专利名称：一种电子秤的制作方法
技术领域：
本发明涉及 一种电子秤，具体涉及一种用于农产品流通领域的电 子秤。
背景技术：
现有的电子秤包括机械部分和电路部分，被测物体在称量时，会 使机械部分的相关部件发生变化，通过传感器采集这些变化信息，并 将这些信息传送给电路部分进行处理，之后得到被测物体的重量，由 于电子秤经常在交易的时候使用，因此，现有的电子秤还具有计算功 能，但现在的电子秤都是独立使用的，无法进行称量过程的跟踪追溯。 目前农产品流通现状复杂，市场体系和交易方式落后，假冒伪劣商品 泛滥，"你凭良心卖，我凭运气买"，农产品的质量安全控制手段落 后，如何确认批发、零售环节经营主体，如何保证信息传递过程的安 全，保证信息安全的传递不被篡改成为流通环节质量跟踪的关键。现 有的农产品流通控制手段釆用"索证"、"索票"、"双查"、"双验，，和建
立购销台账的"软监控"的方式，建立农产品流通质量跟踪方法，这种 方法在操作上难度较大，费时费力，存在巨大困难，很难形成真实有 效的农产品流通跟踪方法。
为对物品的交易进行统一的监控，有人在电子秤上安装了通信端 口，使得电子秤可以与电脑相连接，由于每台电子枰都需要连接一台 电脑，使得质量跟踪追溯成本大大提高。
另一方面，现阶段在批发巿场流通中常见的普通电子秤，只有称 重功能，不能进行经营产品责任认定，很少与上位机进行通讯，或釆 用与上位机紧密连接串口方式进行通讯，交易记录不能存储，不能打 印二维条码标签，电子秤与农产品安全流通追溯并无直接关系。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，设计一种可以将交易 过程记录下来，并实现远程监控的电子秤。
为实现上述目的，本发明的技术方案是提供一种电子秤，包括 依次连接的重量传感器、A/D转换电路和处理器，所述重量传感器用 于获取被称重物体重量的模拟信号，所述A/D转换电路用于将上述模 拟信号转换为数字信号，所述处理器用于根据该数字信号计算被称重 物体的重量值，电子秤还包括
身份识别模块，所述身份识别模块与处理器相连，用于获取称重 操作者的用户身份信息，并将该用户身份信息发送给给处理器；
待称重物体信息输入模块，与处理器相连，用于输入被称重物体
的产品'参数信息；无线通讯模块，与所述处理器相连；
其中，所述处理器还用于在接收到身份识别模块发送的用户身份 信息之后，将上述用户身份信息连同被称重物体的重量值，被称重物 体的产品参数信息 一 并通过无线通信模块上传到上位机。
优选地，电子秤还包括键盘模块，键盘模块通过GPIO与行列扫
描与处理器通信。
优选地，电子秤还包括打印机，与处理器相连，所述处理器用于 根据用户身份信息、被称重物体的重量值、被称重物体的产品参数信 息生成上述三种信息对应的一维条码和二维条码，并将上述三种信息 及与之对应的一维和二维条码信息发送至打印机，所述打印机用于打 印接收到的上述信息。
优选地，电子秤还包括一与处理器相连的用于显示处理器所处理 数据信息的显示模块。
优选地，身份识别模块包括一射频芯片，所述射频芯片用于从用
户电子标签获取用户身份信息，并通过UART将数据发送到处理器。 优选地，无线通讯模块发送信息至终端服务器时，采用IEEE802.1 lb/g标准下的无线局域网与终端服务器通信。 优选地，电子标签釆用Ti2048。 优选地，显示模块为LCD液晶显示模块。 优选地，身份识别模块采用RFID读写器。
优选地，电子秤还包括一储存器，用于储存处理器收集到的数据 和信号。
优选地，电子秤还包括一 时钟模块，用于为处理器提供当前时间。 本发明的优点和有益效果在于提供了可以将交易过程记录下 来，并实现远程监控的电子秤，该电子秤具有产品称重、身份识别、 混合条码打印、交易信息无线上传等功能，经营者在交易时首先选择 键盘上预设产品名称，然后通过RFID身份卡进行身份认证，打印混 合条码标签，上传交易信息至中心服务器，实现对经营者市场准入的 "硬约東"要和对交易行为的"硬监控"。
