一、設計需求

基于RFID的自動識別技術，通過無線射頻方式實時獲得磁卡對超市物品的電子標簽進行讀取，然后將數據通過網絡傳輸至服務器，在應用層開發一個管理系統，對超市物品信息、店內消費等各種行為進行管理和顯示。系統需有登錄注冊功能，商品的信息管理，付款等功能。

擬解決的主要問題:

(1）使用RFID自動識別技術，對超市商品信息進行讀取

(2) 將接受到的數據傳輸給服務器

(3）在應用層管理系統中對信息進行管理

(4) 管理員對整個后臺系統的商品進行管理

二、設計需求總結

整個系統的設計:?

(1). (管理員操作)超市每上架一個新產品時，就在軟件端進行入庫注冊、注冊時填入商品的名稱、編號(可以使用UUID動態生成)、數量、價格、圖片、數據都保存在軟件端的數據庫里。

(2). (管理員操作)開卡-入庫:? 上架的新產品入庫注冊之后，需要為這個產品辦理一張電子標簽卡，這個卡里存放著產品的編號；這個卡就放在產品貨架上(與產品對應)，如果后面這個產品的信息如果查詢，就讀取電子標簽里的編號，到數據庫里查詢。

(3). (管理員操作)開卡和查詢的數據傳輸:? 設備端與軟件端采用 TCP網絡方式進行通信；設備端當做TCP客戶端，軟件端當做TCP服務器；當設備端查詢產品的電子標簽時，設備端讀取編號之后，會通過約定的數據格式通過網絡傳遞給軟件端。 當軟件端開卡注冊時，也會用約定好的數據格式傳遞給設備端，如果設備端收到數據，開發板上的LED會點亮；這時把IC拿到RC522射頻模塊上刷一下即可；如果成功寫入LED燈就會關閉。

(4). 軟件端的設計:

有注冊界面、登錄界面；

主界面上顯示店內有所有登記入庫的商品信息，每個產品有圖片進行顯示、圖片下面就顯示產品的數量與價格；

管理員界面: 可以進行商品添加、設計價格、修改信息等。

查詢頁面: 輸入產品的信息，可以查詢產品的所有詳細信息。

顧客可以選擇購買的商品進行，然后點擊支付。

軟件端與硬件端的數據格式: ?

(1). 開卡注冊數據格式-字符串(軟件--->設備):? register:86382684638434

(2). 設備查詢上傳的數據格式-字符串(設備--->軟件): query: 86382684638434

商品的編號限制在16個字節內。

???這里的設備硬件部分采用STM32最小系統板當做刷卡器，完成對IC卡讀寫，如果不需要STM32也可以替換成其他掃碼槍之類的都可以的:

RC522刷卡模塊負責對卡進行讀寫。

ESP8266WIFI初始化工作在STA模式，連接到指定WIFI，與軟件所在的電腦處于同一個局域網，方便連接軟件端的服務器進行數據通信，每次設備開機將會自動連接到程序里設置好WIFI熱點和服務器。

設備端上有一個LED燈，用來顯示刷卡的狀態—成功與否。

?完整資料下載地址:?https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/20687551

三、相關硬件

3.1 STM32F103最小系統板

STM32F系列屬于中低端的32位ARM微控制器，該系列芯片是意法半導體（ST）公司出品，其內核是Cortex-M3。

該系列芯片按片內Flash的大小可分為三大類：小容量（16K和32K）、中容量（64K和128K）、大容量（256K、384K和512K）。

芯片集成定時器Timer，CAN，ADC，SPI，I2C，USB，UART等多種外設功能。

3.2 ESP8266串口WIFI

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ESP8266 系列模組集成 Wi-Fi 芯片 ESP8266，設計緊湊、集成度高、RF 性能突出。通過 SRRC, FCC, CE 等多國無線電認證，適用于各類物聯網應用場景。

性能卓越

ESP8266EX 芯片內置超低功耗 Tensilica L106 32 位 RISC 處理器，CPU 時鐘速度最?可達 160 MHz，?持實時操作系統 (RTOS) 和 Wi-Fi 協議棧，可將?達 80% 的處理能?應用于編程和開發。

