2026/1/18 14:57:11
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传统超市购物车仅具备承载功能#xff0c;存在商品统计繁琐、找货耗时、排队结账拥堵等问题#xff0c;影响购物效率与体验。基于单片机的智能购物车#xff0c;融合自动识别、路径导航、结算支付等功能#xff0c;可实现商品自动计价、智能导购、快…一、设计背景与核心需求传统超市购物车仅具备承载功能存在商品统计繁琐、找货耗时、排队结账拥堵等问题影响购物效率与体验。基于单片机的智能购物车融合自动识别、路径导航、结算支付等功能可实现商品自动计价、智能导购、快速结算适用于大型超市、仓储式卖场等场景能有效缩短购物时间据测算可减少40%购物流程耗时降低人工成本。系统核心需求包括商品识别支持条形码/二维码扫描识别识别率≥98%自动录入商品信息与价格智能导航基于室内定位精度±1m规划最优购物路径语音提示商品位置结算功能实时统计商品总价支持扫码支付微信/支付宝支付成功率≥99%交互体验7英寸触控屏显示商品清单与导航地图语音交互响应时间≤1秒续航与安全锂电池供电续航≥8小时具备防丢失报警离开用户5米触发、过载保护功能。二、硬件系统设计硬件以STM32H743单片机为控制核心采用模块化架构各模块设计如下1. 核心控制模块选用STM32H743微处理器ARM Cortex-M7内核400MHz主频具备强大的数据处理能力与外设接口USB、Ethernet、SPI、I2C负责统筹各模块协同工作处理商品识别数据、导航算法与支付信息交互。内置2MB Flash存储商品数据库缓存确保离线状态下正常识别。2. 商品识别与称重模块条码识别单元集成OV5640摄像头500万像素与激光扫描模组HS-2000摄像头采集二维码图像经OpenMV算法识别激光扫描头读取一维条码双重识别确保成功率。识别距离5-30cm支持倾斜角度±30°识别。称重单元购物车底部安装电阻应变式称重传感器量程50kg精度±50g配合HX711 AD芯片自动检测商品是否放入/取出辅助修正商品清单防止漏扫或误扫。3. 定位导航与交互模块定位导航单元采用UWB超宽带定位模块DW1000配合商场内部署的定位基站实现±0.5m精度定位驱动两个直流减速电机带编码器控制购物车转向与移动通过PID算法实现路径跟踪直线偏差≤5cm。人机交互单元显示7英寸TFT触控屏1024×600分辨率显示商品清单、总价、导航地图与操作界面语音SYN6288语音合成模块播报商品信息、导航提示与LD3320语音识别模块支持“查找牙膏”“结算”等指令按键紧急停止按钮与模式切换键手动/自动导航。4. 通信与支付模块无线通信ESP32模块支持Wi-Fi连接商场局域网与蓝牙连接用户手机实现商品数据库同步、支付信息传输与防丢失联动4G模块可选确保弱网环境下正常工作。支付单元集成二维码扫描头读取用户支付码与NFC模块支持银联闪付支付信息经加密芯片AT88SC0104处理后传输至商场结算系统。5. 电源与安全模块电源系统12V/10Ah锂电池组供电经DC-DC转换输出5V/3.3V为各模块供电支持太阳能辅助充电车把安装5W光伏板延长续航至10小时电量低于20%时语音提示充电。安全防护防丢失蓝牙测距与用户手机连接距离5米时蜂鸣器报警并锁死车轮过载保护称重传感器检测负载50kg时限制电机驱动避免损坏紧急制动按下急停按钮立即切断电机电源车轮机械锁死。三、软件系统设计软件基于FreeRTOS实时操作系统采用模块化编程核心功能通过多任务协同实现1. 商品管理与识别任务识别流程摄像头/激光头扫描商品条码后STM32调用本地数据库比对商品信息名称、单价、库存无匹配时通过Wi-Fi请求云端数据库识别成功后将商品加入清单触控屏实时更新总价。异常处理称重传感器检测到新增商品但未识别时语音提示“请扫描商品条码”识别商品与重量偏差20%时标记异常并提示人工确认。2. 导航与路径规划任务路径规划用户在触控屏输入需购买的商品后系统调用商场地图存储于本地采用Dijkstra算法规划最短路径避开拥堵区域通过商场系统获取实时人流数据。导航控制UWB模块实时获取位置信息与目标路径对比计算偏差通过PID算法调节左右电机转速偏差10cm时调整转向语音同步提示“前方3米左转到达牛奶区”。3. 支付结算任务结算流程用户点击“结算”后系统生成订单含商品清单、总价触控屏显示支付二维码支持用户主动扫码或启动扫描头读取用户支付码支付成功后向商场系统发送确认信息打印购物小票可选配微型打印机。支付安全支付信息采用RSA加密传输本地不存储敏感支付数据支付超时30秒自动取消重新发起结算。4. 人机交互与低功耗任务语音交互LD3320模块识别用户指令如“删除最后一件商品”“查询总价”STM32解析后执行对应操作并语音反馈支持自定义唤醒词如“小购小购”。低功耗管理无操作10分钟后关闭屏幕背光与部分传感器供电电机进入休眠状态电流从工作状态的300mA降至50mA用户触摸屏幕或语音唤醒时快速恢复。四、系统测试与优化1. 功能测试识别性能测试1000件不同商品含模糊、破损条码识别成功率98.5%平均识别时间0.6秒称重辅助校验使误扫率从5%降至0.3%。导航精度在500㎡超市场景中规划路径与实际行走偏差≤8cm到达目标区域准确率99%语音提示同步性良好。支付体验模拟100次支付流程成功率100%平均支付耗时3.2秒较传统收银台效率提升6倍。2. 优化措施识别优化针对弯曲包装条码识别率低的问题增加图像畸变矫正算法识别率从92%提升至97%导航优化融合陀螺仪数据修正UWB定位漂移路径跟踪偏差从15cm降至8cm续航优化采用动态调压技术轻载时降低电机供电电压续航时间从8小时延长至9.5小时。五、应用价值该智能购物车通过自动化识别、导航与结算重构了超市购物流程用户平均购物时间从45分钟缩短至25分钟商场可减少30%收银台人力成本。硬件成本约800元批量生产可降至500元投资回报周期约1年适用于大型连锁超市推广。后续可扩展会员积分、个性化推荐功能进一步提升商业价值。文章底部可以获取博主的联系方式获取源码、查看详细的视频演示或者了解其他版本的信息。所有项目都经过了严格的测试和完善。对于本系统我们提供全方位的支持包括修改时间和标题以及完整的安装、部署、运行和调试服务确保系统能在你的电脑上顺利运行。