基于STM32无人超市消费系统设计

一、前言

针对传统超市购物车结账排队时间长、付款效率低的问题，提出了一种更符合现代社会人们购物方式-基于RFID的自助收银系统。习惯了快节奏生活的人们都会选择自助收银机结账，理由显而易见：自助收银机结账很方便，几乎不用排队，也不用近距离和收银员接触，在防疫时期特别感觉安心。而且自助结账对每件物品的售价更是一次清晰地核对，最终需支付合计购物支出自己也更加清晰明了；这两年来，越来越多的智能设备应用在我们的生活领域里，为我们的生活提供了很多智能和便利。自助收银机从几年前就陆续涌入到各地商场、超市、便利店，自去年疫情发生后自助收银的需求比例更是呈直线上升趋势。自助收银机的启用，不仅节约了超市的人力开支成本，也从根本上提升了超市的购物支付效率，在这个快节奏的社会里，智能自助收银机也从根本上提升了超市等购物场所的服务质量。

本次设计的->基于RFID的自助收银系统<-设计主要支持的功能如下：

1. RFID会员卡充值消费，可以在收银机上查询卡里的余额，个人信息。
2. 商品信息的录入上架。
3. 会员卡注册、充值、消费、挂失
   付款是从会员卡里扣钱消费，付款完成后，采用步进电机模拟闸机开门，顾客可以离去。

硬件上采用STM32作为主控芯片，完成IC卡读写，控制步进电机-闸机。 上位机采用QT设计，语言采用C++，STM32与上位机之间使用串口进行交互没，完成整个功能设计。

二、硬件选型

2.1 步进电机

2.2 RC522 刷卡模块

2.3 STM32系统板

2.4 蜂鸣器

蜂鸣器是为了有交互声音，刷卡可以滴一声，明白刷卡成功。 当前最终的成品采用了LED来代替。

三、STM32程序设计

3.1 硬件原理

设备端采用STM32F103C8T6，刷卡模块采用RFID-RC522。

STM32设备端设计的就是一个读卡器，用来读取电子标签，会员卡等信息，将卡号上传给上位机完成处理。

在设备硬件上以一个白色LED灯，每次刷卡成功灯会闪烁一次，表示刷卡成功。

上传给上位机的数据格式如下：

卡类型:0x4 0x0 
卡号:0x11 0xAD 0x40 0x2E 
$update,171736446,
1
2
3

上位机解析的数据是: $update,171736446,

顾客付款成功后，下发指令open_lock给设备，打开超市门闸机。

3.2 硬件接线

相关的硬件连接引脚说明:

1. RC522射频模块外部的接口:    
*1--SDA <----->PB5--片选脚
*2--SCK <----->PB4--时钟线
*3--MOSI<----->PA12--输出
*4--MISO<----->PA11--输入
*5--悬空
*6--

*7--RST <----->PA8--复位脚
*8--VCC <----->VCC


2. LED灯
GND <----->GND
VCC <----->VCC
DAT <----->PA5


3. ULN2003控制28BYJ-48步进电机接线:
ULN2003接线:
IN4: PB9   d
IN3: PB8   c
IN2: PB7   b
IN1: PB6   a
+  : 5V
-  : GND
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3.3 硬件实物图

3.4 main.c代码

#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "usart.h"
#include 
#include "timer.h"
#include "RFID_RC522.h"
#include "motor.h"


#define LED PAout(5)

//u8 KEY[6]={0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff}; //卡密码-初始密码--白卡的出厂密码--
//u8 MIMA_1[16]={88,88,88,88,88,88,0xff,0x07,0x80,0x29,88,88,88,88,88,88}; //扇区1的密码 格式(A密码 控制位  B密码 )
//u8 MIMA_2[16]={88,88,88,88,88,88};//扇区1的A密码
unsigned char SN[4]={88,88,88,88}; //默认卡号

char SendBuff[10];

/*
函数功能: 打印卡号
*/
void print_info(unsigned char *p,int cnt)
{
  int i;
	for(i=0;i<cnt;i++)
	{
		printf("0x%X ",p[i]);
	}
	printf("\r\n");
}


/*
函数功能: 读卡号--电子标签的卡号
返回值: 1成功 0失败
*/
int ReadCardNumber(void)
{
    unsigned char CT[2];//卡类型
	u8 status=1;
	status=RC522_PcdRequest(PICC_REQIDL ,CT);//(寻卡模式，卡类型),成功返回0
	if(status==MI_OK)//寻卡成功
	{
	   status=MI_ERR;
	   status=RC522_PcdAnticoll(SN);  //防冲撞，成功返回0，SN是读到卡号的地址
		
		printf("卡类型:");
		print_info(CT,2);//打印类型
		printf("卡号:");
	    print_info(SN,4);//打印卡号	
        return 1;
	}
    return 0;
}


