基于嵌入式單片機和射頻技術的電子價格標簽*

曹 軍，趙 寧，許浩博，周 普，劉 淵

(東南大學電子科學與工程學院，南京 210096)

電子標價簽是一種放置在貨架上、可代替傳統紙質標簽的電子顯示裝置，它將使得零售商的價格管理進入信息化的時代，大大簡化修改價格工作，節省日益昂貴的人工費用。超市可利用便利的貨價調節環境進行更多的促銷，同時由于它的靈活性強，可準確顯示實時更新的商品價格，消除貨架標簽價格和收銀機價格的差異，滿足顧客渴望得到真實價格的愿望。該價格管理系統還可以與政府物價管理部門聯網，實現價格信息交流，以便政府對商品價格的調控和管理。因此，利用當前先進的射頻收發技術和智能化的微處理器技術，開發具有價格低廉，裝置小巧等特點的電子標簽具有現實意義。

本課題自行設計一套基于射頻SOC，射頻收發器，嵌入式單片機［1］的電子貨架標簽，每排貨架有一個單片機控制若干個串聯的顯示屏。標簽分為兩類，第一類是類似于超市的紙質便簽那樣并排顯示的電子標簽，可以通過中央主機/POS 系統更新價格等信息;第二類是彩色顯示屏，可用作商品的廣告。接入點設備是一種具有微處理器的射頻收發器，按照通訊協議進行數據傳輸。

1 硬件構成

1.1 總體硬件結構

本系統的硬件結構如圖1所示，整個硬件系統由二個部分組成:①待售商品信息讀取系統，②商品價格顯示系統。這二個部分的數據交流是通過無線通信的方式進行的。

圖1 硬件結構框圖

商品信息讀取系統是由商品信息條形碼掃描器、電腦主機、單片機和無線射頻發送模塊組成。條形碼掃描器將商品的信息讀取后送電腦進行數據登錄、價格標定等數據處理后，送單片機A(MSP430F149)，單片機A 接收到有關商品名稱、價格、產地等數據后，通過無線發送模塊(CC2500)發送至商品價格顯示系統［2］。

商品價格顯示系統將來自無線接收模塊(CC2500)的商品價格信息送至單片機 B(MSP430F149)［3］，進處理后送液晶顯示器顯示［4］。

MSP430 系列單片機是美國德州儀器(TI)公司生產的的一種16 bit 超低功耗、具有精簡指令集的混合信號處理器，很適合應用于采用電池供電的長時間工作場合。另外，MSP430 單片機串行通信模塊功能很強，與傳統串行通信相比，他可以用低時鐘頻率實現高速通信。

1.2 掃描模塊

條形碼(Barcode)是將寬度不等的多個黑條和空白，按照一定的編碼規則排列，用以表達一組信息的圖形標識符，即一串數字信息。條形碼可以標出物品的生產國、制造廠家、商品名稱、生產日期、圖書分類號、郵件起止地點、類別、日期等信息，因而在商品流通、圖書管理、郵政管理、銀行系統等許多領域都得到了廣泛的應用。條形碼的掃描需要掃描器，掃描器利用自身光源照射條形碼，再利用光電轉換器接受反射的光線，將反射光線的明暗轉換成數字信號。不論是采取何種規則印制的條形碼，都由靜區、起始字符、數據字符與終止字符組成。本設計輸入模塊采用的是市場上的條碼掃描儀，如圖2所示，該產品為紅外掃描，USB 接口，即插即用型。

光源類型為可視激光二極管，波長650 nm，單線掃描，速度為每秒100/200，解析度為0.1 mm(4 mil)at PCS 0.9。

圖2 條碼掃描儀

1.3 無線傳輸模塊

無線模塊采用TI 公司的的CC2500 無線收發器。CC2500 是一種低成本真正單片的2.4 GHz 收發器，為低功耗無線應用而設計。電路設定為2 400 MHz～2 483.5 MHz 的ISM(工業，科學和醫學)和SRD(短距離設備)頻率波段。RF 收發器集成了一個數據傳輸率可達500 kbit/s 的高度可配置的調制解調器。通過開啟集成在調制解調器上的前向誤差校正選項，性能得到提升。CC2500為數據包處理、數據緩沖、突發數據傳輸、清晰信道評估、連接質量指示和電磁波激發提供廣泛的硬件支持。

