羅品軍 宋永杰 劉家俊

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)技術是目前時代發(fā)展的潮流，各種各樣的物聯(lián)網(wǎng)設備也是層出不窮，但是目前還沒有一款將普通的秤和移動支付相結合的計價支付秤。本文設計了一套基于STM32單片機的智能秤和基于微信小程序客戶端的物聯(lián)網(wǎng)計價支付秤，本系統(tǒng)利用C/S架構實現(xiàn)了用戶可以隨時隨地通過微信小程序管理或觀察自己的設備，該設備可以極大程度地提高企業(yè)或單位的工作效率降低生產(chǎn)管理成本。本文的研究為互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了一個新的思路。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);計價支付秤;單片機;微信小程序

1 緒論

隨著工業(yè)4.0和2025的到來，越來越多的企業(yè)使用物聯(lián)網(wǎng)設備來提高效率，但是在稱重和計算價格上還在采用傳統(tǒng)的方式，傳統(tǒng)的方式在面對小規(guī)模數(shù)據(jù)的時候可以從容應付，但是一旦出現(xiàn)大規(guī)模的數(shù)據(jù)是這種方式就會顯得比較費時費力且特別容易出錯。因此許多企業(yè)都在尋求一種快速計算價格，然后將信息立刻返回給用戶的一種方式，同時隨著國內移動支付行業(yè)的興起和對物聯(lián)網(wǎng)技術的研究和對效率的渴望使得本項目可以得到充分的利用和發(fā)展。使用本系統(tǒng)的用戶只需要把物品逐個放到機器上就立刻能完成稱重—計算—生產(chǎn)交易憑據(jù)的工作，這樣不僅可以使交易更加精確還能方便交易的記錄和管理，節(jié)約企業(yè)或工廠的運行成本。

2 國內外研究現(xiàn)狀分析及評價

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術終端和應用的發(fā)展，背后巨大的市場空間和經(jīng)濟效益日益顯現(xiàn)。更多基于物聯(lián)網(wǎng)的智能化技術融入日常生活中，我們將獲得越來越多的自由時間。對于許多行業(yè)來說，這些設備改變了管理者與客戶直接的聯(lián)系，管理者將能夠減少誤差帶來的影響、提高效率，這種改進可以應用于行業(yè)，比如說計價支付方面。

在國際上，一些發(fā)達國家在電子秤這一方面已經(jīng)達到了較高的水平，尤其是在準確度和可靠性等方面有了很大的進步。同時，隨著物聯(lián)網(wǎng)時代和工業(yè)4.0的到來，而且手機的普及率越來越高，國外已有公司根據(jù)這個趨勢，幫助客戶減少人工操作失誤和提高工作效率，設計出一種有通過藍牙與手機APP連接的智能計價秤，這種秤采用了物聯(lián)網(wǎng)的體系結構，它可以將稱重后所得到的信息都儲存在云和后臺數(shù)據(jù)中，可供商家隨時進行查看，這種無線秤通常應用與大型工廠，可以為工廠實現(xiàn)自動化，減輕工人工作壓力，提高工作效率。隨著數(shù)據(jù)處理能力的提升，邊緣計算將成為物聯(lián)網(wǎng)的重要力量，因為它可以實現(xiàn)更高效的操作和更快捷的響應，而混合的物聯(lián)網(wǎng)技術將變得更加普及。

相對于國外的研究，國內關于計價支付秤與物聯(lián)網(wǎng)的研究也較為成熟。由于國內線上支付較為普及，但在物聯(lián)網(wǎng)方面還是存在一定的不足，尤其是在自動化方面?，F(xiàn)有市場上的計價秤，通常是通過藍牙與秤連接，綁定在線上支付平臺。一旦客戶給商家付款，秤就會報出所支付金額，這種支付秤提供了一定的安全性，但是不能將稱重、計算、支付和保存數(shù)據(jù)結合為一體。

3 系統(tǒng)設計

3.1 整體構架方案

本系統(tǒng)是由能物聯(lián)網(wǎng)秤、服務器、手機客戶端組成如圖1，秤得到重量后根據(jù)服務器里用戶設定的單價得到價格，用戶可以通過手機實時查看秤得到的結果，如果該秤綁定了交易關系（由自己、好友、秤組成的一個交易關系）就會生成一個交易憑據(jù)，交易雙方可以在手機客戶端中得到該交易的憑據(jù)利用該憑據(jù)雙方用戶就可以更加方便快捷的完成交易，另外用戶可以通過手機來控制機器如開關機、價格等。

