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| 智能防爆電子秤的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) | 2020-01-10 |
| 摘要：文章結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)了一款智能電子秤系統(tǒng)。系統(tǒng)以智能電子秤采集終端，將商品訂單、客戶信息等上傳給服務(wù)器。服務(wù)器接收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行解析，反饋產(chǎn)品溯源數(shù)據(jù)給顧客并完成掃碼支付。該系統(tǒng)不僅可以精準(zhǔn)稱重，還具備網(wǎng)絡(luò)支付、數(shù)據(jù)分析、產(chǎn)品溯源等功能，從而為政府監(jiān)管部門、從業(yè)人員甚至下游供應(yīng)商提供可靠的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)環(huán)節(jié)的信息。 1系統(tǒng)概述 現(xiàn)在是萬眾創(chuàng)新的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，無論是國家的政策方針還是產(chǎn)業(yè)環(huán)境，都將“互聯(lián)網(wǎng)+”提到了很高的層次，并且國內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)及有線網(wǎng)絡(luò)的普及率很高，為傳統(tǒng)行業(yè)的升級(jí)改造提供了良好的基礎(chǔ)設(shè)施。我國是人口大國，衣食住行需求和消耗量巨大，如何有效地管理和控制農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)、銷售過程，對(duì)提升效率具有舉足輕重的作用和意義。而當(dāng)下農(nóng)產(chǎn)品的銷售主要采用稱重計(jì)價(jià)的方式進(jìn)行，不具備聯(lián)網(wǎng)功能，無法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)快捷支付；不具備產(chǎn)品進(jìn)銷存儲(chǔ)功能、無法溯源；不具有數(shù)據(jù)分析能力，市場(chǎng)監(jiān)管難度大。為了解決以上問題，結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，本文設(shè)計(jì)了一款智能稱重系統(tǒng)。本系統(tǒng)以智能防爆電子秤為數(shù)據(jù)采集終端，將商品訂單、客戶信息等上傳給服務(wù)器。服務(wù)器接收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行解析，將解析后的支付鏈接返還給硬件層，讓顧客實(shí)現(xiàn)掃碼支付，并從數(shù)據(jù)庫里讀取溯源數(shù)據(jù)反饋給顧客。運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)為監(jiān)管部門、從業(yè)人員、下游供應(yīng)商提供可靠的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)環(huán)節(jié)的信息共享。 2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及關(guān)鍵技術(shù) 2.1智能防爆電子秤稱重模塊 防爆電子秤的發(fā)展經(jīng)歷了模擬指針式、數(shù)字式和微電子式三個(gè)階段。隨著電子技術(shù)，移動(dòng)互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，防爆電子秤慢慢向小型化、稱重模塊化、集成化、智能化方向發(fā)展。本智能防爆電子秤具體功能結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括高性能微處理器、液晶顯示稱重模塊、矩陣鍵盤、重量采集稱重模塊以及無線通信稱重模塊。 微處理器采用低功耗高性能的STM32F103ZET6芯片，時(shí)鐘頻率可達(dá)到72MHz；基本型時(shí)鐘頻率為36MHz，內(nèi)置32K到128K的閃存，功耗為36mA。 屏顯示稱重模塊采用7寸液晶電容屏，最多五點(diǎn)同時(shí)觸摸，分辨率為864×480，確保二維碼無缺顯示，LCD接口為并行24位RGB接口?？刂破鳛镾SD1963，內(nèi)部集成有1215KB的幀緩沖器，支持864X480像素點(diǎn)的24位真彩色圖片的顯示。 矩陣鍵盤用來接收價(jià)格、重量，清零，去皮重，稱量，度值，零點(diǎn)自動(dòng)跟蹤，自動(dòng)累計(jì)，欠電壓指示等數(shù)據(jù)和指令的輸入。 無線通信稱重模塊采用SIMCOM公司的工業(yè)級(jí)雙頻GSM/GPRS稱重模塊，工作頻段雙頻：900/1800MHz，可以低功耗實(shí)現(xiàn)語音、SMS、數(shù)據(jù)和傳真信息的傳輸。支持RS232串口和LVTTL串口，并帶硬件流控制，支持5～24V的超寬工作范圍，使得本稱重模塊可以非常方便地與MCU進(jìn)行連接。 重量采集稱重模塊作為本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集終端，是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。主要涉及以下兩個(gè)功能： （1）精確稱重。該稱重模塊主要由傳感器放大電路AD轉(zhuǎn)換電路組成。選用電阻應(yīng)變式傳感器，采用線路補(bǔ)償?shù)姆绞絹肀苊庹`差，穩(wěn)定性高。放大電路由高精度低漂移運(yùn)算放大器構(gòu)成差動(dòng)放大器，AD轉(zhuǎn)換部分選用24位高精度HX711稱重模塊處理模擬信號(hào)。 （2）安全數(shù)據(jù)傳輸。向數(shù)據(jù)庫上傳數(shù)據(jù)時(shí)，采用WIFI、LORA、GPRS等安全可靠的無線通信技術(shù)，確保數(shù)據(jù)傳輸過程中不會(huì)被截獲破解。數(shù)據(jù)傳輸采用PGP（Pretty Good Privacy）技術(shù)。PGP采用了一種RSA和傳統(tǒng)加密的雜合算法，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?br>2.2服務(wù)器平臺(tái) 服務(wù)器采用分布式集群設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)拆分，應(yīng)用服務(wù)和數(shù)據(jù)服務(wù)分離，負(fù)載均衡，反向代理和CDN，保證了大量用戶的使用，限度地提高了系統(tǒng)整體的運(yùn)行速率。