图i是本发明电子秤的外形示意图2是本发明电子秤的结构示意图3是本发明电子秤的键盘面板外形图4是本发明电子秤的LCD功能界面图5是本发明电子秤的电路框图6是本发明电子秤系统软件总体构架示意图7是本发明电子秤的软件控制流程图8是本发明电子秤的RFID软件控制流程图9是本发明电子秤的条码标签结构图10是本发明电子秤网络布局图。
其中，1、 LCD显示器；2、称盖；3、打印纸出口； 4、无线网络 天线；5、 RFID扫描区；6、重量传感器；7、键盘操作面板；8、有 限网络接口； 9、显示器安装孔；10、 RFID安装孔；11、打印机机械部分；12、 RFID控制板；13、处理器；14、打印机控制面板；15、 品种列表键；16、操作键；17、数字键。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步描 述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以 此来限制本发明的保护范围。
本发明的电子秤通过无线局域网与上位机的通讯，其具体结构由 图1~3示出，其中电子秤结构如图l和图2所示。电子秤上部是方楔 形壳体，其顶上一个方形的可以开启的秤盖2，在它上面含有LCD 显示器1以及RFID扫描区5，前端是键盘操作面板7，左侧有有线 网络接口 8，主要用于有线网络的连接，从而实现与后台服务器PC 之间的通信，在电子秤的右侧是无线网络天线4，它是通过无线传输 模块与处理器13进行连接的，主要是用于实现与后台服务器PC之 间的无线通信功能，这样是为了满足一些难以布线，距离远等特殊场 合需求，右侧打印机出纸口3，主要是实现标签打印出口。下端有一 个重量传感器6,重量传感器用于获取被称重物体重量的模拟信号， 通过A/D转换电路将模拟信号转换为数字信号，处理器13根据该数 字信号计算被称重物体的重量值，来自传感器的重量数据通过此接口 连接到处理器13，并对重量数据进行处理和显示。在秤盖2上的左 侧设有LCD显示器1，釆用的是群创的8寸彩色屏，它固定在LCD 显示器安装孔9处，LCD显示器安装孔9和RFID安装孔10被设计 在秤盖2之上，处理器13、 RFID控制面板12与打印机控制面板14 通过螺丝固定于壳体内部，中间分隔板用于分隔打印机与控制电路， 方便用户的换纸及后期安装维护。
本发明中，处理器是实现设备的关键模块，是系统运行的控制 中心，主要用来实现整个系统的运行控制、信息存储及外接模块的扩 展，包括身份编码的存储与控制、条码标签生成。模块以三星公司的
7低功耗、高性能的32位RISC嵌入式处理器S3C2410A微处理器为核 心芯片，该芯片片内提供16KB的指令Cache和16KB数据Cache, 具有MMU虛拟存储器管理,LCD控制器等以及具有日历功能的RTC 芯片时钟发生器，外围接有扩展存储器、网络通讯控制器、电源管理 电路。扩展存储器采用两片HY57V561620扩展32M*2的SDRAM, K9F1208扩展64MB的NAND Flash和SST39VF3201扩展4MB的 NOR Flash,构成系统内存环境以及文件系统的存储介质；网络通讯 控制器釆用的是10MCS8900Q3以太网控制器，实现系统与上位机之 间信息交互；电源管理电路实现9V电压向3.3V、 5V、 1.8V电压的 转换。
RFID身份识别模块釆用的是工作在13.56MHz的15693协议的 非接触式射频模块，芯片采用Atmd公司微控制芯片ATmegal68和 Philip公司SLRC400射频芯片，通过UART串口与S3C2410A通信。 射频芯片SLRC400和天线产生高频载波信号、对发射信号进行调制 和解调，实现电子标签与微控制器的通信。微控制器ATmegal68实 现与系统应用软件通信，并执行从S3C2410A发过来的各种动作指 令，控制射频芯片与电子标签之间的通信过程，对射频芯片和电子标 签之间传送的数据进行加密和解码。电子标签采用Ti 2048，唯一64 位UID用来标识经营主体身份信息，与上位机数据库的信息对应。
