引言

信息化是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的大趨勢，農(nóng)村信息化是加快推進(jìn)社會主義新農(nóng)村建設(shè)、全面建設(shè)小康社會的重要內(nèi)容。2010年，長株潭作為唯一城市群被納入國家第一批“三網(wǎng)融合”試點(diǎn)地區(qū)名單，為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在湖南省大范圍示范應(yīng)用帶來了重大契機(jī)，同時(shí)國內(nèi)對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的研究進(jìn)行得如火如荼。例如，聶鵬程在其博士論文中提出了主動誘導(dǎo)式大規(guī)模農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的自組織網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)深度路由技術(shù)，研究了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)故障情況下智能路由維護(hù)方法，開發(fā)了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息采集設(shè)備及控制系統(tǒng)，閻曉軍介紹了北京市建設(shè)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的研究進(jìn)展，農(nóng)產(chǎn)品安全檢測公共技術(shù)服務(wù)平臺的搭建與檢測方法得到了更新，加上國內(nèi)食品安全問題突出，對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行追蹤溯源的產(chǎn)品研究不斷，如基于嵌入式系統(tǒng)的多功能電子秤、單片機(jī)稱重系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這些都為本課題研究提供了很好的樣本，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)功能。

1電子秤發(fā)展需求

隨著計(jì)量技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)秤表現(xiàn)出的不足是逐漸顯示，而電子秤則以其準(zhǔn)確、快速、方便、顯示直觀等諸多優(yōu)點(diǎn)而廣受歡迎。

從以單片機(jī)構(gòu)成的稱重系統(tǒng)＞嵌入式系統(tǒng)的多功能電子秤,到基于微處理器的無線電子秤的應(yīng)用，電子秤朝著自動化、多功能化、在線化發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn),電子稱重儀器更是向著小型化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。

當(dāng)前由于人們生活水平的提高，農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全問題成為當(dāng)前社會關(guān)注的熱點(diǎn)，農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)入市場涉及到生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、零售商銷售等多個環(huán)節(jié)。如何保證流入市場的農(nóng)產(chǎn)品是安全的，并能追溯到其產(chǎn)出地、生產(chǎn)過程、加工環(huán)節(jié)，讓消費(fèi)者用得安心、吃得放心，除了上網(wǎng)查閱其有關(guān)信息外，能否找到一種簡潔、快捷的工具是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)施過程中必須考慮的內(nèi)容，這也是2012年國家科技支撐計(jì)劃課題一一農(nóng)村物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)平臺共性關(guān)鍵技術(shù)研究(2012BAD35B05)——研究的內(nèi)容之一。

2農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)電子秤的需求分析

為解決湖南農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與農(nóng)產(chǎn)品流向和來源等問題,提升農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全保障水平，根據(jù)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，提出了將嵌入式軟件開發(fā)和一維碼掃描技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)電子秤的設(shè)計(jì)方案，開發(fā)一種能聯(lián)網(wǎng)、能根據(jù)掃描到的條碼信息從綜合服務(wù)平臺捜索相應(yīng)農(nóng)產(chǎn)品的所有信息，并具有判斷是否過期、質(zhì)量是否有保證、是否有檢驗(yàn)檢疫合格證、是否串貨等功能的電子秤，在農(nóng)產(chǎn)品流入消費(fèi)者手中之前，構(gòu)筑一道防護(hù)網(wǎng)，堵截非法商品、不合格商品、過期商品、存在安全隱患的商品，特別堵截某時(shí)間段敏感的產(chǎn)品，如瘋牛病、豬藍(lán)耳病、禽流感。當(dāng)信息不符合時(shí)，拒絕過秤、票據(jù)打印，禁止銷售，阻止其繼續(xù)流通，對農(nóng)產(chǎn)品采購構(gòu)筑一道安全防火墻。

3農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)電子秤的設(shè)計(jì)

3.1電子秤框架結(jié)構(gòu)

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)電子秤裝置主要由中央處理單元、數(shù)據(jù)采集單元、網(wǎng)線接口、LCD顯示屏、RS232調(diào)試接口、小票打印機(jī)等組成。圖1所示是該電子秤的框架結(jié)構(gòu)。

圖1電子秤框架結(jié)構(gòu)

電子秤本體的接口連接有計(jì)價(jià)顯示主機(jī)、條碼掃描槍、以太網(wǎng)接口，可用條碼掃描槍掃描商品的條形碼或RFID條碼,并用以太網(wǎng)接口連接電腦主機(jī)(或通信終端)，同時(shí)電腦主機(jī)配有后臺數(shù)據(jù)庫sqllite，用來存放商品信息，與計(jì)價(jià)顯示主機(jī)雙向通信，而且電腦主機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)與湖南農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化綜合服務(wù)平臺數(shù)據(jù)庫進(jìn)行鏈接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

中央處理單元采用C8051F430單片機(jī)作為主控芯片，是高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的8051單片機(jī)，可實(shí)現(xiàn)稱重、計(jì)價(jià)和掃描等功能。

數(shù)據(jù)采集單元主要包含稱重傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器和USB條形碼槍。其中，稱重傳感器傳感放大檢測電路的功能是把重量通過稱重傳感器轉(zhuǎn)換為微弱電壓信號，并將其放大以便進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；HX711是一款專門為高精度電子秤而設(shè)計(jì)的24位A/D轉(zhuǎn)換器芯片。該芯片與后端MCU芯片的接口非常簡單，可由輸入輸出口簡單編程后直接驅(qū)動，從而實(shí)現(xiàn)對內(nèi)部寄存的編程與讀寫。

