一种基于ZIGBEE和RFID的智能电子秤.pdf

本发明公开了一种基于ZigBee和RFID的智能电子秤，其特征包括：主系统包括ZigBee终端节点和主节点，主节点通过串口和PC端连接，终端节点通过星形网络连接到主节点；终端节点包括CC2530控制器模块、AS1117电源模块、TFT液晶显示模块、PS2键盘输入模块、RFID射频识别模块、压力传感器模块；所述AS1117模块对CC2530控制器模块供电，PS2键盘作为人机交互部分提供商品信息外部输入，RFID模块通过SPI接口和CC2530连接，将读取到的商品信息发送到控制器，称重模块可以检测商品重量，液晶显示模块显示交易信息。

1.  一种基于ZigBee和RFID的智能电子秤，其特征包括：主系统包括终端节点和主节点，主节点通过串口和PC端连接，终端节点通过星形网络连接到主节点；终端节点包括CC2530控制器模块、AS1117电源模块、5110液晶显示模块、PS2键盘输入模块、RFID射频识别模块、压力传感器模块；所述AS1117模块对CC2530控制器模块供电，PS2键盘作为人机交互部分提供商品信息外部输入，RFID模块通过SPI接口和CC2530连接，将读取到的商品信息发送到控制器，称重模块可以检测商品重量，液晶显示模块显示交易信息。

2.  如权利要求1所述一种基于ZigBee和RFID的智能电子秤，其特征在于：主节点上有和终端节点个数相等的指示灯，当主节点接收到终端节点的数据时，对应的LED灯闪烁，提示是哪个终端节点在发送数据，主节点将接收到的信息通过串口发送到上位机。

3.  如权利要求1所述一种基于ZigBee和RFID的智能电子秤，其特征在于：所述终端节点采用CC2530作为控制器，CC2530是用于ZigBee的一个真正的片上系统解决方案，结合了领先的RF收发器的优良性能，内部增强型8051CPU，尤其适应超低功耗要求的系统。

4.  如权利要求1所述一种基于ZigBee和RFID的智能电子秤，其特征在于：所述5110液晶显示模块采用诺基亚5110液晶显示屏幕显示交易的内容，方便消费者直观的看到消费内容使交易过程透明化。

5.  如权利要求1所述一种基于ZigBee和RFID的智能电子秤，其特征在于：所述PS2键盘输入模块采用通用的PS2接口键盘，具有占用IO资源少、方便移植的特点。

6.  如权利要求1所述一种基于ZigBee和RFID的智能电子秤，其特征在于：所述RFID射频识别模块采用MF RC522芯片作为读卡器芯片，MF RC522是应用于13.56MHz非接触式通信中高集成度读写卡系列芯片中的一员，是NXP推出的一款低电压、低成本、体积小的非接触式读写卡芯片，用于验证带有MIFARE系列标签的产品。

7.  如权利要求1所述一种基于ZigBee和RFID的智能电子秤，其特征在于：所述压力传感器模块采用电阻应变片式压力传感器，并采用电子秤专用芯片HX711将传感器发出的信号进行AD转换后发送到控制器，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。

