可追溯电子秤系统设计

推出了一种新型的可追溯电子秤，它是根据当前市场上的电子市场进行技术创新，将传统的电子称重系统与网络通讯，数据处理，智能1C卡，可追溯性代码和打印技术集成在一起，已经开发了一种基于嵌入式系统的更加智能的电子秤，使其成为食品安全追溯系统中的重要环节。食品安全一直是人们关注的焦点。自2010年以来，商务部和财政部已在一些大城市正式启动了首批肉类和蔬菜流通追溯系统。可追溯系统是基于现代流通方法的发展。基于信息技术，可以实现肉类和蔬菜产品的电子认证，电子票务的收集，买卖和分类账，从而形成具有可追溯来源，可追溯验证和责任心的质量和安全可追溯链。据调查，中国的食品安全问题仍然很多，随着食品供应链中客户终端的发展，电子称重秤的研究也在不断完善，例如智能电子称重系统，基于ARM-Linux的多功能电子秤39，基于单片机的智能电子秤，基于ASP [4]的食品可追溯电子秤等。但是，食品安全问题尚未从根本上解决。本课题研究是一种方法，可以自动获取食品生产，加工，分销和销售的所有详细信息，尤其是食品的来源，以实现产地定位和防伪，并将获得的信息通过条形码或两者传递。打印出二维码，供客户查询和核实所购商品信息，实现真正的可追溯性目的。随着肉类和蔬菜可追溯系统的逐渐成熟，普通电子秤已经不能满足市场需求，而可追溯电子秤将逐渐占领市场。特别是随着计算机网络的迅速发展，电子秤正朝着小型化，智能化和网络化的方向发展。根据对农业物联网电子秤39的需求分析，可追溯电子秤将是解决食品流量和来源问题的关键，因此研究可追溯电子秤对解决食品安全问题具有重要意义。 。 1.嵌入式系统简介嵌入式系统是为特定应用而设计的专用计算机系统，它完全嵌入到用户，产品和应用程序的受控设备中。除了嵌入式计算机系统，嵌入式系统还包括硬件层，中间层，系统软件层和应用程序软件层。它必须根据应用程序要求来定制软件和硬件，以满足应用程序系统的功能，可靠性，成本和体积要求。 2.嵌入式系统的特征微型系统内核。它是内核最小化的系统。特异性强。与通用计算机平台相比，嵌入式系统更加专业化，并且通常面向特定的应用程序。高可靠性。与普通PC相比，嵌入式系统不仅经常在长期无人监督的情况下运行，而且还需要长期不间断的运行，因此它们需要强大的可靠性。代码已固化。嵌入式系统的目标代码甚至所有代码基本上都在非易失性存储器中固化，而不是存储在外部存储设备中，有效地提高了程序执行速度和系统可靠性。特殊的开发环境。因为嵌入式系统的资源有限，所以它们没有独立开发的能力。系统开发需要特殊的开发工具和环境。主机可以设计和开发系统，而目标机器是最终执行机器。 3.系统功能的实现3.1系统的工作原理可追溯的电子秤系统采用双处理器协同工作，可以减少负担在主控制器上。主处理器使用ARMv7架构的Cortex-M3系列LM3s9b90芯片，该芯片处理整个系统信息，连接LCD，LED，CPU，智能卡，WIFI，打印机和键盘等。重力传感器通常需要单独的辅助处理器，使用Cortex-M0系列芯片。这两个处理器通过UART通信。辅助处理器可以满足一般的控制功能和计算功能，并且主要处理传感器信息和一些键盘信息。重力传感器将产品的质量模拟量传输到辅助处理器进行处理，从而获得产品的质量。同时，用户可以通过PLU快捷键选择产品类型和产品编号，以获得产品的单价。最后，辅助处理器执行简单的算术处理，以将产品的价格通过UART通信传输到主处理器进行处理，并且可以通过LED或LCD显示产品的单价，质量和总量。在商品交易期间，服务器可以通过网络将商品的所有信息从来源，屠宰场，批发市场，货物所有人，零售终端和摊位所有人传输到可追溯的电子秤，并以条形码形式打印在收据上。以满足产品的可追溯性。同时，可追溯的电子秤将存储每个交易信息并将其传输到服务器。系统框图如图1所示。3.2可追溯性功能的实现系统最突出的技术关键是实现可追溯性的能力。货源追踪方法的特点包括：称量电子秤时，获取用户输入的商品质量信息和商品信息编号。根据产品信息号获取对应产品的单价和产品标识码，并根据产品标识码获得对应的溯源信息。同时，基于产品质量信息和单价信息来计算产品的销售额。输出获得的可追溯性信息和此交易数据。用于实现可追溯性功能的电子秤的设计模块如图2所示。如图2所示，实现可追溯性功能的最重要环节可以分为八个部分，例如：第一采集单元，第二采集单元，计算模块，输出模块，显示模块，打印模块，网络模块，服务器等。整个可追溯性链接的实现过程如下：第一获取单元由辅助处理器处理。称重时主要获取产品质量信息和产品信息代码。如：信息代码：001，类型：绿色蔬菜。第二获取单元由主处理器处理。第一获取单元将商品信息代码发送到第二获取单元，从而获取商品的单价和相应的商品识别码。如：信息代码：001，类型：绿色，产品识别代码：0256，单价：3元。电子秤本身具有每个产品信息代码，产品标识代码和产品单价的存储文件。从第一和第二获取单元获得产品的质量和单价信息，并且主处理器的计算模块执行算术处理以获得相应产品的销售量。同时，第二获取单元通过网络模块将产品标识码上传到服务器，以根据产品标识码获取记录的产品及其可追溯性信息，并将可追溯性信息返回给第二获取单元。 