使用抽樣分析，數(shù)據(jù)區(qū)間對(duì)比和對(duì)比分析模型曲線類型分析。 3智能電子稱重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 3.1主控稱重模塊設(shè)計(jì) 控制稱重模塊選用STM32F103ZET6作為主處理器，電路設(shè)計(jì)加入了防干擾電路，可起到防靜電、濾除雜波的作用。 3.2稱重模塊設(shè)計(jì) 該稱重模塊主要由傳感器、放大電路，AD轉(zhuǎn)換電路組成。放大電路采用專用儀表放大器，如圖2所示為用INA128儀用儀表放大器來實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大。 AD轉(zhuǎn)換部分選用24位高精度HX711芯片來進(jìn)行對(duì)模擬信號(hào)的處理。稱重模塊可選增益為32、64、128，片內(nèi)穩(wěn)壓電路可直接向外部傳感器和芯片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器提供電源，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器無需任何外接器件：芯片內(nèi)寄存器無需編程，可選擇10Hz或80Hz的輸出數(shù)據(jù)速率，同步抑制50Hz和60Hz的電源干擾。MCU驅(qū)動(dòng)該稱重模塊時(shí)選用128增益，利用軟件程序?yàn)V去不穩(wěn)定數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)高精度精準(zhǔn)測(cè)量。 3.3數(shù)據(jù)傳輸稱重模塊設(shè)計(jì) 無線通信稱重模塊采用穩(wěn)定的SIM 900A稱重模塊，處理器通過向SIM900A稱重模塊發(fā)送AT命令使稱重模塊工作。SIM900A稱重模塊與服務(wù)器建立連接，向服務(wù)器發(fā)送價(jià)格、商戶信息等數(shù)據(jù)。為了保證數(shù)據(jù)傳輸過程中的安全可靠性，防止丟包，發(fā)送數(shù)據(jù)包的方式遵循HTTP通信協(xié)議。 使用TCP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)從A端傳到B端后，B端會(huì)發(fā)送一個(gè)確認(rèn)包（ACK包）給A端，告知A端數(shù)據(jù)已收到而UDP協(xié)議沒有確認(rèn)機(jī)制，因此與服務(wù)器的通信采用TCP通信協(xié)議。為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)效性，處理器將定時(shí)掃描是否有數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，保證數(shù)據(jù)能夠即時(shí)被接收處理。 3.4系統(tǒng)服務(wù)器平臺(tái)設(shè)計(jì) 集貿(mào)超市數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)需要滿足追溯數(shù)據(jù)信息的儲(chǔ)存、查詢以及用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫的日常管理工作，因而整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和分析模型設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。 3.4.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫采用關(guān)系型數(shù)據(jù)表，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，用最少的資源實(shí)現(xiàn)的效果。摘要包括商戶表Users、商品信息表Products、供應(yīng)商表Sellers、商品銷售表Sales。系統(tǒng)設(shè)置管理員用戶和普通用戶登陸兩種模式。其中，管理員用戶登錄模式具備了普通用戶沒有的“用戶信息管理”功能，以提高系統(tǒng)信息的安全性。該管理系統(tǒng)的界面主要包括系統(tǒng)的登陸界面、系統(tǒng)主界面、管理員界面、商品入庫信息管理界面、商品銷售信息管理界面。其中，系統(tǒng)主界面提供了對(duì)所有系統(tǒng)功能的導(dǎo)航作用，主要包括賣家信息管理、入場(chǎng)信息管理、檢驗(yàn)檢疫信息管理、商品信息管理、消費(fèi)者信息管理以及系統(tǒng)管理稱重模塊；管理員界面主要實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶信息的管理，包括查詢、增加、修改、刪除功能；商品入庫信息管理界面實(shí)現(xiàn)商品入庫登記及信息查詢功能；商品銷售信息管理界面實(shí)現(xiàn)食品的銷售信息登記及查詢功能。 3.4.2數(shù)據(jù)分析模型的設(shè)計(jì) 因MongoDB具有精簡(jiǎn)數(shù)據(jù)庫，將盡可能多的操作交給客戶端，地利用內(nèi)存資源用作緩存來換取性能的功能，因此本系統(tǒng)使用了MongoDB數(shù)據(jù)庫。MongoDB采用的是NoSQL的設(shè)計(jì)方式，對(duì)集合中的文檔進(jìn)行動(dòng)態(tài)追加，在創(chuàng)建集合之初不會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)類型進(jìn)行限定，任何文檔都可以加到任何集合中去，增加了數(shù)據(jù)的操作靈活。系統(tǒng)采用抽樣分析模型、數(shù)據(jù)區(qū)間對(duì)比分析模型來對(duì)大量用戶及產(chǎn)品數(shù)據(jù)的進(jìn)行分析。 4結(jié)論 在國家提倡用科技改善民生的發(fā)展要求下，設(shè)計(jì)一種高效、快捷、精準(zhǔn)的智能稱重系統(tǒng)是當(dāng)代大學(xué)生的責(zé)任和義務(wù)。本文設(shè)計(jì)的智能稱重系統(tǒng)通過終端、服務(wù)器、互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成了物與物、物與人的萬物互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)支付、數(shù)據(jù)分析、產(chǎn)品溯源等功能，從而為監(jiān)管部門、從業(yè)人員甚至下游供應(yīng)商提供可靠的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析，同時(shí)為政府提供決策依據(jù)、為農(nóng)民種植，養(yǎng)殖提供指導(dǎo)。 | |
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