夏家輝　楊虹

摘 要：隨著電子商務的蓬勃發(fā)展，在發(fā)貨過程中出現(xiàn)的一些人為操作失誤帶來的損失是電商賣家們需要避免的。系統(tǒng)選取重量這一與商品材質(zhì)高度相關的參量作為區(qū)分貨品的主要因素，通過重量與相應商品的適配關系來判別分析選定商品是否為某一款類商品以及是否合格。系統(tǒng)基于STM32F103芯片，以應變式稱重傳感器來采集重量信號，并經(jīng)HX711芯片放大與A/D轉(zhuǎn)換。通過與數(shù)據(jù)庫中標準商品重量范圍值的比較，保證發(fā)出商品為對應型號，同時自動對已發(fā)出的合格商品進行計數(shù)。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);電子商務;STM32;發(fā)貨保障;A/D轉(zhuǎn)換;HX711

中圖分類號：TP29文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2020）04-00-02

0 引 言

電子商務的蓬勃發(fā)展對電商賣家們提出了越來越高的要求。他們不再是單單依靠比拼價格取勝，而是從各方面來節(jié)省成本，提升利潤[1-2]。由于現(xiàn)階段大多數(shù)商家的發(fā)貨過程并未實現(xiàn)全自動化，還需要依賴大量人工操作，導致發(fā)錯貨、少發(fā)貨、瑕疵貨品發(fā)出、貨品被調(diào)包等狀況層出不窮。

盡管阿里巴巴、京東、蘇寧等主要電商平臺，以及大型快遞物流商已逐漸采用智能分揀機器人來提高配貨和分揀貨物的效率和準確率。例如菜鳥的無人倉，京東的“亞洲一號倉”[3]，它們都使用了大量AGV（Automated Guided Vehicle），即無人運輸車。但是一臺AGV小車的價格約十萬元，而且需要專業(yè)人員進行系統(tǒng)維護，因此在現(xiàn)階段運用AGV進行貨物分揀成本非常高[4]。

針對當下現(xiàn)狀，建立一套經(jīng)濟實用的發(fā)貨商品屬性檢測系統(tǒng)很有必要。

1 系統(tǒng)設計

在貨品大類選擇已定條件下，一件商品的尺寸、重量、顏色、材質(zhì)等屬性參數(shù)可以與商品來源、規(guī)格、質(zhì)量關聯(lián)。當下定制化商品較多，因此型號也很多。例如一款保溫杯有3種顏色，4種不同的容量，2種不同的材質(zhì)，那么型號為

24個，可能對應24種價格。僅考慮顏色、材質(zhì)、容量大小無法有效區(qū)分產(chǎn)品型號，但產(chǎn)品顏色一致時，不同材質(zhì)或不同容量的產(chǎn)品重量不同，因此可以根據(jù)產(chǎn)品重量的差別精準區(qū)分產(chǎn)品的不同型號。

對于不同型號的貨品，需建立數(shù)據(jù)庫并錄入每種型號標樣的重量范圍。當貨物被放置在操作臺上，顯示屏可實時顯示當前貨品的重量。并將當前商品測得的重量與數(shù)據(jù)庫中標準商品的重量范圍值進行對比，如果商品的重量在標準重量范圍值內(nèi)，則該件商品合格，可以發(fā)出，且商品發(fā)出數(shù)目加1。反之，蜂鳴器報警，提示操作人員該件商品異常，不能發(fā)出。系統(tǒng)工作流程如圖1所示[5]。

2 硬件設計

系統(tǒng)采用精度可達0.1 g的重力傳感器模塊采集商品的重量信息，集成有信號放大和A/D轉(zhuǎn)換功能的HX711芯片對信號進行放大與數(shù)模轉(zhuǎn)換處理。STM32F103處理器完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫信息的對比，判定商品是否合格，并做出相應處理。LCD12864模塊可對系統(tǒng)工作的結果進行實時顯示。

2.1 主控制模塊

系統(tǒng)采用STM32F103主控芯片，內(nèi)核為Cortex-M33的32位ARM微控制器，其工作頻率為72 MHz，內(nèi)置512 KB的高速閃存和64 KB的SRAM，有性能強大的外設，如3個12位的ADC、4個通用的16位定時器和2個PWM定時器。具有豐富的增強I/O端口和聯(lián)接到兩條APB總線的外設，還包含有標準和先進的通信接口，能很好地滿足本系統(tǒng)的要求[6]。

2.2 重量采集模塊

重量采集模塊采用雙孔懸臂平行梁應變式重力傳感器。它由電阻應變片、檢測電路和彈性體組成。工作原理：基于彈性體在外力作用下產(chǎn)生彈性形變，使粘貼在它表面的電阻應變片隨同變形，電阻應變片變形后，其阻值發(fā)生變化。再經(jīng)相應的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號，從而完成將外力變換為電信號的過程[7]。傳感器電橋的四個臂接工作應變片均參與機械變形。當電橋處于平衡狀態(tài)時，傳感器的輸出電壓與激勵電壓及傳感器的形變量呈線性關系[8]。

