針對湖南農業(yè)物聯(lián)網項目實施過程中對主要農產品在流通領域進行質量追蹤溯源的問題，給出了一種簡易、快 速、實時檢測設備（電子秤）的設計方法。該設備具有稱重識別、掃描RFID條碼、實時查詢農業(yè)物聯(lián)網平臺數(shù)據(jù)等功能，并可 通過讀取農產品條碼信息與從平臺獲取的信息進行對比，從而監(jiān)測農產品的安全性，然后適時報警。實驗表明，通過該裝置 可對農產品進行追蹤溯源，進一步完善農產品質量安全檢測與預警體系。

0.引言

信息化是當今世界經濟和社會發(fā)展的大趨勢，農村信息 化是加快推進社會主義新農村建設、全面建設小康社會的重 要內容。2010年，長株潭作為唯一城市群被納人國家第一批 “三網融合”試點地區(qū)名單，為農業(yè)物聯(lián)網在湖南省大范圍示 范應用帶來了重大契機，同時國內對農業(yè)物聯(lián)網的研究進行得如火如荼。例如，聶鵬程在其博士論文中提出了主動誘導式 大規(guī)模農業(yè)物聯(lián)網的自組織網絡協(xié)議和農業(yè)物聯(lián)網深度路由技 術，研究了農業(yè)物聯(lián)網故障情況下智能路由維護方法，開發(fā)了 農業(yè)物聯(lián)網信息采集設備及控制系統(tǒng)，閻曉軍介紹了北京市 建設農業(yè)物聯(lián)網的研究進展，農產品安全檢測公共技術服 務平臺的搭建與檢測方法得到了更新M，加上國內食品安全 問題突出，對農產品質量進行追蹤溯源的產品研究不斷，如 基于嵌人式系統(tǒng)的多功能電子秤氣單片機稱重系統(tǒng)設計。 這些都為本課題研究提供了很好的樣本，并在此基礎上進一 步完善農業(yè)物聯(lián)網的服務功能。

1.電子秤發(fā)展需求

隨著計量技術和電子技術的發(fā)展，傳統(tǒng)秤表現(xiàn)出的不足 是逐漸顯示，而電子秤則以其準確、快速、方便、顯示直觀等 諸多優(yōu)點而廣受歡迎。

從以單片機構成的稱重系統(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用，電子秤朝 著自動化、多功能化、在線化發(fā)展，特別是計算機網絡的出現(xiàn)， 電子稱重儀器更是向著小型化、網絡化的方向發(fā)展。

當前由于人們生活水平的提高，農產品的質量安全問題成 為當前社會關注的熱點，農產品進人市場涉及到生產、加工、 運輸、零售商銷售等多個環(huán)節(jié)。如何保證流人市場的農產品是 安全的，并能追溯到其產出地、生產過程、加工環(huán)節(jié)，讓消 費者用得安心、吃得放心，除了上網查閱其有關信息外，能否 找到一種簡潔、快捷的工具是農業(yè)物聯(lián)網實施過程中必須考慮 的內容，這也是2012年國家科技支撐計劃課題——農村物聯(lián) 網基礎平臺共性關鍵技術研究(2012BAD35B05)——研究的內 容之一。

2.農業(yè)物聯(lián)網電子秤的需求分析

為解決湖南農產品質量安全與農產品流向和來源等問題， 提升農產品質量安全保障水平，根據(jù)農業(yè)物聯(lián)網關鍵技術在 農業(yè)領域的應用，提出了將嵌人式軟件開發(fā)和一維碼掃描技 術應用到農業(yè)物聯(lián)網電子秤的設計方案，開發(fā)一種能聯(lián)網、能 根據(jù)掃描到的條碼信息從綜合服務平臺搜索相應農產品的所 有信息，并具有判斷是否過期、質量是否有保證、是否有檢驗 檢疫合格證、是否串貨等功能的電子秤，在農產品流人消費者 手中之前，構筑一道防護網，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品， 如瘋牛病、豬藍耳病、禽流感。當信息不符合時，拒絕過秤、 票據(jù)打印，禁止銷售，阻止其繼續(xù)流通，對農產品采購構筑 一道安全防火墻。

3.農業(yè)物聯(lián)網電子秤的設計

3.1電子稈框架結構

農業(yè)物聯(lián)網電子秤裝置主要由中央處理單元、數(shù)據(jù)采集 單元、網線接口、LCD顯示屏、RS232調試接口、小票打印 機等組成。圖1所示是該電子秤的框架結構。

電子秤本體的接口連接有計價顯示主機、條碼掃描槍、 以太網接口，可用條碼掃描槍掃描商品的條形碼或RFID條碼， 并用以太網接口連接電腦主機（或通信終端)，同時電腦主機 配有后臺數(shù)據(jù)庫sqllite，用來存放商品信息，與計價顯示主機 雙向通信，而且電腦主機通過網絡與湖南農業(yè)農村信息化綜合服務平臺數(shù)據(jù)庫進行鏈接，進行數(shù)據(jù)交換。

中央處理單元采用C8051F430單片機作為主控芯片，是 高速、低功耗、超強抗干擾的8051單片機，可實現(xiàn)稱重、計 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換為微弱電壓信號，并將其放大以便 進行A/D轉換；HX711是一款專門為高精度電子秤而設計的 24位A/D轉換器芯片。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動，從而實現(xiàn)對內部 寄存的編程與讀寫。

LCD顯示屏同時可當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)庫引擎驅動， 方便與綜合服務平臺進行數(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

本設備下位機開發(fā)環(huán)境為keil，上位機開發(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

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)庫引擎驅動，十 分方便與綜合服務平臺進行數(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是以太網接口（RJ45)，是與綜合服務平臺進行數(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價顯示 主機2，計價顯示主機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。計價顯示主機2 連接互聯(lián)網的以太網接口 4， 以太網接口 4 連接電腦主機， 電 腦主機配有數(shù)據(jù)庫sqllite，用來存放商品信息，并與計價顯示 主機2雙向通信，同時，電腦主機通過網絡與湖南農業(yè)信息化 數(shù)據(jù)庫后臺鏈接，進行數(shù)據(jù)比較與交互。只有所需物品與原物 品一致，產品質量在有效期內，才能由打印機5打出相應信息， 否則報警。

4.結語

本電子秤經過多次實驗測試，軟硬件設備均可滿足農產 品信息數(shù)據(jù)與農業(yè)物聯(lián)網后臺數(shù)據(jù)庫交互， 并具有稱重、 掃 描RFID條碼、掃描一維條形碼、接人農業(yè)物聯(lián)網數(shù)據(jù)中心 等多項功能。集成電子電路簡單穩(wěn)定、成熟可靠，使用方便， 從而證明農業(yè)物聯(lián)網農產品安全實時監(jiān)測電子秤是可行，為后續(xù)建立健全湖南省農產品質量安全保障體系提供及時準確的數(shù)據(jù)支持和安全保障。