/*
函数功能: 主函数
*/
int main()
{
   u32 cnt=0;
   u8 key;
   LED_Init();
   KEY_Init();
   USART1_Init(115200);
   TIMER1_Init(72,20000); //超时时间20ms
   RC522_Init();		 //RC522
   Moto_Init();  //步进电机初始化
   RCC->APB2ENR|=1<<2;
   GPIOA->CRL&=0xFF0FFFFF;
   GPIOA->CRL|=0x00300000;
    
   printf("正在初始化稍等.\n");
 
   while(1)
   {    
       key=KEY_Scan(0);
       if(key)
       {
             LED1=!LED1;
             printf("按键测试.\r\n");
           
             Motorcw_ring(1,300);   //电机正转1圈
       }
        cnt++;
        delay_ms(10);
        if(cnt>=20)
        {
            cnt=0;
            LED1=!LED1;
        }
       
        //读取卡号
        if(ReadCardNumber())
        {
            sprintf(SendBuff,"$update,%d%d%d%d,",SN[0],SN[1],SN[2],SN[3]);
            printf("%s\r\n",SendBuff);
            
            LED=1;
            delay_ms(1000);
            LED=0;
        }
        
        //客户付款成功后，收银系统发送指令下来，打开超市闸机门
        if(USART1_RX_FLAG)
        {
            USART1_RX_BUFFER[USART1_RX_CNT]='\0';
            //printf("USART1_RX_BUFFER:%s\r\n",USART1_RX_BUFFER);
            
            if(strstr((char*)USART1_RX_BUFFER,"open_lock"))
            {
                Motorcw_ring(1,300);   //电机正转1圈
            }
            
            USART1_RX_CNT=0;
            USART1_RX_FLAG=0;
        }
   }
}
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四、收银系统软件设计

如果需要完整项目源码可以去这里下载：https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/85895938

这样有演示视频：

4.1 设计思路

收银系统上位机软件采用QT设计，设计了两个软件，分别是管理员使用、顾客使用。

（1）管理员使用的软件用来进行商品入库，会员卡的注册、充值、查询、今日出售的订单等信息查询。

（2）顾客使用的软件用来自助结账。

每个商品都有一个电子标签，顾客拿这个电子标签放到读卡器上扫描，扫描后得到商品信息，所有商品扫描完毕后，然后统一结账。 刷卡结账成功后，设备端的步进电机会模拟超市的闸机，自动转一圈，表示打开闸机，顾客可以离去。 如果卡里的钱余额不足，会提示联系管理员进行充值。

4.2 开发环境介绍

上位机软件采用Qt框架设计，Qt是一个跨平台的C++图形用户界面应用程序框架。Qt是一个1991年由Qt Company开发的跨平台C++图形用户界面应用程序开发框架。它既可以开发GUI程序，也可用于开发非GUI程序，比如控制台工具和服务器。简单来说，QT可以很轻松的帮你做带界面的软件，甚至不需要你投入很大精力。

QT官网: https://www.qt.io/

QT入门实战专栏: https://blog.csdn.net/xiaolong1126626497/category_11400392.html

QT5环境安装教程：https://xiaolong.blog.csdn.net/article/details/120654599

下载QT5.12.6下载地址：
https://download.qt.io/archive/qt/5.12/5.12.6/

打开链接后选择：

qt-opensource-windows-x86-5.12.6.exe 13-Nov-2019 07:28 3.7G Details

软件安装时断网安装，否则会提示输入账户。

安装的时候，勾选一个mingw 32编译器即可。

4.3 管理员系统设计

（1）登录界面

输入管理员账号密码登录。

（2）连接读卡器

连接读卡器设备。将卡在读卡器上刷一下，软件上自动获取卡号

（3）注册会员卡

用户需要注册会员卡，充值金额之后才可以消费。

输入信息点击注册。

（4）充值金额

输入金额，点击充值。

（5）注销会员卡

如果卡不再使用，可以点击注销。

（6）添加商品

输入商品信息添加。

添加商品是需要绑定商品的电子标签。每个电子标签绑定一个商品，方便用户付款时，扫描电子标签读取商品信息。和现在商品的条码一样的道理。

（7）查询商品信息

（8）销售日志

查看所有商品的销售情况.

4.4 顾客自助收银系统设计

（1）连接刷卡器

（2）扫描商品准备付款

把商品的电子标签放到读卡器上进行扫描，软件上会显示出商品的信息。右下角会显示商品的价格。

（3）结算

商品扫描完成之后，点击右下角进行结算，结算成功后步进电机会转一圈表示开启闸门。