高度集成

ESP8266 芯片高度集成天線開關、射頻巴倫、功率放大器、低噪聲接收放大器、濾波器等射頻模塊。模組尺寸小巧，尤其適用于空間受限的產品設計。

認證齊全

RF 認證：SRRC、FCC、CE-RED、KCC、TELEC/MIC、IC 和 NCC 認證；

環保認證：RoHS、REACH；

可靠性認證：HTOL、HTSL、μHAST、TCT、ESD。

豐富的產品應用

ESP8266 模組既可以通過 ESP-AT 指令固件，為外部主機 MCU 提供 Wi-Fi 連接功能；也可以作為獨立 Wi-Fi MCU 運行，用戶通過基于 RTOS 的 SDK 開發帶 Wi-Fi 連接功能的產品。用戶可以輕松實現開箱即用的云連接、低功耗運行模式，以及包括 WPA3 在內的 Wi-Fi 安全支持等功能。

3.3 RC522無線射頻模塊

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MF RC522 是應用于13.56MHz 非接觸式通信中高集成度讀寫卡系列芯片中的一員。是NXP 公司針對“三表”應用推出的一款低 電壓、低成本、體積小的非接觸式讀寫卡芯片，是智能儀表和便攜式手持設備研發的較好選擇。

概述

MFRC522 是應用于13.56MHz 非接觸式通信中高集成度讀寫卡系列芯片中的一員。是NXP 公司針對“三表”應用推出的一款低 電壓、低成本、體積小的非接觸式讀寫卡芯片，是智能儀表和便攜 式手持設備研發的較好選擇。

MF RC522 利用了先進的調制和解調概念，完全集成了在13.56MHz 下所有類型的被動非接觸式通信方式和協議。支持 ISO14443A 的多層應用。其內部發送器部分可驅動讀寫器天線與ISO 14443A/MIFARE卡和應答機的通信，無需其它的電路。接收器部分提供一個堅固而有效的解調和解碼電路，用于處理ISO14443A 兼容的應答器信號。數字部分處理ISO14443A 幀和錯誤檢測（奇偶 &CRC）。此外，它還支持快速CRYPTO1 加密算法，用于驗證MIFARE 系列產品。MFRC522 支持MIFARE?更高速的非接觸式通信，雙向數據傳輸速率高達424kbit/s。

作為13.56MHz 高集成度讀寫卡系列芯片家族的新成員，MF RC522 與MF RC500和 MF RC530 有不少相似之處，同時也具備諸多特點和差異。它與主機間的通信采用連線較少的串行通信，且可根據不同的用戶需求，選取SPI、I2C 或串行UART(類似RS232)模式之一，有利于減少連線，縮小PCB 板體積，降低成本。

特性

◆高集成度的調制解調電路；

◆采用少量外部器件，即可將輸出驅動級接至天線；

◆支持 ISO/IEC 14443 TypeA 和MIFARE®通信協議；

◆ 讀寫器模式中與 ISO 14443A/MIFARE®的通信距離高達50mm，取決于天線的長度和調諧。

◆支持 ISO 14443 212kbit/s 和424kbit/s 的更高傳輸速率的通信。

◆支持 MIFARE® Classic 加密；

◆支持的主機接口：

－10Mbit/s 的SPI 接口

－I2C 接口，快速模式的速率為400kbit/s，高速模式的速率為3400kbit/s

－串行UART，傳輸速率高達1228.8kbit/s，幀取決于RS232 接口，電壓電平取決于提供的管腳電壓

◆64 字節的發送和接收FIFO 緩沖區；

◆靈活的中斷模式；

◆可編程定時器。

◆具備硬件掉電、軟件掉電和發送器掉電 3 種節電模式，前兩種模式雷同于MFRC500 和 CL RC400，其特有的“發送器掉電”則可關閉內部天線驅動器，即關閉RF 場；

◆內置溫度傳感器，以便在芯片溫度過高時自動停止 RF 發射；

◆采用相互獨立的多組電源供電，以避免模塊間的相互干擾，提高工作的穩定性；

◆具備 CRC 和奇偶校驗功能，CRC 協處理器的16 位長CRC 計算多項式固定為：x16+x12+x5+1，符合ISO/1EC14443 和CCTITT 協議；

◆內部振蕩器，連接 27.12MHz 的晶體；

◆2.5～3.3V 的低電壓低功耗設計；

◆工作溫度范圍-30～+85℃；

◆5mm×5mm×0.85mm 的超小體積。

應用場合

MF RC522 適用于各種基于ISO/IEC 14443A 標準并且要求低成本、小尺寸、高性能以及單電源的非接觸式通信的應用場合。

▲三表；

▲板上單元；

▲公共交通終端；

▲便攜式手持設備；

▲非接觸式公用電話。

3.4 IC卡

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IC卡 (Integrated Circuit Card，集成電路卡)，也稱智能卡(Smart card)、智慧卡(Intelligent card)、微電路卡(Microcircuit card)或微芯片卡等。它是將一個微電子芯片嵌入符合ISO 7816標準的卡基中，做成卡片形式。IC卡與讀寫器之間的通訊方式可以是接觸式，也可以是非接觸式。由于IC卡具有體積小便于攜帶、存儲容量大、可靠性高、使用壽命長、保密性強安全性高等特點，IC卡的概念是在20世紀70年代初提出來的，法國的布爾公司于1976年首先創造出了IC卡產品，并將這項技術應用于金融、交通、醫療、身份證明等行業，它將微電子技術和計算機技術結合在一起，提高了人們工作、生活的現代化程度。

