基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的超市自助收銀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

江漢大學(xué)物理與信息工程學(xué)院 黃 榮 秦 工 戢鵬飛 曹 聰 胥 辰 江立超

引言

如今互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展帶動(dòng)著消費(fèi)者的支付手段不斷發(fā)展，但是超市收銀模式仍舊單一。為了更好利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)適應(yīng)當(dāng)今快速的生活方式，為消費(fèi)者提供更加自助的收銀方式，通過市場調(diào)查，分析超市人工收銀的利弊。每個(gè)大型超市人工收銀通道雖然多，但是速度緩慢，在人流量集中和購物量大的時(shí)間段，平均每個(gè)人排隊(duì)時(shí)間高達(dá)10分鐘，消費(fèi)者在排隊(duì)過程中容易焦躁，影響購物心情。利用互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)、思維和方法，設(shè)計(jì)出一套超市自助收銀系統(tǒng)，旨在為消費(fèi)者提供精細(xì)服務(wù)。該系統(tǒng)憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢，不僅能改善超市收銀情況還能帶動(dòng)人員就業(yè)，而且能給消費(fèi)者提供極大地便利。

目前的超市自助收銀系統(tǒng)的推出主要針對(duì)購買少件物品的顧客，通過我們系統(tǒng)的不斷更新，方案不斷優(yōu)化發(fā)展，相信在不久的將來，本系統(tǒng)將能夠達(dá)到付款與消磁同步進(jìn)行，并能針對(duì)大量商品用戶，采取更加方便的消磁措施。顧客付完賬即可直接用生成的二維碼掃碼開門離開超市，達(dá)到無人收銀的目的，很大程度上提高了消費(fèi)者付款效率。這一步若得以實(shí)現(xiàn)，智能化的超市自助收銀系統(tǒng)將替代人工收銀，這是社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科技相結(jié)合發(fā)展的必然趨勢，為消費(fèi)者購買商品提供更人性化的服務(wù)。

1.自助收銀系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

顧客利用自助收銀系統(tǒng)購買商品，需經(jīng)歷進(jìn)門前掃二維碼下載APP、注冊(cè)登錄、挑選商品、掃描商品條形碼自助付款、打印小票等過程。根據(jù)超市自助收銀系統(tǒng)的功能需求，本系統(tǒng)采用STM32F1系列的32位ARM微控制器，該系列芯片是意法半導(dǎo)體（ST）公司出品，其內(nèi)核是Cortex-M3。整個(gè)超市自助收銀系統(tǒng)的硬件總體設(shè)計(jì)框如圖1所示。利用該片內(nèi)的256K的Flash和RAM分別實(shí)現(xiàn)控制程序和上萬個(gè)商品的PLU信息的儲(chǔ)存，控制ESP8266 wifi模塊進(jìn)行與服務(wù)器之間的無線通訊以及TFT彩屏顯示。利用RS232串口外接打印機(jī)和內(nèi)置連續(xù)熱敏打印機(jī)接口，利用PS2接口連續(xù)掃描槍等。

圖1 硬件框架圖

2.系統(tǒng)功能和總體架構(gòu)

按照超市自助收銀系統(tǒng)的功能需求及軟件的特點(diǎn)，本收銀系統(tǒng)劃分為6個(gè)功能模塊，每個(gè)模塊有多個(gè)子模塊，詳細(xì)如下：

（1）WIFI模塊

STM單片機(jī)控制WIFI模塊與服務(wù)器進(jìn)行通信，獲取訂單信息狀態(tài)，判斷是否給打印機(jī)發(fā)送指令。

（2）串口通信模塊

串口通信（USART）模塊是連接PC 端和STM32單片機(jī)的通信模塊，USART 是一個(gè)雙向收發(fā)模塊，效率高，操作簡單可以實(shí)現(xiàn)雙向通信.本系統(tǒng)通過使用 PL2303 使得打印機(jī)與STM32F103zet6單片機(jī)以及WIFI模塊通信成為可能。

