超市自助购物系统设计原理与实现，软硬件协同

第1章引言

本文档主要内容在于介绍超市自助购物系统的开发背景，设计原理，和具体实现，同时介绍系统使用方法，以期达到完善该系统并推广应用的目的。

本文档的读者对象是应用此系统的超市方，普通购物者也可阅读此文档，但不用关注具体技术细节，只需要了解用户使用方法即可。

§1.2项目背景

每次去超市买东西时，收银台前面长长的队伍是一个让所有人都发愁的问题。收银员已经用最快的速度去刷取物品上的条形码，但结账的整体时间依旧让顾客等得不耐烦……

RFID射频识别技术的高速发展，对于上面所述问题的解决提供了可能性。我们想利用RFID技术的优势，开发一套崭新的超市自助购物系统，大大缩短顾客结款的时间。

第2章系统结构

§2.1系统框架

§2.2购物车模块操作流程

§2.3收银台模块操作流程

§2.4系统特点

当前的超市结算系统主要依靠收银台处扫描商品包装表面的条形码来统计价格。条形码系统的结算速度受到很大的限制，这已经成为当前超市结算系统被消费者诟病的主要原因。相比之下，基于单片机和RMU系列开发板的超市自助购物系统具有很多独特的优势。

2.4.1 等待时间短

当前的超市结算系统完全是在收银台处对商品信息进行统计。超市自助购物系统把这段时间分成了两部分，并且把最耗时间的部分--一件一件扫描购买的商品，转移到购物车上进行。在购物的同时，完成当前车内商品总价的计算。收银台处只需进行结账环节，不用经历扫描条形码的漫长过程。

2.4.2 支付形式多样化

超市自助购物系统有两种支付方式，现金支付和会员卡余额支付。现金支付就是当前超市中普遍采用的方式，支付过程比较麻烦。除此之外，购物者还可以选择会员卡余额支付。只要会员卡账户余额大于本次消费金额，就可以利用余额支付。

2.4.3 完善的会员卡体系

会员卡在超市自助购物系统中发挥着不可替代的作用。会员卡中包括的信息有：会员卡号，会员卡密码，会员卡余额，会员卡积分。

选购好物品进行结算时购物车模块会把本次消费金额写到自己的会员卡中，这个过程中需要会员卡密码。利用会员卡余额支付时也需要会员卡密码。根据每次消费金额计算出本次消费的积分，累加到会员卡积分中。

2.4.4 系统功耗小

购物车模块选取了低功耗的MSP430单片机和RMU900+开发板（配套小功率天线），完全可以利用5V的充电电池做电源。收银台模块接有交流电源，供电比较容易。两部分模块在非工作状态下都可以待机，不向外发射电磁波，节省能源。

第3章技术细节（硬件部分）

§3.1描述各部分技术系统

系统硬件框图如下：

图3.1硬件部分框架

§3.2MSP430 MCU

MCU芯片选择TI公司的MSP430 F169。MSP430 提供两个UART通信模块，LCD显示接口， EEPROM扩展接口，共有6组I/O接口，能够最多支持16个中断源，同时MSP 430 有独特的低功耗模式，可以极大地减小能量消耗。采用官方IAR Embeded Workbench，界面友好，能够极大简化软件设计及调试验证，提高系统鲁棒性。

MSP430 采用3.3V供电，与RMU 900+供电电压相同，异步串行通信部分采用URAT1端口，采用外接晶振，频率为8MHz，波特率设置为57600 bps。

系统采用3级中断：初始上电复位中断，初始上电时，系统检测各模块性能；低功耗唤醒中断，当购物结束后系统进入低功耗模式，新顾客通过按键产生中断，从低功耗模式中唤醒；串口通信接收中断，接收RMU900发送的握手信息及读取到的标签信息。

LCD 显示采用1602液晶显示屏，可以显示2行，每行16个字符（ASIIC码字符）。由于开发时间仓促，LCD功能不够完善。进一步的设计中计划采用12864液晶显示屏或其他大屏幕显示屏。但屏幕过大将会消耗更多电能，在基本设计中，1602液晶可以满足需求。

键盘采用8个独立按键，实际用到3个按键，分别是Wake_up（从低功耗中唤醒按键），Key_start（连接RMU900+，启动购物），Key_stop（结束购物，刷会员卡）。其中Wake_up产生中断。

§3.3读写模块及天线

RFID读写模块分别采用恒睿公司的RMU900+和RMU920。RMU900+在购物车上使用，采用电池供电。RMU900+通过开发板上的UART通信口与MCU通信。RMU920在收银台终端处固定，采用220V交流供电，采用USB与终端PC通信。

购物车上天线采用T3640天线，该天线有效读取距离约为1m，符合购物车要求。终端处天线采用9dbi圆极化天线，功率较大，读取范围可以达到5m。具体天线参数可以参考天线Datasheet。

§3.4存储模块

实际电子标签尽管可以读入许多位，但依照读