理和主控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收發(fā)。
3.1 優(yōu)化的滑動濾波算法
本系統(tǒng)采用的優(yōu)化滑動濾波算法在計(jì)算時考慮了稱重?cái)?shù)據(jù)的變化方向，有選擇地剔除粗大數(shù)據(jù)，從而能夠更好地平抑干擾，并避免了傳統(tǒng)滑動濾波算法響應(yīng)慢的缺點(diǎn)。
優(yōu)化的滑動濾波處理算法如圖4所示，Q{5]為緩存隊(duì)列，首先對隊(duì)列中原來的數(shù)據(jù)進(jìn)行判定，如果全部為嚴(yán)格升序，則使標(biāo)志位F=l;嚴(yán)格降序，則使標(biāo)志位F=255；存在升降的情況，則認(rèn)為是無序，并使標(biāo)志位F=0。每次取回新的AD轉(zhuǎn)換值后，用新值P{j}和隊(duì)列中數(shù)據(jù)均值Q r進(jìn)行比較，如果新值大于均值且F=1，則認(rèn)為新值方向和原隊(duì)列數(shù)據(jù)相同，剔除隊(duì)列中最小數(shù)據(jù)，將新值壓入隊(duì)列，求新的隊(duì)列數(shù)據(jù)均值，并作為稱重結(jié)果輸出；如果新值小于均值且F=255，則認(rèn)為新值方向和原隊(duì)列數(shù)據(jù)相同，剔除隊(duì)列中最大數(shù)據(jù)，將新值壓人隊(duì)列，求新的隊(duì)列數(shù)據(jù)均值，并作為稱重結(jié)果輸出；如果隊(duì)列中原數(shù)據(jù)為無序，或者新值和原隊(duì)列數(shù)據(jù)的方向不一致，則采用剔除隊(duì)列最大值和最小值，壓入剩余數(shù)據(jù)的均值，再壓入新值，求新的隊(duì)列數(shù)據(jù)均值，并作為稱重結(jié)果輸出。
3.2 多級緩沖機(jī)制
在數(shù)據(jù)收發(fā)的處理中，設(shè)計(jì)了多級緩存，從原理上避免了發(fā)送和接收的沖突，防止發(fā)送數(shù)據(jù)時接收數(shù)據(jù)發(fā)生改變造成的數(shù)據(jù)錯誤，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。接收二級緩存配置如圖5所示。
4測試
測試是一個系統(tǒng)能夠穩(wěn)定工作的重要前提之一，對智能收銀秤系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)功能的測試，Android收銀秤系統(tǒng)界面如圖6所示，稱重功能的測試數(shù)據(jù)見表1。由表1中的測試數(shù)據(jù)可以看出，系統(tǒng)的稱重結(jié)果比較穩(wěn)定和準(zhǔn)確，能夠滿足智能收銀秤的系統(tǒng)要求。
5 結(jié)語
本文針對小門店的銷存管理問題，設(shè)計(jì)了基于STM32的Android智能收銀秤系統(tǒng)，集成了商品稱重、條形碼掃描、會員卡系統(tǒng)、小票打印、錢箱、不間斷電源等功能。采用Android平板電腦作為上位機(jī)和交互設(shè)備，提供了良好的交互體驗(yàn)，并可以通過無線網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)便捷的網(wǎng)絡(luò)化銷存管理，具有極大的使用價值和良好的市場前景。
