江漢大學物理與信息工程學院 黃 榮 秦 工 戢鵬飛 曹 聰 胥 辰 江立超

引言

如今互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展帶動著消費者的支付手段不斷發(fā)展，但是超市收銀模式仍舊單一。為了更好利用互聯(lián)網(wǎng)技術適應當今快速的生活方式，為消費者提供更加自助的收銀方式，通過市場調(diào)查，分析超市人工收銀的利弊。每個大型超市人工收銀通道雖然多，但是速度緩慢，在人流量集中和購物量大的時間段，平均每個人排隊時間高達10分鐘，消費者在排隊過程中容易焦躁，影響購物心情。利用互聯(lián)網(wǎng)的技術、思維和方法，設計出一套超市自助收銀系統(tǒng)，旨在為消費者提供精細服務。該系統(tǒng)憑借其獨特的優(yōu)勢，不僅能改善超市收銀情況還能帶動人員就業(yè)，而且能給消費者提供極大地便利。

目前的超市自助收銀系統(tǒng)的推出主要針對購買少件物品的顧客，通過我們系統(tǒng)的不斷更新，方案不斷優(yōu)化發(fā)展，相信在不久的將來，本系統(tǒng)將能夠達到付款與消磁同步進行，并能針對大量商品用戶，采取更加方便的消磁措施。顧客付完賬即可直接用生成的二維碼掃碼開門離開超市，達到無人收銀的目的，很大程度上提高了消費者付款效率。這一步若得以實現(xiàn)，智能化的超市自助收銀系統(tǒng)將替代人工收銀，這是社會經(jīng)濟與科技相結合發(fā)展的必然趨勢，為消費者購買商品提供更人性化的服務。

1.自助收銀系統(tǒng)的硬件設計與實現(xiàn)

顧客利用自助收銀系統(tǒng)購買商品，需經(jīng)歷進門前掃二維碼下載APP、注冊登錄、挑選商品、掃描商品條形碼自助付款、打印小票等過程。根據(jù)超市自助收銀系統(tǒng)的功能需求，本系統(tǒng)采用STM32F1系列的32位ARM微控制器，該系列芯片是意法半導體（ST）公司出品，其內(nèi)核是Cortex-M3。整個超市自助收銀系統(tǒng)的硬件總體設計框如圖1所示。利用該片內(nèi)的256K的Flash和RAM分別實現(xiàn)控制程序和上萬個商品的PLU信息的儲存，控制ESP8266 wifi模塊進行與服務器之間的無線通訊以及TFT彩屏顯示。利用RS232串口外接打印機和內(nèi)置連續(xù)熱敏打印機接口，利用PS2接口連續(xù)掃描槍等。

圖1 硬件框架圖

2.系統(tǒng)功能和總體架構

按照超市自助收銀系統(tǒng)的功能需求及軟件的特點，本收銀系統(tǒng)劃分為6個功能模塊，每個模塊有多個子模塊，詳細如下：

（1）WIFI模塊

STM單片機控制WIFI模塊與服務器進行通信，獲取訂單信息狀態(tài)，判斷是否給打印機發(fā)送指令。

（2）串口通信模塊

串口通信（USART）模塊是連接PC 端和STM32單片機的通信模塊，USART 是一個雙向收發(fā)模塊，效率高，操作簡單可以實現(xiàn)雙向通信.本系統(tǒng)通過使用 PL2303 使得打印機與STM32F103zet6單片機以及WIFI模塊通信成為可能。

（3）鍵盤掃描模塊

由于系統(tǒng)需要通過按鍵控制一些變量，為了較少 I/O 的占用，因此選用了4*4鍵盤的設計。

（4）液晶顯示模塊

為了構建友好的人機交互界面，用 TFT 彩屏作為系統(tǒng)的顯示模塊。選用的 3.2 寸 TFT 彩屏的分辨率為 320*240，可以滿足常見的各種 UI 界面的設計，使用 ILI9325 作為液晶屏的控制芯片。

（5）熱敏打印機模塊

本系統(tǒng)采用ARM公司最新的Cortex-M3內(nèi)核的STM32為核心控制芯片，通過WIFI模塊與服務器API接口通信，獲取服務器后臺數(shù)據(jù)庫信息，當接收到消費者訂單信息，STM32將會發(fā)送指令給熱敏打印機，打印機會自動打印出購物小票。

（6）基礎數(shù)據(jù)模塊

基礎數(shù)據(jù)模塊包含部門的管理、商品分組管理、商品類別的管理、商品PLU的管理、商品批量添加和更新管理、商品折扣的管理、會員管理和商品庫存管理等。

3.系統(tǒng)的關鍵功能及實現(xiàn)

3.1 商品管理的實現(xiàn)

商品管理包含商品名、商品編碼和商品價格等基本信息的保存修改操作，她是超市自助收銀系統(tǒng)的基礎。對于小型連鎖超市、中小型商場、和大型購物超市，商品管理是一個繁重而復雜的任務。用戶需要將所有商品的條形碼和商品照片錄入到超市自助收銀系統(tǒng)中。