LCD液晶显示模块采用LTV35QV-F0E,由TFT LCD模块、驱 动电路、背光单元和触摸屏面板组成，数据接口通过LTV35QV-F0E 的RGB数据端口与S3C2410视频数据端口连接，控制端口通过 LTV35QV-F0E控制信号端口与S3C2410 LCD控制端口的RGB数据 端口相连，实时显示所秤量物品的重量、单价、总价、称号、产品编 号、时间、用户身份等。
键盘模块通过GPIO与中断行列扫描与控制电路相连，操作面板 上设有28个功能键，包括设置键、确定键、取消键、清零键、去皮键、数字键，77个PLU商品预置键等。
打印模块通过UART与处理器通信，标签数据生成在处理器通过 系统程序完成，系统生成含有一维条码、二维条码、产品名称、重量、 用户编号的标签数据指令， 一维条码采用EAN-128码制，包括4位 巿场编号+4位经营主体号码+6位产品编号+6位日期，二维条码釆 用QR码，包括经过DES加密的巿场信息、经营主体信息和产品信 息，通过串口把信息发送到打印机上，实现标签的打印。
无线通讯模块通过以太网接口与处理器连接，实现802.11b/g标 准下的无线局域网与上位机的通讯。
该农产品流通电子秤的软件控制流程为
A、 称重重量传感器信号通过A/D转换，重量信息由处理器 13计算，通过LCD显示器1显示。用户通过按键触发PLU预置商品 信息，通过商品编号关联单价。控制模块自动计算商品总价，并通过 LCD显示器1显示。
B、 身份验证经营责任主体把标识其身份的RFID卡放于RFID 扫描区5， RFID读写器检测用户身份的合法性，通过验证后，在LCD 显示器l上显示用户身份编号。
C、 条码打印用户设置选择标签格式，生成配置数据格式存储， 用户标签数据内容一维条码、二维条码、产品名称、数量、RFID卡 号等通过核心处理模块产生并按打印机格式发送至打印机，实现标签 内容的打印。
D、 数据自动上传交易完成后，在打印产品交易标签时，标签 内容数据通过无线的形式自动以UDP数据包格式通过指定端口发送 到数据库服务器，实现交易数据的上传。
位于壳体前端的键盘搡作面板7，其结构如图3所示。键盘操作 面板7上设有品种列表键15，操作键16以及数字键17，其中，品种 列表键15主要是一系列预设通过上位机下发的交易商品名称，按下
9某种商品则对该商品进行相应的交易操作。操作键16包括 "去皮"键用于去除盛放所称物品的容器的重量； "清零"键用于显示重量的清零，保证先前放在秤上的东西不计
入重量；
"锁定"键用于当前重量的存储，可实现重量的累积功能；
"找零"键用于付款时的找余操作；
"确定"键用于进行完某项操作后的确定；
"付账"键用于当重量稳定后，计算付款；
"模式"键用于秤各种参数的设置；
"打印"键用于标签的打印操作；
"卞"键用于网络数据的上传；
'T'键用于网络数据的下载；
"取消"键用于取消当前的操作； "复位，，键用于返回开机最初的主界面； "清除"键用于清除当前的输入数据。
数字键17由0~9十个键组成，它设于功能键的下面，用于数字
图4是系统称重界面，它显示的有商品重量，商品单价，商品总 价，秤号，商品名以及当前时间等信息。LCD显示器1采用50针的 排线与处理器13连接。
位于LCD显示器1的右侧的是RFID扫描区5,如图1所示， RFID模块安装在如图2所示的RFID安装孔10上。系统采用支持 IS015693协议的读写模块和标签，可以对电子标签进行数据和ID的 读取，以及数据的写入、数据保护等功能。系统借助于位于应用系统 与标签之间的RFID身份识别模块来实现数据读写功能。RFID身份 识别模块和标签所有的行为都由应用软件来控制完成。连接RFID身 份识别模块和应用系统的是应用程序接口，应用软件向RFID身份识别模块发出读取命令，作为响应，RFID身份识别模块和电子标签之