（3）鍵盤掃描模塊

由于系統(tǒng)需要通過按鍵控制一些變量，為了較少 I/O 的占用，因此選用了4*4鍵盤的設(shè)計(jì)。

（4）液晶顯示模塊

為了構(gòu)建友好的人機(jī)交互界面，用 TFT 彩屏作為系統(tǒng)的顯示模塊。選用的 3.2 寸 TFT 彩屏的分辨率為 320*240，可以滿足常見的各種 UI 界面的設(shè)計(jì)，使用 ILI9325 作為液晶屏的控制芯片。

（5）熱敏打印機(jī)模塊

本系統(tǒng)采用ARM公司最新的Cortex-M3內(nèi)核的STM32為核心控制芯片，通過WIFI模塊與服務(wù)器API接口通信，獲取服務(wù)器后臺(tái)數(shù)據(jù)庫信息，當(dāng)接收到消費(fèi)者訂單信息，STM32將會(huì)發(fā)送指令給熱敏打印機(jī)，打印機(jī)會(huì)自動(dòng)打印出購物小票。

（6）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊包含部門的管理、商品分組管理、商品類別的管理、商品PLU的管理、商品批量添加和更新管理、商品折扣的管理、會(huì)員管理和商品庫存管理等。

3.系統(tǒng)的關(guān)鍵功能及實(shí)現(xiàn)

3.1 商品管理的實(shí)現(xiàn)

商品管理包含商品名、商品編碼和商品價(jià)格等基本信息的保存修改操作，她是超市自助收銀系統(tǒng)的基礎(chǔ)。對(duì)于小型連鎖超市、中小型商場、和大型購物超市，商品管理是一個(gè)繁重而復(fù)雜的任務(wù)。用戶需要將所有商品的條形碼和商品照片錄入到超市自助收銀系統(tǒng)中。

圖2 商品管理數(shù)據(jù)表

3.1.1 商品表的設(shè)計(jì)

商品表是整個(gè)超市自助收銀系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心與基礎(chǔ)。通過整理實(shí)際銷售的業(yè)務(wù)，分析各個(gè)模塊之間所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，從而設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的商品表。本系統(tǒng)利用 My SQL搭建了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，并通過 My SQL-Front 軟件對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行界面化管理。本文先對(duì)車位預(yù)約過程中需涉及的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析歸類；再按照不同類別分別建立多個(gè)表格；接著繪制E-R 圖并建立屬性表格；最后利用 MySQL-Front 及數(shù)據(jù)庫語言完成各數(shù)據(jù)表項(xiàng)目的建立根據(jù)超市自助收銀系統(tǒng)的需求，設(shè)計(jì)的商品管理的數(shù)據(jù)表如圖2。

3.1.2 表現(xiàn)層設(shè)計(jì)

商品信息界面采用LinearLayout布局，里面包含ScrollView支持垂直滾動(dòng)。使用Tablelayout類以表格的形式對(duì)空間進(jìn)行管理，有多個(gè)行和列，每一行為一個(gè)TableRow對(duì)象，在TableRow下根據(jù)需要添加子控件標(biāo)簽或輸入框或單選框下拉框作為列，默認(rèn)情況下，每個(gè)子空間占據(jù)一列。

3.1.3 商品批量增加與更新

針對(duì)超市自助收銀系統(tǒng)的商品品種較多的問題，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了商品的品量增加和更新的功能，利用常用的.txt文件保存商品的基本信息，包含商品的條形碼、類別、名稱、價(jià)格；同時(shí)將商品的圖片命名為相應(yīng)的PLU編碼圖片，如商品A的PLU編碼為20180509則其圖片名稱為20180509.jpg；把商品信息和相應(yīng)的圖片存放在目錄下，通過wifi模塊連接服務(wù)器，把商品信息同步到系統(tǒng)的商品數(shù)據(jù)目錄下，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)入和更新數(shù)據(jù)。