圖2 商品管理數(shù)據(jù)表

3.1.1 商品表的設計

商品表是整個超市自助收銀系統(tǒng)設計的核心與基礎。通過整理實際銷售的業(yè)務，分析各個模塊之間所存儲的數(shù)據(jù)，從而設計出對應的商品表。本系統(tǒng)利用 My SQL搭建了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，并通過 My SQL-Front 軟件對數(shù)據(jù)庫進行界面化管理。本文先對車位預約過程中需涉及的數(shù)據(jù)進行分析歸類；再按照不同類別分別建立多個表格；接著繪制E-R 圖并建立屬性表格；最后利用 MySQL-Front 及數(shù)據(jù)庫語言完成各數(shù)據(jù)表項目的建立根據(jù)超市自助收銀系統(tǒng)的需求，設計的商品管理的數(shù)據(jù)表如圖2。

3.1.2 表現(xiàn)層設計

商品信息界面采用LinearLayout布局，里面包含ScrollView支持垂直滾動。使用Tablelayout類以表格的形式對空間進行管理，有多個行和列，每一行為一個TableRow對象，在TableRow下根據(jù)需要添加子控件標簽或輸入框或單選框下拉框作為列，默認情況下，每個子空間占據(jù)一列。

3.1.3 商品批量增加與更新

針對超市自助收銀系統(tǒng)的商品品種較多的問題，系統(tǒng)設計了商品的品量增加和更新的功能，利用常用的.txt文件保存商品的基本信息，包含商品的條形碼、類別、名稱、價格；同時將商品的圖片命名為相應的PLU編碼圖片，如商品A的PLU編碼為20180509則其圖片名稱為20180509.jpg；把商品信息和相應的圖片存放在目錄下，通過wifi模塊連接服務器，把商品信息同步到系統(tǒng)的商品數(shù)據(jù)目錄下，就可以實現(xiàn)自動導入和更新數(shù)據(jù)。

3.2 APP自助收銀功能的實現(xiàn)

3.2.1 APP界面的調(diào)試

本文選用 java 語言并以 eclipse 作為項目開發(fā)平臺進行預約 App的編程設計。在 eclipse 平臺內(nèi)創(chuàng)建App 項目并完成各項功能編程后，android 平臺App 的運行、調(diào)試及開發(fā)。具體調(diào)試如圖3所示。

圖3 開發(fā)調(diào)試界面

3.2.2 收銀功能的設計

收銀功能是本系統(tǒng)的核心功能。打開手機APP，掃描商品條形碼，STM32F103對條形碼數(shù)據(jù)進行處理，通過ESP8266wifi模塊發(fā)送到服務器端，手機APP的購物車里會出現(xiàn)掃描過的商品，使用者將想要買的商品選中，進行付款，即可達到收銀功能。

4.系統(tǒng)的測試與分析

4.1 模塊響應效果測試

由于超市自助收銀系統(tǒng)是利用STM32控制ESP8266wifi模塊，與服務器之間進行無線網(wǎng)通訊，所以響應時間會有所延遲，商品批量刷新表和手機APP購物車刷新情況也可能會出現(xiàn)延遲現(xiàn)象，所以，筆者對超市自助收銀系統(tǒng)進行了響應時間測試。每個操作分別在100、1000、10000個商品分別進行30次的操作，取其平均響應時間，結果見表1。

從測試結果可知，由于響應過程需要外部串口通信，所以當批量商品進行刷新時，響應時間較長，但總體上滿足超市收銀系統(tǒng)操作響應時間不超過1s的要求。

表1 測試結果表

4.2 系統(tǒng)實際效果測試

消費者在手機上下載APP，進行用戶注冊和登陸后，會進入商品界面，如圖4所示，消費者可以方便的看到自己想買的商品所在貨架位置以及價格，當消費者找到商品自行掃描商品的條形碼，APP購物車界面刷新后就會出現(xiàn)掃描過條形碼的商品，消費者進行付款后，即可到收銀臺進行消磁并打印小票，測試系統(tǒng)模擬超市如圖5所示。

圖4 APP商品界面

圖5 測試系統(tǒng)的模擬超市

5.結束語

本系統(tǒng)是基于Android開發(fā)平臺設計的一套自助收銀系統(tǒng)，創(chuàng)新性強，符合當今購物趨勢。相比結構單一的排隊收銀模式，該收銀模式具有創(chuàng)新性，符合當今年輕人手機支付的趨勢，并可通過APP可為消費者提供精準服務；服務更人性化。購買少量商品用戶通過APP自主購買，減少排隊收銀時間，為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務。性價比高；本套自助收銀系統(tǒng)相比普通人工收銀系統(tǒng)價格便宜，操作簡單，可為消費者提供更優(yōu)質(zhì)的服務，因此本系統(tǒng)具有很大的市場價值，具有廣泛的應用前景。