间就会建立起特定的通信。RFID身份识别模块触发标签，并对触发 标签进行ID验证，然后标签开始传送所要求的数据。
RFID扫描区5通过UART异步串口与处理器13连接。 在秤体内设有处理器13以及各扩展功能子模块，它们电路连接 如图5所示。处理器13电路结构如图5虛线内部所示，它釆用三星 公司的S3C2410作为嵌入式CPU,来自重量传感器6的数据，经过 A/D转换电路后进入CPU;并且系统外扩了 32M的SDRAM和64M 的NAND FLASH用于存储大量的PLU数据和电子标签数据等信息。 电源管理主要负责硬件上的电源管理以及软件上的电源管理，其中硬 件上的电源管理主要实现9V电压向3.3V、 5V、 1.8V电压的转换， 而软件上的电源管理主要是利用Linux内核的电源管理功能使得系统 的功耗达到最低。实时时钟主要提供了系统掉电时的时钟保持功能， 在本系统中采用的是内部具有日历功能的RTC芯片时钟发生器。 S3C2410通过Cirrus公司的 一款高集成度的全面支持IEEE802.3标准 的以太网控制器(CS8卯0A)扩展了系统的网络通讯功能，实现了系统 与上位机PC之间的网络通信。RFID扫描区5实现电子标签的读取 与写入，该RFID扫描区5采用Atmd公司微控制芯片ATmegal68 和Philip公司SLRC400射频芯片以及天线组成，通过UART串口与 S3C2410进行通信。同样外扩打印机控制板14，釆用深圳博思得公 司的C168打印控制模块，该模块通过串口与处理器13进行连接，通 过相应的应用软件控制打印模块打印标签。
系统的各功能通过软件来实现，如图6、 7、 8所示。如图6所示 是系统软件总体架构示意图，从图中可以看出底层是操作硬件的驱动 程序，最上层的是基于MiniGUI的图形用户应用程序，介于两者之 间的则是嵌入式Linux的操作系统。图7是系统总体软件流程图，从 图中可以看出系统不同的线程将完成不同的任务称重是通过重量获取线程来完成的，它实时地处理来自A/D 转换电路的数据，经过适当的处理后，将显示在LCD显示器1上。
时间显示是通过系统时间获取线程来完成的，该线程负责获取 系统时间并进行相应的格式处理后实时地显示在液晶显示器相应的 位置上，为用户提供时间参考，同时为标签打印提供数据支持。
操作面板键值获取同样在对控制面板的响应上，利用了一个线 程，它负责读取中断程序扫描到得键值，并且赋值给相应的变量，用 于控制程序的跳转。
网络数据传输由于当用户从上位机PC发送数据是随时的，所 以下位机对下载的数据进行实时监听，为此设计了一个网络数据下载 线程，该线程负责接收来自上位机的数据，并且对数据进行分类处理 保存。
RFID扫描区5:本发明具有RFID读写功能，主要是为了实现身 份认证目的。为此系统也为该项功能设计了一个线程，在线程内部根 据读写标志来判断是读取还是写入数据，相应的流程图见图8所示。
具体地描述本发明电子秤操作可以更好地理解本发明
1、 开机显示称重界面
开机画面显示一段时间后，进入称重状态，在商品交易之前，首 先按下商品列表中预设的商品名字如白瓜，LCD显示器1作出相应 显示，在此状态下，显示的内容有商品的重量，单价以及总价，除此 之外，在LCD显示器1的底部还有秤号，品种号和当前时间等信息。 单价可以通过可以"T"键盘进行动态输入，方便用户调整所售商品的 价格。
2、 条码追溯标签打印
商户在农产品交易时，通过标识其身份的RFID卡放置于RFID 扫描区5， RFID模块读取卡号，判断商户身份合法性，完成身份认 证，并把产品名秤、单价、总价存入卡内和本地存储器，商户按"打
