一种带有二维码锁的新型超市手推车

乔红娇 王辉 梁爽

摘要：针对硬币嵌入式手推车的不方便性，该设计基于市场的需求，设计一款基于STM32二维码锁的新型超市手推车，装置主要包括中心控制单元、无线移动通信模块、GPS模块、机电锁车装置、电池、动能发电模块、充电管理模块等部分组成。用户可以直接扫码交一元押金，领取超市手推车，待购物完毕后，返回原处即可退回押金。通过实物验证，带有这种装置的新型手推车具有操作方便、智能可靠以及较高的实用价值，具有广泛的市场应用前景。

关键词：STM32二维码锁新型超市手推车无线移动通信模块GPS模块

中图分类号： TN929.5文献标识码：A        文章编号：1672-3791（2021）11（c）-0000-00

Abstract： Aiming at the inconvenience of coin-embedded trolleys， this design is based on market demand and designed a new type of supermarket trolley with a QR code lock. The device mainly includes a central control unit， a wireless mobile communication module， a GPS module， and an electromechanical lock device， Battery， kinetic energy generation module， charging management module and other parts.Users can directly scan the code to pay a deposit of one yuan， receive the supermarket trolley， and return the deposit to the original place after shopping.Through physical verification， the new trolley with this device has convenient operation， intelligence reliability， and high practical value. So it has a broad market application prospect.

Key Words：STM32;QR code lock;New supermarket trolley;Wireless mobile communication module; GPS module

目前，根據数据调查显示市面上的大型超市里大部分引进的是硬币嵌入式手推车，这种形式的手推车确实可以解决乱停乱放的现象[1]。顾客只要先投一元押金，待购物完毕后将购物车放回原处即可退回押金。但随着移动支付浪潮地不断推进，人们带硬币的情况越来越少，如果没有带硬币，这种嵌入式的手推车就不能被推走，给客户带来了很多不便。

故该文设计一款带有二维码锁的新型超市手推车，采用物联网性质的二维码锁来代替传统的硬币嵌入式的锁，可以很好地解决这一问题。既解决了现代人不带现金的情况，还可以继续解决手推车乱停乱放的现象。希望在节约成本的基础上，实现对硬币自助手推车的改良，以达到解决乱停乱放及符合移动支付的双赢。给客户超市购物带来了很好的体验感。

1总体设计

该设计研究主要是基于一种带有二维码锁的新型超市手推车，实质上是在传统的超市手推车的基础上增加了二维码锁，所以总体的设计主要分为两个部分：二维码锁的设计和超市手推车的设计。其中二维码锁的设计会是该文着重研究的对象，而手推车的设计可以参考目前市面上的手推车模型。

1.1 二维码锁的设计

二维码锁主要包括锁体和手机APP两部分。锁体包括中心控制模块、电机驱动模块、蓝牙模块、机械锁模块;软件部分则包括二维码模块和蓝牙通信模块，通过手机AppP扫描二维码读取相应信息，通过蓝牙和MCU通信[2]。用户扫码二维码后，MCU和手机App的信息会进行相应的比对，比对成功则解锁。

1.1.1 硬件设计

二维码锁以STM32为中央处理器，集成了蓝牙模块、电机驱动模块和电源模块。STM32单片机是ARM内核的一个版本，它比传统的51单片机高级很多。STM32单片机拥有51单片机所没有的许多资源，速度是51单片机所无法比拟的。STM32单片机程序模块化，接口相对简单，因为它功能多，运算速度快，是51单片机的几十倍，而51单片机功能少，并且需要更多的外围器件[3-4]。

新系列产品集成了先进的面向连接的外围设备，标准的STM32外围设备（包括PWM定时器）和高性能的32位ARM Cortex-M3 CPU。这些功能使开发人员能够在设备上集成多种功能，如电机控制、用户界面控制和设备互连[5]。所以基于以上功能研究，STM32单片机适用于设备互连所以很适合作为二维码锁的中心处理器。二维码锁的硬件实现框图如图1所示。