2.3 HX711芯片

電阻應變式稱重傳感器采集到的重量信號還需要經(jīng)過放大和A/D轉(zhuǎn)換后才能傳入主控芯片中進行分析處理。HX711是專為高精度電子秤設計的芯片，具有集成度高、響應速度快、抗干擾性強等優(yōu)點。內(nèi)部集成有放大模塊和24位A/D轉(zhuǎn)換模塊。芯片內(nèi)有兩路可選差分輸入，即A路與B路，輸入選擇開關可以按需選擇。A路對應的放大器增益編程可選，為64或128，B路對應的放大器增益為固定的32。A/D轉(zhuǎn)換部分可以實現(xiàn)模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，其電路結構如圖2所示[9]。

2.4 LCD顯示模塊

為了更好地完成人機交互，該發(fā)貨保障識別系統(tǒng)采用LCD12864液晶顯示屏顯示相關數(shù)據(jù)。上電工作后可配合單片機完成圖形、漢字、英文字符的顯示，顯示器與外部控制單元的接口可采用串行或并行方式控制，其分辨率為128×64。LCD12864內(nèi)部主要由LCD顯示屏、控制器、驅(qū)動器和偏壓產(chǎn)生電路構成[10]。

系統(tǒng)上電后液晶顯示屏分3行顯示數(shù)據(jù)信息，分別顯示商品重量、標準重量范圍中間值、發(fā)出商品的計數(shù)結果。用單片機的I/O引腳就可以實現(xiàn)對該模塊的控制[11]。

3 軟件設計

程序通過Keil μVision4編譯，采用結構化的C語言編寫系統(tǒng)程序。系統(tǒng)程序除了主程序外，還包括HX711，LCD12864，UART三部分子程序。各部分子程序中除了包含相關程序的頭文件外，還包含引用的函數(shù)[11]。

主函數(shù)程序?qū)崿F(xiàn)了設計的功能，它定義了相關芯片的引腳，對存儲器的數(shù)據(jù)進行讀和寫入。通過對相關函數(shù)的調(diào)用，實現(xiàn)了采集貨品重量信息并對采集到的信息進行處理的目的。主程序流程如圖3所示。

3.1 HX711子程序

HX711程序部分定義了延時函數(shù)與讀取函數(shù)，可對信號放大128倍并把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號輸出。

3.2 UART子程序

UART程序部分首先定義了初始化函數(shù)，然后定義了字符串發(fā)送函數(shù)與單個字符發(fā)送函數(shù)，可以把并行輸入信號轉(zhuǎn)換成串行信號。

3.3 LCD子程序

在本設計中，LCD12864需顯示3行數(shù)據(jù)。我們要先對LCD進行初始化，定義相應管腳。然后根據(jù)實驗需要分配三行數(shù)據(jù)的位置坐標。第一行重量顯示的行坐標為0x80，顯示字符“Weight”;第二行標樣重量范圍中間值的行坐標為0x90，顯示字符“Standard”;第三行計數(shù)的行坐標為0x88，顯示字符“Count”。根據(jù)設計要求，設定每行顯示4位數(shù)據(jù)，初始值為“0000”。第一行與第二行的單位都均為“g”，第三行的單位為“p”[12]。

4 系統(tǒng)測試

選取一款僅材質(zhì)不同的LED燈罩對本系統(tǒng)進行測試。該款燈罩有3種型號。型號1～3的材質(zhì)分別為高透光率的亞克力材料，PVC，普通亞克力材料。三種燈罩的重量分別是200 g，217 g，245 g。當設定系統(tǒng)標準重量為200 g時，型號1為合格商品，可通過檢測并計數(shù)，型號2及型號3無法通過檢測，系統(tǒng)報警。同樣設定型號2和型號3為合格商品時，系統(tǒng)均可以很好地保證合格商品通過并計數(shù)，同時對不合格的商品進行預警。

5 結 語

為了提高電商發(fā)貨過程中的發(fā)貨效率從而減少經(jīng)濟損失，我們設計了一套以STM32F103為核心的發(fā)貨保障系統(tǒng)。該系統(tǒng)以重量這一商品屬性作為區(qū)分商品是否合格的判別要素，從而幫助區(qū)分商品是否為指定產(chǎn)品以及是否合格。經(jīng)過測試，該發(fā)貨保障系統(tǒng)能很好地對產(chǎn)品進行識別并統(tǒng)計發(fā)出的合格商品總數(shù)，同時對不合格產(chǎn)品進行預警。

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