12印"键实现产品追溯标签的打印，标签内容包括一维条码、二维条码、 商品名称、产品名称，二维条码包含加密的产品名称、经营主体、RFID
卡号等，如图9条码标签结构图所示。 3、系统设置界面
按下操作面板上的模式键后，系统将进入设置界面，在此状态下， 可以进行四种配置，按下前置的数字键将进入相应的配置界面。
(1) IP设置按下数字键1,将进入IP配置，配置好后在LCD 显示器1作相应显示，该设置主要是设置电子秤IP地址和子网掩码， 目的是实现在上位机与电子秤建立通讯。
(2) 时间设置按下数字键2，将进入时间配置，配置好后在LCD 显示器l上作相应显示。该设置主要是设置电子秤的时间，目的是实 现在初次使用或者时间出现错误时本机时间的设置。如2009.05.25 表示的是2009年5月25日；15.25表示的是15点25分。
(3) 标签设置按下数字键3，将进入标签格式选择配置，配置 好后在LCD显示器1上作相应显示。该设置主要是设置打印标签的 格式，从而打印出不同格式的标签。在系统中已经固化了 5中不同格 式的标签，基本上可以满足用户对标签格式的选择。在LCD显示器 l上作相应显示，用户对l号秤设置的是第一种标签格式，标签格式 见图9。
(4) 数据上传设置按下数字键4，将进入数据上传参数配置， 配置好后在LCD显示器1上作相应显示。该设置主要是设置上位机 的IP地址以及数据上传的模式，这个操作是在将本地数据上传到后 台服务器之前必须进行的。如，设置后台服务器的IP为192.168丄55, 数据上传方式为实时数据上传模式。实时数据上传指的是当按下打印 键后就会将交易的记录同时上传到服务器；而手动数据上传是指用户 在特定的时间按下上传键进行数据上传的一种模式。
下面以本发明电子秤在大型批发巿场说明其
具体实施例方式在大型批发巿场的每一农产品交易区域设置一个电子秤，对电子 秤设置固定的IP地址，作为独立的网络终端连接到HUB集线器上，
连接电子称的HUB又可连接到上一级的HUB上，较高级别的HUB 又连接到服务器上，服务器双来存储和记录电子秤的交易记录，并且 验证用户的合法性，网络布局如图10所示。通过这种网络结构，一 台服务器连接大量的电子秤终端，对于农产品流通过程交易称重的物 品可以统一进行系统化管理，大大提高管理的效率，并且节约设备成 本。
对在经营主体进入巿场时发放RFID卡,作为交易的身份识别卡， 在交易区设置本发明电子秤，实现经营主体RFID卡身份识读；在进 行交易时，将农产品放在电子秤上，电子秤就会称量出物品的重量并 进行显示，卖主通过电子秤输入预设交易品种或者编号，电子秤显示 预设物品的单价以及其它信息；使用者也可以直接通过键盘在电子秤 上输入物品的单价以及其它信息。电子秤对单价和重量进行计算得到 物品的总价。卖主在确认上述信息后，通过身份识别模块进行身份识 别，将其所拥有的身份卡在读卡器上使用，读卡器将身份卡信息传输 到核心处理模块，将身份卡信息传输给服务器，服务器对身份卡信息 进行确认。商品交易完成后，打印产品交易标签，包括一维条码、二 维条码、产品名称、数量、RFID卡号等，标签随产品进入流通供应 链下一环节；交易信息上传至服务器，消费者通过标签进行流通阶段 产品追溯。
本实施例的优点在于提供了一种农产品安全流通追溯设备，设备 具有产品称重、身份识别、混合条码打印、交易信息无线上传等功能， 通过农产品流通控制专用设备，代替传统的索证索票管理方式，实现 了农产品流通过程的硬监控，建立了可操作的农产品流通跟踪系统模 型，实现了产品准入、巿场抽检和市场追溯，并能通过网络、POS机 实现了公众査询追溯服务，为现代化巿场和食品安全准入提供硬件支