1.1.2 软件设计

（1）控制部分。在收到正确的密码和校对后，驱动l9110s，通过功率放大实现电机的正常运行。

（2）CC2541蓝牙模块。CC2541蓝牙模块主要负责与上位机的通信，通过串口与单片机的通信，完成上位机与蓝牙的通信。

（3）手机App。通过手机上的App来读取二维码上的数据，通过蓝牙4.0协议向蓝牙发送数据。然后蓝牙将接收到的数据通过单片机发送到微控制器上来扫描代码以完成解锁功能[6]。

1.1.3 二维码锁的具体实现

（1）通信协议。硬件和软件通过蓝牙 4.0 进行交换数据。蓝牙4.0具有安全加密算法，可进行短距离大容量的数据传输，实现其超低功耗。蓝牙4.0兼容性强，且可向下兼容。目前市场上大部分产品都使用蓝牙4.0协议，技术比较成熟，便于产品改进[7]。

（2）手机App。该项目开发的App是基于Apicloud低代码平台。Apicloud是中国领先的“云端一体”移动应用云服务商。采用这种方式开发的Web App，采用JavaScript语言编写，开发周期较短，并且有强大的开源社区支持，更易于维护。该项目中的App由二维码扫描模块和蓝牙通信模块组成的。扫描二维码后将二维码的数据发送出去[8]。

1.2 手推车设计

超市购物车一般是指我们在超市购物时使用的一种购物设备。它是我们生活中不可缺少的工具。在超市购物时，使用购物车不仅可以改善買家的需求，还可以增加买家的交易量。这可以说是一箭双雕的双赢结果。手推车的设计可以参考目前市面上的手推车模型。

2 技术方案设计

这种带二维码锁的新型超市手推车的技术方案设计由数据采集系统、方案设计、结构设计和模型制作这4个部分构成，如图2所示。

2.1 数据采集

对市场上现有的手推车进行调研，以部分手推车为样车，首先研究样车原来的手推车锁的功能及数据，测量样车尺寸数据，作为边界数据。

2.2方案设计

该文设计的带有二维码锁的新型超市手推车可分为两部分重要的组成，一部分是二维码锁系统，这部分是现有手推车的创新部分，并未广泛应用于市场，利用手机扫码付款解锁，待使用完毕后放到指定位置后即可退还押金。另外一部分是手推车的主体部分，利用前面采集到的现有手推车数据进行比对，确定以及二维码模块盒放置的位置，设计出一款带有二维码锁的超市手推车。

2.3 结构设计

根据样车边界数据及所确定的方案，对产品主要部分如中心控制单元、无线移动通信模块、GPS模块、机电锁车装置、电池、动能发电模块、充电管理模块等模块进行详细参数设计及三维建模，如下图3所示。

2.4模型制作

二维码锁部分可以通过STM32单片机作为中心处理装置实现，手推车部分可以根据确定好的图纸，对产品进行选材，制作几个带二维码的手推车模型并进行实物验证，并在超市小范围内进行了应用，验证效果很好，如图4所示。

3 结语

该文先从二维码锁的设计再到手推车的设计，并对市场上已有的硬币嵌入式自助手推车进行调研，了解车间距等参数，以此制作这款新型手推车模型。二维码智能锁相对于传统的手推车具有更强的便利性和实用性，实验验证该款新型手推车具有很好的市场发展前景和推广价值。

参考文献

[1] 陈彤，殷忠伟.投币式手推车[J].少年科学，2007（1）：59.

[2] 陈昶佚，徐恩毅，巫子聪，等.一种基于动态二维码的智能车锁设计[J].电子制作，2018（11）：32-33.

[3] 高汉辰，李之暄，梁非凡，等.基于动态二维码的无线智能门禁系统[J].科技创新导报， 2019，16（31）：136，138.

[4] 刘先喆.智能购物手推车[J].科学启蒙，2011（6）：17.

[5] 陈青华，齐玉东，洪贝.一种融合指纹信息的二维码智能锁设计[J].航空计算技术，2016，46（6）：93-95.

[6] 王宏波，蒋淑玲.二维码在物流信息化中应用研究[J].科技创新导报，2019，16（18）：150-151.

[7] 孙鹏宇，魏立明.基于MCU的智能密码锁控制系统[J].北方建筑，2021，6（2）：53-56.

[8] 邢静，龚启智，李春梅.基于Android手机控制的智能小车的设计与实现[J].科技资讯，2017，15（6）：27-28.