| 智能防爆電子秤的設計與實現 | 2020-01-10 |
| 摘要：文章結合互聯網技術設計了一款智能電子秤系統。系統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器。服務器接收到數據后進行解析，反饋產品溯源數據給顧客并完成掃碼支付。該系統不僅可以精準稱重，還具備網絡支付、數據分析、產品溯源等功能，從而為政府監管部門、從業人員甚至下游供應商提供可靠的數據，實現各個環節的信息。 1系統概述 現在是萬眾創新的互聯網時代，無論是國家的政策方針還是產業環境，都將“互聯網+”提到了很高的層次，并且國內無線網絡及有線網絡的普及率很高，為傳統行業的升級改造提供了良好的基礎設施。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產品的生產、銷售過程，對提升效率具有*的作用和意義。而當下農產品的銷售主要采用稱重計價的方式進行，不具備聯網功能，無法實現網絡快捷支付；不具備產品進銷存儲功能、無法溯源；不具有數據分析能力，市場監管難度大。為了解決以上問題，結合“互聯網+”技術，本文設計了一款智能稱重系統。本系統以智能防爆電子秤為數據采集終端，將商品訂單、客戶信息等上傳給服務器。服務器接收到數據后進行解析，將解析后的支付鏈接返還給硬件層，讓顧客實現掃碼支付，并從數據庫里讀取溯源數據反饋給顧客。運用物聯網、大數據分析等技術為監管部門、從業人員、下游供應商提供可靠的數據，實現各個環節的信息共享。 2系統設計方案及關鍵技術 2.1智能防爆電子秤稱重模塊 防爆電子秤的發展經歷了模擬指針式、數字式和微電子式三個階段。隨著電子技術，移動互聯、物聯網的發展，防爆電子秤慢慢向小型化、稱重模塊化、集成化、智能化方向發展。本智能防爆電子秤具體功能結構如圖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，時鐘頻率可達到72MHz；基本型時鐘頻率為36MHz，內置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，最多五點同時觸摸，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。控制器為SSD1963，內部集成有1215KB的幀緩沖器，支持864X480像素點的24位真彩色圖片的顯示。 矩陣鍵盤用來接收價格、重量，清零，去皮重，稱量，度值，零點自動跟蹤，自動累計，欠電壓指示等數據和指令的輸入。 無線通信稱重模塊采用SIMCOM公司的工業級雙頻GSM/GPRS稱重模塊，工作頻段雙頻：900/1800MHz，可以低功耗實現語音、SMS、數據和傳真信息的傳輸。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進行連接。 重量采集稱重模塊作為本系統的數據采集終端，是整個系統的基礎。主要涉及以下兩個功能： （1）精確稱重。該稱重模塊主要由傳感器放大電路AD轉換電路組成。選用電阻應變式傳感器，采用線路補償的方式來避免誤差，穩定性高。放大電路由高精度低漂移運算放大器構成差動放大器，AD轉換部分選用24位高精度HX711稱重模塊處理模擬信號。 （2）安全數據傳輸。向數據庫上傳數據時，采用WIFI、LORA、GPRS等安全可靠的無線通信技術，確保數據傳輸過程中不會被截獲破解。數據傳輸采用PGP（Pretty Good Privacy）技術。PGP采用了一種RSA和傳統加密的雜合算法，保證數據傳輸的安全。 2.2服務器平臺 服務器采用分布式集群設計，實現業務拆分，應用服務和數據服務分離，負載均衡，反向代理和CDN，保證了大量用戶的使用，限度地提高了系統整體的運行速率。使用抽樣分析，數據區間對比和對比分析模型曲線類型分析。 3智能電子稱重系統的設計實現 3.1主控稱重模塊設計 控制稱重模塊選用STM32F103ZET6作為主處理器，電路設計加入了防干擾電路，可起到防靜電、濾除雜波的作用。 3.2稱重模塊設計 該稱重模塊主要由傳感器、放大電路，AD轉換電路組成。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現信號放大。 AD轉換部分選用24位高精度HX711芯片來進行對模擬信號的處理。稱重模塊可選增益為32、64、128，片內穩壓電路可直接向外部傳感器和芯片內A/D轉換器提供電源，片內時鐘振蕩器無需任何外接器件：芯片內寄存器無需編程，可選擇10Hz或80Hz的輸出數據速率，同步抑制50Hz和60Hz的電源干擾。MCU驅動該稱重模塊時選用128增益，利用軟件程序濾去不穩定數據，實現高精度精準測量。 3.3數據傳輸稱重模塊設計 無線通信稱重模塊采用穩定的SIM 900A稱重模塊，處理器通過向SIM900A稱重模塊發送AT命令使稱重模塊工作。SIM900A稱重模塊與服務器建立連接，向服務器發送價格、商戶信息等數據。為了保證數據傳輸過程中的安全可靠性，防止丟包，發送數據包的方式遵循HTTP通信協議。 使用TCP協議傳輸數據，當數據從A端傳到B端后，B端會發送一個確認包（ACK包）給A端，告知A端數據已收到而UDP協議沒有確認機制，因此與服務器的通信采用TCP通信協議。為了保證數據傳輸的時效性，處理器將定時掃描是否有數據進行傳輸，保證數據能夠即時被接收處理。 3.4系統服務器平臺設計 集貿超市數據庫管理系統需要滿足追溯數據信息的儲存、查詢以及用戶對數據庫的日常管理工作，因而整個系統的數據庫設計和分析模型設計兩個部分。 3.4.1數據庫設計 系統數據庫采用關系型數據表，設計簡單，用最少的資源實現的效果。摘要包括商戶表Users、商品信息表Products、供應商表Sellers、商品銷售表Sales。系統設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，以提高系統信息的安全性。該管理系統的界面主要包括系統的登陸界面、系統主界面、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，系統主界面提供了對所有系統功能的導航作用，主要包括賣家信息管理、入場信息管理、檢驗檢疫信息管理、商品信息管理、消費者信息管理以及系統管理稱重模塊；管理員界面主要實現對用戶信息的管理，包括查詢、增加、修改、刪除功能；商品入庫信息管理界面實現商品入庫登記及信息查詢功能；商品銷售信息管理界面實現食品的銷售信息登記及查詢功能。 3.4.2數據分析模型的設計 因MongoDB具有精簡數據庫，將盡可能多的操作交給客戶端，地利用內存資源用作緩存來換取性能的功能，因此本系統使用了MongoDB數據庫。MongoDB采用的是NoSQL的設計方式，對集合中的文檔進行動態追加，在創建集合之初不會對數據類型進行限定，任何文檔都可以加到任何集合中去，增加了數據的操作靈活。系統采用抽樣分析模型、數據區間對比分析模型來對大量用戶及產品數據的進行分析。 4結論 在國家提倡用科技改善民生的發展要求下，設計一種高效、快捷、精準的智能稱重系統是當代大學生的責任和義務。本文設計的智能稱重系統通過終端、服務器、互聯網結合形成了物與物、物與人的萬物互聯，實現了網絡支付、數據分析、產品溯源等功能，從而為監管部門、從業人員甚至下游供應商提供可靠的數據統計、分析，同時為政府提供決策依據、為農民種植，養殖提供指導。 | |