LCD顯示屏同時(shí)可當(dāng)成普通的圖像型液晶顯示模塊使用，它帶有GB2312字庫，可用于顯示漢字。

3.2電子秤后臺數(shù)據(jù)庫

本電子秤屬于嵌入式系統(tǒng)，與此配套，選擇嵌入式關(guān)系型、輕量級數(shù)據(jù)庫SQLite，無需安裝、無需數(shù)據(jù)庫弓擎驅(qū)動,方便與綜合服務(wù)平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，最終讓電子秤具有識別功能。表1列出兩個數(shù)據(jù)表定義。

表1兩個數(shù)據(jù)表定義舉

3.3 主要核心代碼

本設(shè)備下位機(jī)開發(fā)環(huán)境為 keil，上位機(jī)開發(fā)語言是 visualstudio 2005。主要代碼如下：

void main (void) // 主程序

{PCA0MD&=~0x40;//禁止看門狗

SYSTEMCLOCK_Init();//初始化震蕩器

Delay();

PORT_Init();//初始化數(shù)據(jù)交叉開關(guān)

17);17);Delay();

memset(UART0_Buffer,0,UART_BUFFERSIZE0);memset(UART1_Buffer,

存區(qū)清空

memset(StrScrSave1,0,

memset(StrScrSave2,0,

Timer0_Init();

Delay();

Timer2_Init();

UART0_Init();//初始化串口0

UART1_Init();//初始化串口1

0,UART_BUFFERSIZE1);//緩lcdreset();//初始化液晶顯示控制器

//讀711AD數(shù)據(jù)子程序

unsignedlongReadCount(void){unsignedlongCount;

unsignedintADval;unsignedchari;

ADDO=1;

ADSK=0;

Count=0;

while(ADDO);for(i=0;i<24;i++)//讀24個bit{

ADSK=1;Count=Count<<1;ADSK=0;

FLASH_Read(UART0_Buffer,start_address-512*13,UART_BUFFERSIZE0);

//取屏保變量1

memcpy(StrScrSave1,pSS->ScrSave1String,16);

PosX=GetPos(pSS->PosX);

PosY=GetPos(pSS->PosY);

charlcdfill(‘‘);

PosX3=PosX;

PosY3=PosY;

putstrxy(PosX3,PosY3,StrScrSave1);〃立即顯示稱重效果

FLASH_Read(UART0_Buffer,start_address-512*14,UART_BUFFERSIZE0);

//取屏保變量2memcpy(StrScrSave2，pSS->ScrSave1String，16);PosX2=GetPos(pSS->PosX);

PosY2=GetPos(pSS->PosY);

PosX4=PosX2;

PosY4=PosY2;

putstrxy(PosX4,PosY4,StrScrSave2);//立即顯示稱重效果

FLASH_Read(UART0_Buffer,start_address-512*15,UART_BUFFERSIZE0);

GlobalVar=pGV->GlVar;//取全局變量memset(UART0_Buffer，0，UART_BUFFERSIZE0);Delay();

EA=1;

LED=1;

while(1){HubMain();//調(diào)用HostDataProcess(void))

}

if(ADDO)Count++;

}

ADSK=1;//發(fā)送第25個脈沖，表示下次轉(zhuǎn)換使用A

通道128db

//Count=CountA0x800000;

ADSK=0;

ADval=(int)(Count>>8);//取高十六位有效值return(ADval);}

3.4操作流程

本電子秤選擇嵌入式關(guān)系型、輕量級數(shù)據(jù)庫SQLite,并已固化在嵌入式系統(tǒng)中，無需安裝、無需數(shù)據(jù)庫引擎驅(qū)動，十分方便與綜合服務(wù)平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，也方便電子秤識別。

圖2是本電子秤的整體示意圖。現(xiàn)結(jié)合整體示意圖分析其具體的操作流程。

圖2電子秤整體示意圖

圖2中的1是重力傳感器，為數(shù)據(jù)采集單元；2是電子秤控制板，為數(shù)據(jù)中央處理單元:3是條形碼掃描槍，是條碼采集單元:4是以太網(wǎng)接口(RJ45)，是與綜合服務(wù)平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交互單元。

具體稱重時(shí)，稱重傳感器1的信號輸出端連接計(jì)價(jià)顯示主機(jī)2,計(jì)價(jià)顯示主機(jī)2與條碼掃描槍3相連，條碼掃描槍3能掃描商品的條形碼，還能掃描RFID條碼。計(jì)價(jià)顯示主機(jī)2連接互聯(lián)網(wǎng)的以太網(wǎng)接口4,以太網(wǎng)接口4連接電腦主機(jī)，電腦主機(jī)配有數(shù)據(jù)庫sqllite,用來存放商品信息，并與計(jì)價(jià)顯示主機(jī)2雙向通信，同時(shí)，電腦主機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)與湖南農(nóng)業(yè)信息化數(shù)據(jù)庫后臺鏈接，進(jìn)行數(shù)據(jù)比較與交互。只有所需物品與原物品一致，產(chǎn)品質(zhì)量在有效期內(nèi)，才能由打印機(jī)5打出相應(yīng)信息,否則報(bào)警。

4結(jié)語

本電子秤經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)測試，軟硬件設(shè)備均可滿足農(nóng)產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)與農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)后臺數(shù)據(jù)庫交互，并具有稱重、掃描RFID條碼、掃描一維條形碼、接入農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心等多項(xiàng)功能。集成電子電路簡單穩(wěn)定、成熟可靠，使用方便,從而證明農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)產(chǎn)品安全實(shí)時(shí)監(jiān)測電子秤是可行，為后續(xù)建立健全湖南省農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全保障體系提供及時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持和安全保障。

20211022_6172d273d3a0d__農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品質(zhì)量安全實(shí)時(shí)監(jiān)測電子秤設(shè)計(jì)