基于STM32的重力感應售貨機系統設計
一、項目介紹
隨著智能物聯網技術的不斷發展，人們的生活方式和消費習慣也正在發生改變。如今越來越多的人習慣于在線購物、自助購物等新型消費模式，因此智能零售自助柜應運而生。
本項目設計開發一款基于STM32主控芯片的智能零售自助柜，通過重力傳感器監測貨柜內商品重量變化，并通過WiFi通信模塊與手機端實現交互。用戶可以通過輸入賬號密碼，柜門自動打開，用戶自取商品后關閉柜門，柜門鎖定，系統根據重量變化判斷用戶拿取的商品并從賬戶自動扣費。同時，用戶也可以通過手機端查看消費流水、商品庫存，并進行補貨和充值等操作。
智能零售自助柜的應用場景非常廣泛，可以應用于商場、超市、酒店、機場、車站等各類場景。通過自助購物，可以提高消費者的消費體驗和購物效率，同時也降低了商家的人力成本和物流成本。
二、設計思路
【1】功能細節總結
（1）ESP8266配置成AP+TCP服務器模式與手機APP連接。
（2）手機APP可以完成用戶的注冊，充值功能，然后通過連接貨柜將數據同步到貨柜的存儲芯片上（W25Q64-FLASH保存數據）。
（3）手機APP連接貨柜之后，可以拉取數據顯示，了解貨柜現在的物品哪些已經售賣出去，哪些還沒有售賣。，每個物品是放在一個貨柜格子里，透明玻璃可以查看到物品。
【2】硬件選型
- 主控芯片：STM32F103RCT6是一款主流的32位ARM Cortex-M系列微控制器，具有高性能、低功耗和易于開發等特點，因此被選擇作為該系統的主控芯片。
- 重力傳感器：HX711重力傳感器模塊采用24位高精度芯片，能夠精確測量重量，適用于該系統中貨柜內商品的重量監測。
- SG90舵機：該系統需要控制柜門的打開和關閉，因此使用舵機來實現柜門控制。
- 矩陣鍵盤：用戶需要輸入賬號密碼進行登錄，因此使用矩陣鍵盤作為輸入設備。
- 顯示屏：OLED顯示屏具有低功耗、高對比度、快速響應等特點，適用于該系統中的桌面顯示界面。
- WiFi模塊：ESP8266-WIFI模塊是一款成本低、體積小、性能穩定的WiFi通信模塊，適合在該系統中與手機APP進行無線通信。
【2】程序設計思路
- 初始化系統，包括各個外設的初始化，如WiFi模塊、重力傳感器HX711模塊、矩陣鍵盤等；
- 用戶輸入賬號密碼，判斷是否為有效用戶；
- 根據重力傳感器讀取貨柜內商品重量，判斷用戶拿取的商品并從賬戶自動扣費；
- 控制柜門打開和關閉，同時顯示屏上顯示相關提示信息；
- 同步數據到手機APP。
【3】設備操作流程
- 用戶輸入賬號密碼，系統進行驗證，判斷是否為有效用戶；
- 如果驗證通過，屏幕上顯示“登錄成功”，并顯示貨柜內商品列表和對應價格；
- 用戶選擇需要購買的商品，系統根據重力傳感器讀取貨柜內商品重量，并判斷用戶拿取的商品并從賬戶自動扣費；
- 系統控制電磁鎖或舵機將柜門打開，用戶自取商品后關閉柜門；
- 重力傳感器監測到貨柜內重量變化，系統自動判斷用戶拿取的商品種類和數量，并在顯示屏上顯示相關提示信息，如顯示扣費金額；
- 控制柜門鎖定，確保商品安全，同時在顯示屏上顯示“門已鎖定”等相關提示信息；
- 同步扣費記錄和商品庫存信息到手機APP，以便用戶查看消費流水和進行補貨等操作。
- 如需要充值，用戶可以在手機APP上進行余額充值操作。
三、代碼實現
【1】OLED顯示屏驅動代碼
下面是OLED顯示屏的測試代碼。使用的SPI接口的OLED顯示屏。
#include "stm32f10x.h"
#include "OLED.h" // OLED驅動庫頭文件
?
void OLED_ShowString(uint8_t x, uint8_t y, uint8_t *str)
{
uint8_t i = 0;
while(str[i] != '\\0'){
if(x > OLED_WIDTH - 8){ // 滿行自動換行
x = 0;
y++;
}
OLED_ShowChar(x, y, str[i]); // 顯示單個字符
x += 8; // 水平方向上的下一個字符
i++;
}
}
?
void OLED_SPI_SendByte(uint8_t data)
{
while(SPI_I2S_GetFlagStatus(OLED_SPI_PORT, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET); // 等待發送緩沖區空
SPI_I2S_SendData(OLED_SPI_PORT, data); // 通過SPI發送數據
}
?
void OLED_WriteCmd(uint8_t cmd)
{
OLED_DC_Clr(); // 將DC置為0，表示發送命令
OLED_CS_Clr(); // 將CS置為0，選中OLED芯片
OLED_SPI_SendByte(cmd); // 發送命令
OLED_CS_Set(); // 將CS置為1，取消OLED芯片選中
}
?
void OLED_WriteData(uint8_t data)
{
OLED_DC_Set(); // 將DC置為1，表示發送數據
OLED_CS_Clr(); // 將CS置為0，選中OLED芯片
OLED_SPI_SendByte(data); // 發送數據
OLED_CS_Set(); // 將CS置為1，取消OLED芯片選中
}
?
?
int main(void)
{
uint32_t i;
?
// 初始化SPI接口
SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE); // 打開SPI1時鐘
SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; // 設置SPI工作模式
SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;
SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; // 數據位寬8bit
SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low; // 時鐘極性為低電平
SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge; // 時鐘第一個邊沿采樣
SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; // 軟件控制CS信號
SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256; // 預分頻系數為256
SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; // MSB先行
SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; // CRC校驗值
SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);
SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); // 使能SPI1
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// 初始化OLED顯示屏
OLED_Init(); // OLED初始化
?
// 顯示數字
char str[] = "1234567890";
OLED_ShowString(0, 0, (uint8_t *)str); // 在(0,0)坐標處顯示字符串
?
while(1){
for(i = 0; i < 10000000; i++); // 延時等待
}
}
?