一种基于ZigBee和RFID的智能电子秤
技术领域
本发明涉及了一种基于ZigBee和RFID的智能电子秤，属于自动化领域。
背景技术
随着人民生活水平的提高和商品的极大丰富，商品流通速度的加快和替换率的提高以及商业企业员工人力资源成本费用的增加，商业人员已经充分认识到了进行商业自动化的重要性。
传统的商品销售自动化大多是由POS（point of sale）系统及带有光学自动读取式条码阅读器的收银机和计算机组成的网络系统，而且目前这一系统条码阅读设备与计算机之间的连接大多是有线的，收银工作基本是通过工作人员一一扫描商品条码来确定收银金额，收银效率低下，会导致大量顾客排队付款。因此考虑采用一种新型的销售系统来解决这个问题。
RFID技术是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，是物联网关键技术之一。进入21世纪，包括沃马特在内的大型零售企业宣布了各自的射频识别计划，旨在提高供应链的透明度和效率，ZigBee是一种低使用成本、商业型的应用技术，其无线装置减少了传统电气工程施工费用，解决了现场安装困难的问题。将ZigBee技术和RFID技术相结合，旨在建立一个低成本、高移动性、高效率的智能电子秤，可单独作为电子秤使用，也可镶嵌在传统的销售系统中，增加系统智能化程度。
发明内容
本发明主要针对传统的超市销售系统自动化程度低、现场布线繁琐、成本高的缺点，设计一种低成本、高自动化程度、通过无线连接的智能电子秤；本发明所设计的一种基于ZigBee和RFID的智能电子秤，由一个ZigBee主节点和若干个ZigBee终端节点构成，ZigBee终端节点作为销售点，可以将交易信息通过ZigBee网络发送到ZigBee主节点，ZigBee主节点将各个终端节点发送过来的交易信息通过串口发送到上位机；本发明所设计的一种基于ZigBee和RFID的智能电子秤，ZigBee终端节点作为销售端点，采用PS2键盘作为键盘输入，可移植性强；本发明所设计的一种基于ZigBee和RFID的智能电子秤，ZigBee终端节点有称重传感器，可以对需要称重的商品进行交易；本发明所设计的一种基于ZigBee和RFID的智能电子秤，ZigBee终端节点和RFID读写器通过SPI接口连接，可以通过检测带有RFID标签的商品进行交易；本发明所设计的一种基于ZigBee和RFID的智能电子秤，ZigBee终端节点具有液晶显示功能，可将交易信息实时显示在液晶屏幕上；本发明所设计的一种基于ZigBee和RFID的智能电子秤，可以对没有电子标签、需要称重交易的商品进行交易，可以对有电子标签、需要称重交易的商品进行交易，可以对有电子标签、不需要称重交易的商品进行交易。
按照本发明所提供的技术方案，所述一种一种基于ZigBee和RFID的智能电子秤，主系统包括终端节点和主节点，主节点通过串口和PC端连接，终端节点通过星形网络连接到主节点；终端节点包括CC2530控制器模块、AS1117电源模块、5110液晶显示模块、PS2键盘输入模块、RFID射频识别模块、压力传感器模块；所述AS1117模块对CC2530控制器模块供电，PS2键盘作为人机交互部分提供商品信息外部输入，RFID模块通过SPI接口和CC2530连接，将读取到的商品信息发送到控制器，称重模块可以检测商品重量，液晶显示模块显示交易信息。
所述主节点采用CC2530作为控制器，上面有和终端节点个数的指示灯，当接收到终端节点的数据时，对应的LED灯闪烁，主节点将接收到的信息通过串口发送到上位机。
所述终端节点采用CC2530作为控制器，CC2530是用于ZigBee的一个真正的片上系统解决方案，结合了领先的RF收发器的优良性能，内部增强型8051CPU，尤其适应超低功耗要求的系统。
所述AS1117电源模块采用AS1117芯片将外部输入的5V电源转换成3.3V为CC2530控制器及其外设供电。
所述5110液晶显示模块采用诺基亚5110液晶显示屏幕显示交易的内容，方便消费者直观的看到消费内容使交易过程透明化。
所述PS2键盘输入模块采用通用的PS2接口键盘，具有占用IO资源少、方便移植的特点；