14撑，可以有效促进商品规范流通，规范巿场秩序、提高商品质量安全。 经营者在交易时选择键盘上预设产品名称，通过RFID身份卡驱动该 设备，打印混合条码标签，上传交易信息至中心服务器，实现对经营 者巿场准入的"硬约東"要和对交易行为的"硬监控"。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术 领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可 以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范 围。
权利要求
1、一种电子秤，包括依次连接的重量传感器、A/D转换电路和处理器，所述重量传感器用于获取被称重物体重量的模拟信号，所述A/D转换电路用于将上述模拟信号转换为数字信号，所述处理器用于根据该数字信号计算被称重物体的重量值，其特征在于，所述电子秤还包括身份识别模块，所述身份识别模块与处理器相连，用于获取称重操作者的用户身份信息，并将该用户身份信息发送给给处理器；待称重物体信息输入模块，与处理器相连，用于输入被称重物体的产品参数信息；无线通讯模块，与所述处理器相连；其中，所述处理器还用于在接收到身份识别模块发送的用户身份信息之后，将上述用户身份信息连同被称重物体的重量值，被称重物体的产品参数信息一并通过无线通信模块上传到上位机。
2、 如权利要求1所述的电子秤，其特征在于，所述电子秤还包 括键盘模块，键盘模块通过GPIO与行列扫描与处理器通信。
3、 如权利要求l所述的电子秤，其特征在于，所述电子秤还包括 打印机，与处理器相连，所述处理器用于根据用户身份信息、被称重 物体的重量值、被称重物体的产品参数信息生成上述信息对应的一维 条码和二维条码，并将上述信息及与之对应的一维和二维条码信息发 送至打印机，所述打印机用于打印接收到的上述信息。
4、 如权利要求1或2所述的电子秤，其特征在于，所述电子秤 还包括一与处理器相连的用于显示处理器所处理数据信息的显示模 块。
5、如权利要求1或2所述的电子秤，其特征在于，所述身份识别 模块包括一射频芯片，所述射频芯片用于从用户电子标签获取用户身 份信息，并通过UART将数据发送到处理器。
6、如权利要求1或2所述的电子秤，其特征在于，所述无线通讯模块发送信息至终端服务器时，采用IEEE802.11b/g标准下的无线局域网与终端服务器通信。
7、 如权利要求5所述的电子秤，其特征在于，所述电子标签釆 用Ti2048。
8、 如权利要求4所述的电子秤，其特征在于，所述显示模块为 LCD液晶显示模块。
9、 如权利要求1或2所述的电子秤，其特征在于，所述身份识 别模块釆用RFID读写器。
10、 如权利要求l或2所述的电子秤，其特征在于，所述电子秤 还包括一储存器，用于储存处理器收集到的数据和信号。
11、 如权利要求l或2所述的电子秤，其特征在于，所述电子秤 还包括一时钟模块，用于为处理器提供当前时间。
全文摘要
本发明涉及一种电子秤，包括依次连接的用于获取被称重物体重量模拟信号的重量传感器、用于将模拟信号转换为数字信号的A/D转换电路和根据该数字信号计算被称重物体重量值的处理器，与处理器相连的获取并发送称重操作者的用户身份信息的身份识别模块，用于输入被称重物体的参数值信息的待称重物体信息输入模块，接收处理器发送的信息，并将该信息发送至终端服务器的无线通讯模块，处理器还用于在接收到身份识别模块发送的用户身份信息之后，将上述用户身份信息连同被称重物体的重量值，被称重物体的参数值信息一并发送至无线通信模块。该电子秤的身份识别功能可识别经营者身份，交易过程，打印产品二维条码标签，为建立农产品溯源系统提供硬件支撑。
文档编号G01G19/414GK101629842SQ20091009011
公开日2010年1月20日 申请日期2009年7月29日 优先权日2009年7月29日
发明者刘学馨, 孙传恒, 李文勇, 杨信廷, 赵春江 申请人:北京市农林科学院