無線發送端，通過232 串口［5］將PC 機收集的數據傳送至單片機MSP430F149［6］，單片機對采集的數據進行轉換，轉換成有效信息，并通過無線模塊CC2500 將采集得到的數據發送出去［7］;

無線接收端，通過無線模塊CC2500 接收發送端發出的數據信息，當數據接收完成后產生接收完成中斷信號，單片機確認有中斷信息后讀取無線接收緩沖區中的數據，根據數據包協議將接收到的信息通過12864 圖形點陣LCD 顯示屏顯示當前貨物。

如圖3所示，CC2500和MSP430 的組成的無線收發系統，具有低功耗、高性能特性，可有效地延長電池使用壽命。

圖3 無線收發系統

1.4 液晶顯示

系統采用12864 圖形點陣液晶顯示器，可以顯示字母，數字，漢字圖形等，與單片機的接口是采用串行連接方式，其接口連線少，便于多顯示器的連接，顯示效果如圖4所示。

圖4 液晶顯示屏

1.5 單片機電源解決方案

為了解決單片機的供電問題，我們采用了兩種供電方案:①采用電池盒作為供電電源;②采用手機的旅行充電電源匹配器。

2 數據管理系統

2.1 數據管理軟件

數據管理系統作為該系統的配套軟件，主要承擔整個系統中的數據處理工作［8］。其中具體有可以劃分為商品信息的采集、數據庫的寫入和讀取、商品信息處理與發送等等。在此基礎上又有如下基本要求:處理速度快、信息完整、穩定性強、人機界面友好等。同時，又要能實現后續改善，維護方便快捷的特點。本系統采用C++軟件編寫。可實現下面的功能。

2.1.1 商品入庫與信息處理

商品信息主要是通過條形碼掃描器實時讀入的，目前所涉及的信息是條形碼，商品名稱，商品價格。但是由于掃描儀可能存在的不穩定性，有時商品信息不能正常地被讀取，這時可以采用手動錄入信息的方法。掃描儀的自動讀入操作簡單，速度快，讀取一件商品的信息一般不超過1 s，而手動輸入比較慢，但是更為精確，兩者相配合可以實現比較好的讀取效果。

該軟件系統對于新入庫的商品可以通過添加來加入商品數據庫［9］，同時也可以對已入庫的商品進行查詢、刪除，若無該商品信息，則顯示“無此類商品”，系統框圖如圖5所示。界面如圖6所示。

圖5 商品信息錄入系統功能框圖

圖6 商品信息界面

2.1.2 商品價格錄入

商品價格確定與顯示可以通過商品價格錄入軟件來實現［10］，一旦價格錄入并確定，其價格信息將通過串口通信發送給MSP430F149 單片機［11－12］，價格顯示系統在接收到信息后，送液晶顯示器顯示商品的價格信息，其軟件界面如圖7所示。該軟件還可更改任意的商品信息(名稱，價格)，顯示器顯示的價格也會更新，以準確無誤地顯示商品的實時價格。

圖7 商品價格錄入界面

3 結語

本設計運用了串口通信和無線射頻技術，通過MSP430 單片機，實現了上位PC 機、下位單片機及無線顯示器之間的完整通信。同時還成功實現了商品信息管理的智能化，完成了價格標簽了智能化，為商店貨物管理提供了便利，同時也有利于監管部門對價格的監督，達到了預期的結果，具有很好的前景及運用價值。本設計設備簡單，成本低，功耗低，準確率高，適用性強，實現了電子價格標簽的基本特性和功能。在實際運用中可以根據具體的現實功能設計更加復雜、功能更加全面、操作性更高的完整的系統，值得進一步研究和改善。

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