。可追溯性信息主要包括：产地信息，检验信息，物流信息，企业信息等。例如：绿色蔬菜：本地服务器将预先保存所有产品可追溯性信息文件。输出模块是可追溯电子秤设备的重要组成部分e达到可追溯性的目的。在交易期间，将从计算模块获得的销售额，从第一获取单元获得的质量信息，从第二获取单元获得的单价以及产品可追溯性信息通过输出模块输出。从输出模块获得的所有信息都将打印在小票上，并且可追溯性信息以条形码的形式打印出来。这样一来，客户就可以用小票在服务器上进行扫描和查询，以获得对应产品的源跟踪信息，真正达到了跟踪产品信息源的目的。电子秤的顶部有LED和LCD显示模块。 LED主要用于显示产品的单价，质量和销售额。 LCD用于显示商品类型，供销售人员选择。在交易过程中，从输出模块输出的交易信息将通过网络模块上传到服务器进行存储，并且交易信息还将保存到客户的1C卡中。 3.3称重模块基于嵌入式称重系统是一个工业系统，总体设计方案主要通过分析设计过程中的功能要求和主要性能指标来设计。在选择重力传感器方面，该设计使用电阻应变传感器。应变测量方法灵敏度高，测量范围广，频率响应快。它适用于静态测量和动态测量。它体积小，重量轻。在各种恶劣环境下都能可靠地工作。称重模块硬件的示意图如图3所示。当桥臂的电阻应变计变形时，其电阻会发生变化，并且桥会失去平衡，即输出电压不为零。此时，电阻应变计的大小可以通过输出电压来确定。从而达到称量的目的。信号处理：放大后的电压信号由合适的放大器电路进一步放大，滤波电路对模拟信号进行滤波和去噪，使其达到预期值并获得正确的测试结果。该电路不仅可以线性放大地电平信号，而且还可以起到阻抗匹配和抗共模干扰的作用。 A / D转换电路：由于微处理器只能处理数字信号，因此有必要对处理后的模拟信号进行A / D转换。该过程包括三个部分：采样，量化和编码。通常，量化和编码是同时完成的。采样是对模拟信号进行时间离散化的过程，量化是对幅度进行模拟信号离散化的过程，编码意味着每个量化的采样值都由某个二进制代码表示。数据存储与传输：微处理器将A / D转换后获得的数字信号通过某种算法传递，以获取产品的质量和价格。同时，数据被存储并发送到主处理器进行显示。 3.4外围电路模块的可追溯性电子秤表头支持宾客显示和主显示两种方式，支持GB18030大字符集。客户显示屏采用LED数码管，可以显示皮重，质量，单价和总价，方便消费者查询信息。 LED驱动器由驱动器芯片直接驱动，处理器使用串行方法控制驱动器芯片并执行数据传输。主显示屏是4.3英寸TFT LCD屏幕，分辨率为480X320。处理器具有固定的LCD接口。使用固定的LCD驱动器芯片来控制它可以实现高速，高亮度和高对比度的显示效果。同时，还可以显示各级可追溯性管理服务平台发布的肉菜可追溯性信息和有问题的肉类，对蔬菜的警告信息。打印模块和主控制器使用串行通讯，并且需要编写相关代码来驱动。采用独立的纸仓，支持针式打印，打印速度高达每秒3行中文。考虑到打印测头是电子秤中最易磨损的易损件，其设计可独立拆卸和维护，而不会损坏测量密封，非常方便。更换打印头和纸张。 ARM已在内部包含以太网MAC控制，但未提供物理层接口。因此，需要外部物理层芯片来提供以太网访问通道。该设计使用外围芯片来设计以太网控制器的相关电路，并且可以通过Rj-45连接到以太网。在交易过程中，1C卡取出数据库中的数据以进行比较，从而验证商户注册信息并记录交易信息。电子标签，CAN总线，串行端口（RS-232）转换器和计算机构成一个1C系统。读卡器由微控制器，看门狗，CAN总线通信模块和读写模块组成。读写模块和| C使用硬件中的天线来实现数据传输。 RS-232转换器的功能是实现读卡器与计算机之间的通信，并起到转换通信协议的作用。数据存储模块是基于SQLite3开发的，主要负责用户数据，产品信息数据，采购批信息和交易信息的存储控制。 4.软件设计智能可追溯电子设备调用开发平台NEAT（Newlandembedded Application Toolkit）环境，并使用Linux操作系统。软件设计是整个系统的重要组成部分。完成硬件设计后，编写启动代码和基础设备驱动程序，然后移植嵌入式操作系统。最后，完成应用程序以实现每个模块的功能。可跟踪电子秤软件的软件流程图如图4所示。在整个源跟踪软件中，将包含诸如销售控制，销售记录查询和软件升级之类的模块。销售控制：允许将电子秤远程配置为销售控制模式，并拒绝称重超过购买量的产品，但是应该有明显的提示，销售记录查询：您应该能够查询统计报告和详细信息本地交易当天，当月的月份以及一个月内指定时间范围内的销售统计信息，软件升级：可通过远程网络升级和U盘升级来升级可追溯性程序，但升级不应影响测量性能。 5.结论可追溯电子秤的精度等级最终达到III级，大量程：6/15〜15 / 30kg，小量程：40〜100g，验证秤：2/5〜50g，剥离范围：-5.998〜 -9.995公斤。与普通电子秤相比，它在智能性，准确性，灵敏性，稳定性和成本性能方面都有很大的提高，同时提高了设备​​的可操作性和可维护性。最重要的是达到可追溯性的目的。 ，因此具有很高的实用价值。