所述RFID射频识别模块采用MF RC522芯片作为读卡器芯片，MF RC522是应用于13.56MHz非接触式通信中高集成度读写卡系列芯片中的一员，是NXP推出的一款低电压、低成本、体积小的非接触式读写卡芯片，用于验证MIFARE系列产品。
所述压力传感器模块采用电阻应变片式压力传感器，并采用电子秤专用芯片HX711将传感器发出的信号进行AD转换后发送到控制器，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。
本发明的有益效果是：
（1）所述一种基于ZigBee和RFID的智能电子秤，通过无线组网的方式进行全程交易，避免了传统的交易系统布线不便的问题。
（2）所述一种基于ZigBee和RFID的智能电子秤，终端节点有RFID射频识别功能，可在识别区域内无人工干预的情况下自动读取带有MIFARE标签的商品，提高自动化程度节省人力资源提高效率。
（3）所述一种基于ZigBee和RFID的智能电子秤，采用PS2接口键盘作为外部输入，移植性强，拆卸方便，有足够的按键作为交易时的快捷键和功能键。
（4）所述一种基于ZigBee和RFID的智能电子秤，称重部分采用电阻应变片式传感器，AD转换采用专用的电子秤AD转换芯片，稳定性强、精度高。
（5）所述一种基于ZigBee和RFID的智能电子秤，结构简单、成本较低、功耗小、操作方便。
（6）所述一种基于ZigBee和RFID的智能电子秤，内置的程序可以交易多种类型的商品：无电子标签需称重、有电子标签需称重、有电子标签不需称重。
附图说明
图1为系统示意图。
图2为主节点电路图。
图3为终端节点液晶模块电路图。
图4为电源模块电路图。
图5为RFID模块电路图。
图6为称重模块电路图。
图7为PS2键盘模块电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明所述系统包括：ZigBee主节点和若干个ZigBee终端节点，ZigBee主节和ZigBee终端节点组成星形网络，ZigBee主节点作为协调器接收终端节点发送的信息；ZigBee主节点包括LED显示电路和串口通信电路，当有终端节点发送数据的时候，对应的LED会闪烁以方便将终端节点区分开来；串口通信电路用串口向上位机发送交易信息；终端节点主要包括：5110液晶显示模块、AS1117电源模块、RFID射频识别模块、称重模块、PS2键盘输入模块；当带有MIFARE one卡的商品进入读写器读写区域内，读卡器自动读取商品信息进行交易，若是需要称重的商品可在称重模块上称重交易；ZigBee终端节点将交易信息发送给主节点，主节点再通过串口将信息发送到上位机以便管理。
如图2所示，电路主要包括三个部分：CC2530最小系统、LED灯、串口。CC2530芯片1、2、3、4引脚连接到GND，CC2530芯片5、6、7、8、9号引脚分别接到发光二极管D5、D6、D7、D8、D10的阴极，CC2530芯片的10号脚接到3.3V电源，11号脚接到D11阴极，CC2530芯片14号脚接到CH340T芯片的4号脚，CC2530芯片15号脚接到CH340T的三号脚，CC2530芯片21、24、27、28、29、31、39号脚接到3.3V电源，CC2530芯片22号脚接到晶振Y3的一端后接到电容C26后接地，CC2530芯片23号引脚接到Y3另一端后接到电容C24后接地。CC2530芯片25号引脚接到天线部分C21的一端，CC2530芯片26号引脚接到天线部分C15一端。CC2530芯片30号引脚接到电阻R11一端后接地。CC2530芯片32号引脚接到晶振Y2一端后接到电容C22后接地，CC2530芯片33号引脚接到Y2另一端后接到电容C14后接地。CC2530芯片37、38号引脚分别接到D4、D5阴极。CC2530芯片40号脚接到电容C13一端，C13另一端接地。3.3V电源接到C9、C10、C11三个滤波电容后接地。3.3V电源接到电阻R17一端，R17另一端接到复位开关S1的一端和C27的一端同时接到CC2530的20号引脚，S1另一端和C27另一端接地。3.3V电源接到LED发光管D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11，D3阴极接到R3一端后接地作为电源指示灯。