針對湖南農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目實(shí)施過程中對主要農(nóng)產(chǎn)品在流通領(lǐng)域進(jìn)行質(zhì)量追蹤溯源的問題，給出了一種簡易、快 速、實(shí)時檢測設(shè)備（電子秤）的設(shè)計(jì)方法。該設(shè)備具有稱重識別、掃描RFID條碼、實(shí)時查詢農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺數(shù)據(jù)等功能，并可 通過讀取農(nóng)產(chǎn)品條碼信息與從平臺獲取的信息進(jìn)行對比，從而監(jiān)測農(nóng)產(chǎn)品的安全性，然后適時報警。實(shí)驗(yàn)表明，通過該裝置 可對農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行追蹤溯源，進(jìn)一步完善農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測與預(yù)警體系。

0.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人國家第一批 “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M，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 基于嵌人式系統(tǒng)的多功能電子秤氣單片機(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) ' 嵌人式系統(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)人市場涉及到生產(chǎn)、加工、 運(yùn)輸、零售商銷售等多個環(huán)節(jié)。如何保證流人市場的農(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——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，提出了將嵌人式軟件開發(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)平臺搜索相應(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)品流人消費(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，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電子稈框架結(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)。

電子秤本體的接口連接有計(jì)價顯示主機(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，可由輸人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

本電子秤屬于嵌人式系統(tǒng)，與此配套，選擇嵌人式關(guān)系 型、輕量級數(shù)據(jù)庫SQLite，無需安裝、無需數(shù)據(jù)庫引擎驅(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。

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visual studio 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)

Delay。；

memset(UART0_Buffer，0，UART_BUFFERSIZE0); memset(UART1_Buffer，0，UART_BUFFERSIZE1);// 緩 存區(qū)清空

memset(StrScrSave1， 0，17);

memset(StrScrSave2， 0， 17);

Timer0_Init();

Delay();

Timer2_Init();

UART0_Init(); // 初始化串 口 0 UART1_Init(); // 初始化串 口 1 lcdreset(); //初始化液晶顯示控制器

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2

memcpy(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;丨丨取全局變量 memset(UART0_Buffer， 0， UART_BUFFERSIZE0); Delay();

EA=1;

LED = 1;

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

}

丨丨讀711 AD數(shù)據(jù)子程序 unsigned long ReadCount(void)

{ unsigned long Count;

unsigned int ADval; unsigned char i;

ADDO=1;

ADSK=0;

Count=0;

while(ADDO);

for(i=0;i<24;i++)丨丨讀 24 個 bit { ADSK=1;

Count=Count<<1;

ADSK=0;

if(ADDO)Count++;

}

ADSK=1;丨丨發(fā)送第25個脈沖，表示下次轉(zhuǎn)換使用A 通道128db

丨丨 Count=CountA0x800000;

ADSK=0;

ADval = (int)(Count >> 8);丨丨耳又高十六位有效值 return(ADval); }

3.4操作流程

本電子秤選擇嵌人式關(guān)系型、輕量級數(shù)據(jù)庫SQLite，并 已固化在嵌人式系統(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，稱重傳感器1的信號輸出端連接計(jì)價顯示 主機(jī)2，計(jì)價顯示主機(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)價顯示 主機(jī)2雙向通信，同時，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、接人農(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準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持和安全保障。