3.2 系統(tǒng)硬件模塊設計

本系統(tǒng)以STM32單片機為核心，另外還包含電源模塊、HX711AD模塊、ESP8266Wi-Fi模塊、傳感器模塊。如下圖2所示。

系統(tǒng)的硬件部分分為5個重要模塊：STM32F103芯片模塊，該模塊為該系統(tǒng)的核心模塊，該模塊需要完成基本的工作控制、信息收集、信息分析、信息發(fā)送等功能。電源模塊：位硬件系統(tǒng)提供能源。Wi-Fi模塊：該模塊采用的是由樂鑫公司研發(fā)ESP2866 Wi-Fi IoT控制芯片，該芯片支持TCP/IP棧網(wǎng)絡協(xié)議具有低成本、高速、可編程、高可靠性等特點。HX711AD模塊：HX711是一款專為高精度電子秤而設計的24位A/D轉換器芯片，該芯片具有集成度高、響應速度快、抗干擾性強等優(yōu)點。降低了電子秤的整機成本，提高了整機的性能和可靠性，我們利用該模塊來采集傳感數(shù)據(jù)然后做AD數(shù)模轉換。重量傳感器模塊和HX711AD模塊配合使用用來獲取重量信息。

3.3 嵌入式軟件設計

如圖3所示，在機器上電后開始初始化各個外設，讀取上一次Wi-Fi的連接信息，如果沒有則開啟SmartConfig功能，此時設備上的綠燈會閃爍來提示用戶設備已進入SmartConfig模式，等設備連接Wi-Fi后立馬開始嘗試連接服務器，如果超時則系統(tǒng)藍燈亮起提示用戶設備連接不上服務器以讓用戶檢測網(wǎng)絡狀態(tài)，否則就亮起綠燈提示用戶設備網(wǎng)絡正常，之后開始進行去皮操作使系統(tǒng)初始質量歸零。當機器度數(shù)大于0.2時機器就進入數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)，在重量穩(wěn)定之后機器就會發(fā)送該重量信息，發(fā)送完成后等待用戶把物品拿走就可以開始下一次循環(huán)。如果配上機械臂傳送帶等設備可以大大提高企業(yè)生產(chǎn)效率。

3.4 客戶端設計

在考慮到人們的生活習慣、心理、成本、方便性的關系本程序選擇基于微信小程序開發(fā)，小程序是一種新的開放能力，開發(fā)者可以快速地開發(fā)一個小程序。小程序可以在微信內被便捷地獲取和傳播，同時具有出色的使用體驗。小程序是一種無須安裝，即可使用的手機“應用”。相比于傳統(tǒng)的手機APP微信小程序擁有無須安裝隨時可用、觸手可及等優(yōu)點，界面演示如圖4所示。

4 結語

針對目前傳統(tǒng)電子秤稱重、計價和支付環(huán)節(jié)的局限性，本系統(tǒng)基于傳輸控制協(xié)議、用戶數(shù)據(jù)報傳輸理論以及C/S網(wǎng)絡系統(tǒng)模型，采用小程序作為硬件與用戶信息交互的載體，設計了一款基于物聯(lián)網(wǎng)的計價支付秤系統(tǒng)，通過以STM32單片機為業(yè)務核心、小程序為用戶交互載體以及Java后端為硬件維護平臺，提升了傳統(tǒng)電子秤在計價、支付等環(huán)節(jié)的業(yè)務處理能力，相比于一般電子秤具有明顯的優(yōu)勢。

參考文獻：

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[3]Miles，Stephen B.RFID Technology and Applications.London：Cambridge University Press.2011：6-8.ISBN 978-0-521-16961-5.

[4]樂鑫科技.esp8266_at_instruction_set_cn[CP].2019：13-64.

作者簡介：羅品軍（1998— ），男，漢族，湖北宜昌人，本科，研究方向：網(wǎng)絡工程;宋永杰（1998— ），男，漢族，甘肅金昌人，本科，研究方向：機械工程;劉家?。?997— ），男，漢族，安徽蚌埠人，本科，研究方向：網(wǎng)絡工程。