喬紅嬌 王輝 梁爽

摘要：針對(duì)硬幣嵌入式手推車(chē)的不方便性，該設(shè)計(jì)基于市場(chǎng)的需求，設(shè)計(jì)一款基于STM32二維碼鎖的新型超市手推車(chē)，裝置主要包括中心控制單元、無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信模塊、GPS模塊、機(jī)電鎖車(chē)裝置、電池、動(dòng)能發(fā)電模塊、充電管理模塊等部分組成。用戶(hù)可以直接掃碼交一元押金，領(lǐng)取超市手推車(chē)，待購(gòu)物完畢后，返回原處即可退回押金。通過(guò)實(shí)物驗(yàn)證，帶有這種裝置的新型手推車(chē)具有操作方便、智能可靠以及較高的實(shí)用價(jià)值，具有廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：STM32二維碼鎖新型超市手推車(chē)無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信模塊GPS模塊

中圖分類(lèi)號(hào)： TN929.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ?文章編號(hào)：1672-3791（2021）11（c）-0000-00

Abstract： Aiming at the inconvenience of coin-embedded trolleys， this design is based on market demand and designed a new type of supermarket trolley with a QR code lock. The device mainly includes a central control unit， a wireless mobile communication module， a GPS module， and an electromechanical lock device， Battery， kinetic energy generation module， charging management module and other parts.Users can directly scan the code to pay a deposit of one yuan， receive the supermarket trolley， and return the deposit to the original place after shopping.Through physical verification， the new trolley with this device has convenient operation， intelligence reliability， and high practical value. So it has a broad market application prospect.

Key Words：STM32;QR code lock;New supermarket trolley;Wireless mobile communication module; GPS module

目前，根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)查顯示市面上的大型超市里大部分引進(jìn)的是硬幣嵌入式手推車(chē)，這種形式的手推車(chē)確實(shí)可以解決亂停亂放的現(xiàn)象[1]。顧客只要先投一元押金，待購(gòu)物完畢后將購(gòu)物車(chē)放回原處即可退回押金。但隨著移動(dòng)支付浪潮地不斷推進(jìn)，人們帶硬幣的情況越來(lái)越少，如果沒(méi)有帶硬幣，這種嵌入式的手推車(chē)就不能被推走，給客戶(hù)帶來(lái)了很多不便。

故該文設(shè)計(jì)一款帶有二維碼鎖的新型超市手推車(chē)，采用物聯(lián)網(wǎng)性質(zhì)的二維碼鎖來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬幣嵌入式的鎖，可以很好地解決這一問(wèn)題。既解決了現(xiàn)代人不帶現(xiàn)金的情況，還可以繼續(xù)解決手推車(chē)亂停亂放的現(xiàn)象。希望在節(jié)約成本的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)硬幣自助手推車(chē)的改良，以達(dá)到解決亂停亂放及符合移動(dòng)支付的雙贏。給客戶(hù)超市購(gòu)物帶來(lái)了很好的體驗(yàn)感。

1總體設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)研究主要是基于一種帶有二維碼鎖的新型超市手推車(chē)，實(shí)質(zhì)上是在傳統(tǒng)的超市手推車(chē)的基礎(chǔ)上增加了二維碼鎖，所以總體的設(shè)計(jì)主要分為兩個(gè)部分：二維碼鎖的設(shè)計(jì)和超市手推車(chē)的設(shè)計(jì)。其中二維碼鎖的設(shè)計(jì)會(huì)是該文著重研究的對(duì)象，而手推車(chē)的設(shè)計(jì)可以參考目前市面上的手推車(chē)模型。

1.1 二維碼鎖的設(shè)計(jì)

二維碼鎖主要包括鎖體和手機(jī)APP兩部分。鎖體包括中心控制模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、藍(lán)牙模塊、機(jī)械鎖模塊;軟件部分則包括二維碼模塊和藍(lán)牙通信模塊，通過(guò)手機(jī)AppP掃描二維碼讀取相應(yīng)信息，通過(guò)藍(lán)牙和MCU通信[2]。用戶(hù)掃碼二維碼后，MCU和手機(jī)App的信息會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的比對(duì)，比對(duì)成功則解鎖。

1.1.1 硬件設(shè)計(jì)

二維碼鎖以STM32為中央處理器，集成了藍(lán)牙模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和電源模塊。STM32單片機(jī)是ARM內(nèi)核的一個(gè)版本，它比傳統(tǒng)的51單片機(jī)高級(jí)很多。STM32單片機(jī)擁有51單片機(jī)所沒(méi)有的許多資源，速度是51單片機(jī)所無(wú)法比擬的。STM32單片機(jī)程序模塊化，接口相對(duì)簡(jiǎn)單，因?yàn)樗δ芏?，運(yùn)算速度快，是51單片機(jī)的幾十倍，而51單片機(jī)功能少，并且需要更多的外圍器件[3-4]。

新系列產(chǎn)品集成了先進(jìn)的面向連接的外圍設(shè)備，標(biāo)準(zhǔn)的STM32外圍設(shè)備（包括PWM定時(shí)器）和高性能的32位ARM Cortex-M3 CPU。這些功能使開(kāi)發(fā)人員能夠在設(shè)備上集成多種功能，如電機(jī)控制、用戶(hù)界面控制和設(shè)備互連[5]。所以基于以上功能研究，STM32單片機(jī)適用于設(shè)備互連所以很適合作為二維碼鎖的中心處理器。二維碼鎖的硬件實(shí)現(xiàn)框圖如圖1所示。