3.2 APP自助收銀功能的實(shí)現(xiàn)

3.2.1 APP界面的調(diào)試

本文選用 java 語言并以 eclipse 作為項(xiàng)目開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行預(yù)約 App的編程設(shè)計(jì)。在 eclipse 平臺(tái)內(nèi)創(chuàng)建App 項(xiàng)目并完成各項(xiàng)功能編程后，android 平臺(tái)App 的運(yùn)行、調(diào)試及開發(fā)。具體調(diào)試如圖3所示。

圖3 開發(fā)調(diào)試界面

3.2.2 收銀功能的設(shè)計(jì)

收銀功能是本系統(tǒng)的核心功能。打開手機(jī)APP，掃描商品條形碼，STM32F103對(duì)條形碼數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過ESP8266wifi模塊發(fā)送到服務(wù)器端，手機(jī)APP的購物車?yán)飼?huì)出現(xiàn)掃描過的商品，使用者將想要買的商品選中，進(jìn)行付款，即可達(dá)到收銀功能。

4.系統(tǒng)的測試與分析

4.1 模塊響應(yīng)效果測試

由于超市自助收銀系統(tǒng)是利用STM32控制ESP8266wifi模塊，與服務(wù)器之間進(jìn)行無線網(wǎng)通訊，所以響應(yīng)時(shí)間會(huì)有所延遲，商品批量刷新表和手機(jī)APP購物車刷新情況也可能會(huì)出現(xiàn)延遲現(xiàn)象，所以，筆者對(duì)超市自助收銀系統(tǒng)進(jìn)行了響應(yīng)時(shí)間測試。每個(gè)操作分別在100、1000、10000個(gè)商品分別進(jìn)行30次的操作，取其平均響應(yīng)時(shí)間，結(jié)果見表1。

從測試結(jié)果可知，由于響應(yīng)過程需要外部串口通信，所以當(dāng)批量商品進(jìn)行刷新時(shí)，響應(yīng)時(shí)間較長，但總體上滿足超市收銀系統(tǒng)操作響應(yīng)時(shí)間不超過1s的要求。

表1 測試結(jié)果表

4.2 系統(tǒng)實(shí)際效果測試

消費(fèi)者在手機(jī)上下載APP，進(jìn)行用戶注冊(cè)和登陸后，會(huì)進(jìn)入商品界面，如圖4所示，消費(fèi)者可以方便的看到自己想買的商品所在貨架位置以及價(jià)格，當(dāng)消費(fèi)者找到商品自行掃描商品的條形碼，APP購物車界面刷新后就會(huì)出現(xiàn)掃描過條形碼的商品，消費(fèi)者進(jìn)行付款后，即可到收銀臺(tái)進(jìn)行消磁并打印小票，測試系統(tǒng)模擬超市如圖5所示。

圖4 APP商品界面

圖5 測試系統(tǒng)的模擬超市

5.結(jié)束語

本系統(tǒng)是基于Android開發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)的一套自助收銀系統(tǒng)，創(chuàng)新性強(qiáng)，符合當(dāng)今購物趨勢。相比結(jié)構(gòu)單一的排隊(duì)收銀模式，該收銀模式具有創(chuàng)新性，符合當(dāng)今年輕人手機(jī)支付的趨勢，并可通過APP可為消費(fèi)者提供精準(zhǔn)服務(wù)；服務(wù)更人性化。購買少量商品用戶通過APP自主購買，減少排隊(duì)收銀時(shí)間，為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。性價(jià)比高；本套自助收銀系統(tǒng)相比普通人工收銀系統(tǒng)價(jià)格便宜，操作簡單，可為消費(fèi)者提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，因此本系統(tǒng)具有很大的市場價(jià)值，具有廣泛的應(yīng)用前景。