基于WiFi的食品溯源电子秤系统的研究与设计

摘要

随着人民生活水平的提高，食品质量安全越来越受到人民的重视，网络的普及以及微博、论坛等自媒体的兴起，食品安全事件的频发更加引起人民对食品质量安全的关注。如何保证食品质量安全已经成为中国乃至世界的重要课题，建立和完善食品安全追溯系统，是快速有效地解决中国的食品安全问题的一个重要手段。
　　在现有食品质量安全追溯方法中，追溯系统没有将消费者个人信息和所购食品信息进行绑定。因此，监管平台难以追踪食品最终流向，而消费者一般没有保存追溯小票的习惯，一旦食品安全事件发生，监管部门和销售商家则无法及时通知消费者，难以迅速控制事态的发展，消费者也可能因此遭受巨大损失。针对现有食品质量安全追溯方法的缺陷，本文提出了一种新的食品质量安全追溯方法。该方法不仅能够提高现有食品追溯方法的精确性，而且还将现有食品安全追溯方法由被动追溯变成主动追溯，增强了食品安全预警机制。
　　本文在介绍了新的食品质量安全追溯方法后，针对该追溯方法中的消费环节，设计了一种基于WiFi的食品溯源电子秤系统作为销售终端使用。首先，本文完成了食品溯源电子秤系统的电路设计，这些电路主要包括主控模块电路、存储模块电路、RFID模块电路、NFC模块电路、WiFi模块电路、其他模块接口电路、电源电路。其次，在研究了WiFi组网技术的基础上，完成了一种适合该食品溯源电子秤的WiFi网络拓扑结构设计。再次，完成了食品溯源电子秤的程序设计，这些程序包括主程序、称重数据采集子程序、一维码和二维码读取子程序、RFID模块读写子程序、NFC模块读写子程序、主动溯源子程序、WiFi模块子程序。其中，在WiFi模块子程序设计中，制定了卖家商品入库信息帧和消费者结账信息帧，作为食品溯源电子秤和食品溯源工作站的通信协议使用。最后，本文对WiFi组网进行了实验验证，结果表明：WiFi技术能够满足食品溯源电子秤数据传输，整个食品溯源电子秤WiFi网络是可行的。
　　本文主要有以下创新点：
　　1、提出了食品主动溯源方法；
　　2、将一维码、二维码、RFID、NFC、嵌入式、WiFi等技术集成到了溯源电子秤上；
　　3、对WiFi的基础网进行了拓展，达到了自组网效果。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 国内外研究现状与发展

1.3 论文内容与安排

1.4 本章小结

第2章 食品质量安全追溯方法分析

2.1 常用的食品质量安全追溯技术分析

2.2 现有食品质量安全追溯方法分析

2.3 基于信息技术的食品质量安全追溯方法研究

2.4 本章小结

第3章 食品溯源电子秤总体与硬件设计

3.1 食品溯源电子秤总体设计

3.2 食品溯源电子秤硬件设计

3.3 本章小结

第4章 食品溯源电子秤网络化设计

4.1 WiFi网络概述

4.2 WiFi与几种短距无线通信方式对比分析

4.3 WiFi频道干扰与覆盖方式

4.4 WiFi网络组成

4.5 WiFi网络拓扑结构

4.6 WiFi网络接入过程

4.7 食品溯源电子秤WiFi网络拓扑结构

4.8 本章小结

第5章 食品溯源电子秤软件设计

5.1 Linux操作系统简介

5.2 食品溯源电子秤软件总体设计

5.3 食品溯源电子秤主程序设计

5.4 称重数据采集子程序设计

5.5 一维码和二维码读取子程序设计

5.6 RFID模块读写子程序设计

5.7 NFC模块读写子程序设计

5.8 主动溯源子程序设计

5.9 WiFi模块子程序设计

5.10 本章小结

第6章 WiFi组网实验及结果分析

6.1 WiFi网络拓扑结构测试

6.2 食品溯源电子秤和食品溯源工作站通信验证

6.3 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间获得的研究成就

附录B.1 食品溯源电子秤主控芯片电路图1

附录B.2 食品溯源电子秤主控芯片电路图2

附录B.3 主控芯片启动、复位、晶振、JTAG电路图

附录B.4 食品溯源电子秤电源电路图

附录B.5 NANDFLASH和SDRAM电路图

附录B.6 系统接口电路图

附录B.7 键盘电路图

附录B.8 RFID模块和NFC模块电路图

附录B.9 称重模块和WiFi模块电路图

附录C 防脉冲扰动平均值滤波算法仿真代码