1.1.2 軟件設(shè)計(jì)

（1）控制部分。在收到正確的密碼和校對(duì)后，驅(qū)動(dòng)l9110s，通過(guò)功率放大實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正常運(yùn)行。

（2）CC2541藍(lán)牙模塊。CC2541藍(lán)牙模塊主要負(fù)責(zé)與上位機(jī)的通信，通過(guò)串口與單片機(jī)的通信，完成上位機(jī)與藍(lán)牙的通信。

（3）手機(jī)App。通過(guò)手機(jī)上的App來(lái)讀取二維碼上的數(shù)據(jù)，通過(guò)藍(lán)牙4.0協(xié)議向藍(lán)牙發(fā)送數(shù)據(jù)。然后藍(lán)牙將接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)單片機(jī)發(fā)送到微控制器上來(lái)掃描代碼以完成解鎖功能[6]。

1.1.3 二維碼鎖的具體實(shí)現(xiàn)

（1）通信協(xié)議。硬件和軟件通過(guò)藍(lán)牙 4.0 進(jìn)行交換數(shù)據(jù)。藍(lán)牙4.0具有安全加密算法，可進(jìn)行短距離大容量的數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)其超低功耗。藍(lán)牙4.0兼容性強(qiáng)，且可向下兼容。目前市場(chǎng)上大部分產(chǎn)品都使用藍(lán)牙4.0協(xié)議，技術(shù)比較成熟，便于產(chǎn)品改進(jìn)[7]。

（2）手機(jī)App。該項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的App是基于Apicloud低代碼平臺(tái)。Apicloud是中國(guó)領(lǐng)先的“云端一體”移動(dòng)應(yīng)用云服務(wù)商。采用這種方式開(kāi)發(fā)的Web App，采用JavaScript語(yǔ)言編寫(xiě)，開(kāi)發(fā)周期較短，并且有強(qiáng)大的開(kāi)源社區(qū)支持，更易于維護(hù)。該項(xiàng)目中的App由二維碼掃描模塊和藍(lán)牙通信模塊組成的。掃描二維碼后將二維碼的數(shù)據(jù)發(fā)送出去[8]。

1.2 手推車(chē)設(shè)計(jì)

超市購(gòu)物車(chē)一般是指我們?cè)诔匈?gòu)物時(shí)使用的一種購(gòu)物設(shè)備。它是我們生活中不可缺少的工具。在超市購(gòu)物時(shí)，使用購(gòu)物車(chē)不僅可以改善買(mǎi)家的需求，還可以增加買(mǎi)家的交易量。這可以說(shuō)是一箭雙雕的雙贏結(jié)果。手推車(chē)的設(shè)計(jì)可以參考目前市面上的手推車(chē)模型。

2 技術(shù)方案設(shè)計(jì)

這種帶二維碼鎖的新型超市手推車(chē)的技術(shù)方案設(shè)計(jì)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和模型制作這4個(gè)部分構(gòu)成，如圖2所示。

2.1 數(shù)據(jù)采集

對(duì)市場(chǎng)上現(xiàn)有的手推車(chē)進(jìn)行調(diào)研，以部分手推車(chē)為樣車(chē)，首先研究樣車(chē)原來(lái)的手推車(chē)鎖的功能及數(shù)據(jù)，測(cè)量樣車(chē)尺寸數(shù)據(jù)，作為邊界數(shù)據(jù)。

2.2方案設(shè)計(jì)

該文設(shè)計(jì)的帶有二維碼鎖的新型超市手推車(chē)可分為兩部分重要的組成，一部分是二維碼鎖系統(tǒng)，這部分是現(xiàn)有手推車(chē)的創(chuàng)新部分，并未廣泛應(yīng)用于市場(chǎng)，利用手機(jī)掃碼付款解鎖，待使用完畢后放到指定位置后即可退還押金。另外一部分是手推車(chē)的主體部分，利用前面采集到的現(xiàn)有手推車(chē)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，確定以及二維碼模塊盒放置的位置，設(shè)計(jì)出一款帶有二維碼鎖的超市手推車(chē)。

2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)樣車(chē)邊界數(shù)據(jù)及所確定的方案，對(duì)產(chǎn)品主要部分如中心控制單元、無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信模塊、GPS模塊、機(jī)電鎖車(chē)裝置、電池、動(dòng)能發(fā)電模塊、充電管理模塊等模塊進(jìn)行詳細(xì)參數(shù)設(shè)計(jì)及三維建模，如下圖3所示。

2.4模型制作

二維碼鎖部分可以通過(guò)STM32單片機(jī)作為中心處理裝置實(shí)現(xiàn)，手推車(chē)部分可以根據(jù)確定好的圖紙，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行選材，制作幾個(gè)帶二維碼的手推車(chē)模型并進(jìn)行實(shí)物驗(yàn)證，并在超市小范圍內(nèi)進(jìn)行了應(yīng)用，驗(yàn)證效果很好，如圖4所示。

3 結(jié)語(yǔ)

該文先從二維碼鎖的設(shè)計(jì)再到手推車(chē)的設(shè)計(jì)，并對(duì)市場(chǎng)上已有的硬幣嵌入式自助手推車(chē)進(jìn)行調(diào)研，了解車(chē)間距等參數(shù)，以此制作這款新型手推車(chē)模型。二維碼智能鎖相對(duì)于傳統(tǒng)的手推車(chē)具有更強(qiáng)的便利性和實(shí)用性，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該款新型手推車(chē)具有很好的市場(chǎng)發(fā)展前景和推廣價(jià)值。

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