C15一端接到CC2530芯片26号脚，另一端接到电容C16的一端和电感L1的一端，L1另一端接地C16另一端接到C17一端，C17另一端接到R8和R7的一端，R8另一端接地，R7另一端接到R9和C18的一端，R9另一端接地，C18另一端接到PCB天线。C21一端接到CC2530芯片25号引脚，另一端接到L2、L3的一端，L3另一端接地，L2另一端接到C16和C17公共端。USB口0号引脚接地，1号脚为PC机电源，2号脚接到CH340T的7号脚，USB口的三号脚接到CH340T的6号脚，USB口的4号脚接地。USB口的电源经过R2后接到发光二极管D2阳极，D2阴极接地。3.3V电源经过滤波电容C5、C6后接地。CH340T的3、4号脚分别接到CC2530的15、14号引脚，CH340T的8号脚接地，9号脚接到晶振Y1的一端后经过C7接地，CH340T的10号脚接到晶振Y1的另一端后通过C8接地。CH340T的19号引脚接到3.3V电源。
如图3所示，为ZigBee终端节点5110液晶显示电路图，包括终端节点的最小系统和5110连接部分，其中终端节点最小系统和图1最小系统一样。5110液晶屏1号脚接到3.3V电源，3.3V电源通过滤波电容C32后接地。5110液晶屏2、3、4、5、9号脚分别接到ZigBee终端节点控制芯片的35、34、15、14、13号脚。5110液晶屏6号脚接3.3V电源，7号脚接地，8号脚经过C31后接地。
如图4所示，外部输入的5V电源经过C1、C2滤波电容后接到AS1117芯片的输入端，C1、C2另一端接地。AS11172号脚接地，输出点输出3.3V电压后接到C3、C4的一端，同时接到D1的阳极，C3、C4另一端接地，D1阴极经过R1后接地。
如图5所示，为读卡器电路图MF RC522芯片的31、30、29、24号脚分别接到ZigBee终端节点控制器的38、37、5、7号引脚。 MF RC522芯片6号脚接到ZigBee终端节点控制器的6号脚，同时接到R20的一端，R20另一端接3.3V电源。MF RC522芯片1脚接地，32脚接3.3V电源，4、5、10、18引脚接地。MF RC522芯片15、3、2、12引脚接3.3V电源，3.3V电源通过C28后接地。MF RC522芯片21、22引脚分别接到晶振X1的两端，X1两端分别接电容C36、C40后接地。MF RC522芯片11号脚接L4一端，14号脚接地，13号脚接L5一端，17号脚接R24一端，16号脚接R21和C29公共端。R24一端接到MF RC522芯片17号脚和R21的一端，另一端接到C30一端，C30另一端接C33和C35公共端，R21另一端通过C29后接地。L4另一端接到C33和C34公共端，C33另一端接到C35一端，同时接到PCB天线。C34、C35另一端接地后接到C37、C38一端。L5另一端接到C37另一端，C37另一端通过C39接到C38另一端，C38另一端接到PCB天线。
如图6所示，SENSOR表示压力传感器的输出端，总共有4路输出：OUT+、A-、A+、GND。HX711芯片的1、16脚接到 VCC，HX711芯片2号脚接到三极管Q1的基极，Q1的发射极接到C12的一端和VCC，C12另一端接地。HX711芯片3号脚接到R6、C20、C19、OUT+。HX711芯片4号脚接到R6、R10公共端。HX711芯片5号脚接到R10、C20、C19和GND。HX711芯片6号脚接到C23后接到GND。HX711芯片7号脚接到C25和R13公共端，R13另一端接到A-。HX711芯片8号脚接到C25和R15公共端，R15另一端接到A+。HX711芯片11号引脚接到Q2集电极，R12一端接到Q2集电极，另一端接到VCC。R14一端接到VCC，另一端接到Q2的基极、Q3的集电极。Q3的基极接到R16的一端，另一端接到ZigBee终端节点控制器的11号脚。HX711芯片的12号脚接到R15一端，R15另一端接到R4和ZigBee终端节点控制器9号脚。R4另一端接地。
如图7所示，PS2键盘1号脚接到R19和R18的公共端，R19和R18公共端接到ZigBee控制器19号脚。PS2键盘3号脚接地，4号脚接VCC。PS2键盘5号脚接R23的一端，R22一端接到R23，另一端接地，R23和R22公共端接到ZigBee控制器模块的18号脚。