產品原理

IC卡是集成電路卡，IC卡芯片具有寫入數據和存儲數據的能力，可對IC卡存儲器中的內容進行判定。在卡上封裝有符合ISO標準的芯片，有6~8個觸點和外部設備進行通信，在IC卡上可以有彩色圖案和說明性文字按ISO標準，IC卡的部分觸點及其定義為：VCC：IC卡工作電源；GND：接地；VPP：存儲器編程電源；CLK：有關信號的定時與同步；I/O：卡中串行數據的輸入與輸出；RST：復位信號。當IC卡插入IC卡讀卡器后，各接點對應接通，IC卡上的超大規模集成電路就開始工作。

IC卡種類

根據卡中所鑲嵌集成電路的不同，IC卡可分為存儲卡、非接觸式IC卡、光卡、非接觸式智能IC卡、智能卡 。

存儲卡

存儲卡，也稱記憶卡(Memory Card)，卡內有具有存儲功能的集成電路存儲器，還有數據存儲器(EEPROM)、工作存儲器(RAM)或程序存儲器(EPROM)。存儲卡使用半導體存儲器。存儲器中所有存儲單元的總和稱為存儲容量，存儲卡的最大容量目前為512 KB。存儲卡讀出/寫入一個字的時間稱作讀/寫時間，讀寫器在接收地址和讀命令時，即可將卡中的內容讀出，讀出時間約為幾微秒，讀寫器在送來地址、要寫數據和寫命令時，即可進行寫入，寫入一個數據的時間比讀出一個數據的時間長得多，一般需要5～10 ms。

非接觸式IC卡

非接觸式IC卡又稱射頻卡，是近幾年發展起來的一項新技術，它將射頻識別技術和IC卡技術結合在一起，解決了無源（卡中無電源）和免接觸的技術問題。

非接觸式IC卡與接觸式IC卡相比有以下特點：

(1)可靠性高。由于讀寫之間無機械接觸，避免了由于接觸讀寫而產生的各種故障；且非接觸式IC卡表面無裸露的芯片，無芯片脫落、靜電擊穿、彎曲損害等后顧之憂 。

(2)操作方便。無接觸通信使讀寫器在10 cm的范圍內就可以對卡片進行操作，且非接觸式IC卡在使用時無方向性，卡片可以以任意方向掠過讀寫器表面完成操作，既方便又提高了速度 。

(3)防沖突。非接觸式IC卡中有快速防沖突機制，能防止卡片之間出現數據干擾，讀寫器可以“同時”處理多張非接觸式IC卡 。

(4)可以適應多種應用。非接觸式Ic卡存儲器結構的特點使其適于一卡多用，可以根據不同的應用設定不同的密碼和訪問條件 。

(5)加密性能好。非接觸式IC卡的序號是唯一的，在出廠前已固化，其與讀寫器之間有雙向驗證機制；非接觸式IC卡在處理前要與讀寫器進行3次相互認證。

四、硬件設備成品效果圖

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?程序需要修改的地方:

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?五、硬件設備端代碼

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#include "stm32f10x.h" #include "led.h" #include "delay.h" #include "key.h" #include "usart.h" #include <string.h> #include "timer.h" #include "esp8266.h" #include "RFID_RC522.h"/* 相關的硬件連接引腳說明: LED----PC13 KEY----PA0 ESPB266---PB10(TX)(ESP8266-RX) 和PB11(RX)(ESP8266-TX) RC522射頻模塊外部的接口: *1--SDA <----->PB5--片選腳 *2--SCK <----->PB4--時鐘線 *3--MOSI<----->PA12--輸出 *4--MISO<----->PA11--輸入 *5--懸空 *6--GND <----->GND *7--RST <----->PA8--復位腳 *8--VCC <----->VCC *///u8 KEY[6]={0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff}; //卡密碼-初始密碼--白卡的出廠密碼-- //u8 MIMA_1[16]={88,88,88,88,88,88,0xff,0x07,0x80,0x29,88,88,88,88,88,88}; //扇區1的密碼 格式(A密碼 控制位 B密碼 ) //u8 MIMA_2[16]={88,88,88,88,88,88};//扇區1的A密碼 unsigned char SN[4]={88,88,88,88}; //默認卡號char SendBuff[10];/* 函數功能: 打印卡號 */ void print_info(unsigned char *p,int cnt) {int i;for(i=0;i<cnt;i++){printf("0x%X ",p[i]);}printf("\r\n"); }/* 函數功能: 讀卡號--電子標簽的卡號 返回值: 1成功 0失敗 */ int ReadCardNumber(void) {unsigned char CT[2];//卡類型u8 status=1;status=RC522_PcdRequest(PICC_REQIDL ,CT);//(尋卡模式，卡類型),成功返回0if(status==MI_OK)//尋卡成功{status=MI_ERR;status=RC522_PcdAnticoll(SN); //防沖撞，成功返回0，SN是讀到卡號的地址printf("卡類型:");print_info(CT,2);//打印類型printf("卡號:");print_info(SN,4);//打印卡號 return 1;}return 0; }/* 函數功能: 主函數 */ int main() {u32 cnt=0;u8 key;LED_Init();KEY_Init();USART1_Init(115200);TIMER1_Init(72,20000); //超時時間20msUSART3_Init(115200);//串口-WIFITIMER3_Init(72,20000); //超時時間20msRC522_Init(); //RC522USART1_Printf("正在初始化WIFI請稍等.\n");if(ESP8266_Init()){USART1_Printf("ESP8266硬件檢測錯誤.\n"); }else{USART1_Printf("WIFI:%d\n",ESP8266_STA_TCP_Client_Mode("CMCC-Cqvn","99pu58cb","192.168.1.6",8080,0));}while(1){ cnt++;delay_ms(10);if(cnt>=20){cnt=0;LED1=!LED1;}//接收服務器下發的數據if(USART3_RX_FLAG){USART3_RX_BUFFER[USART3_RX_CNT]='\0';USART1_Printf("%s",USART3_RX_BUFFER);USART3_RX_CNT=0;USART3_RX_FLAG=0;}//讀取卡號if(ReadCardNumber()){sprintf(SendBuff,"%x%x%x%x\r\n",SN[0],SN[1],SN[2],SN[3]);ESP8266_ClientSendData((u8*)SendBuff,strlen(SendBuff)); }//查看連接狀態key=KEY_Scan(0);if(key) //發送AT{USARTx_StringSend(USART3,"AT+CIPSTATUS\r\n"); //查看狀態信息}} }

六、JAVA端效果圖

完整資料下載地址:?https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/20687551

?配套資料齊全，視頻講解代碼，部署環境。

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?七、JAVA端的代碼

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package com.controller;import java.io.IOException;import javax.servlet.http.HttpSession;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RequestBody; import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;import com.common.bean.MySessionContext; import com.common.bean.ResultData; import com.common.bean.WebSocketProductHolder; import com.entity.Product; import com.mapper.ProductMapper;@RestController() @RequestMapping("/product") public class ProductController {@Autowiredprivate ProductMapper pm;@PostMapping("update.action")ResultData update(String token,@RequestBody Product update) {HttpSession ss = MySessionContext.getSession( token );if( ss == null ) {return ResultData.fail("請先登錄！");}pm.update( update );return ResultData.success();}@PostMapping("byid.action")ResultData getById(String token,@RequestBody Product query) {HttpSession ss = MySessionContext.getSession( token );if( ss == null ) {return ResultData.fail("請先登錄！");}return ResultData.success().setData( pm.getById( query.getId() ) );}@PostMapping("delete.action")ResultData deletePro(String token,@RequestBody Product delpro) {HttpSession ss = MySessionContext.getSession( token );if( ss == null ) {return ResultData.fail("請先登錄！");}pm.deletePro( delpro );return ResultData.success();}@PostMapping("query.action")ResultData query(String token,@RequestBody Product query) {HttpSession ss = MySessionContext.getSession( token );if( ss == null ) {return ResultData.fail("請先登錄！");}return ResultData.success().setData( pm.query( query ) );}@PostMapping("all.action")ResultData getAll(String token) {HttpSession ss = MySessionContext.getSession( token );if( ss == null ) {return ResultData.fail("請先登錄！");}return ResultData.success().setData( pm.getAll() );}@PostMapping("add.action")ResultData addUser(String token,@RequestBody Product pro) {HttpSession ss = MySessionContext.getSession( token );if( ss == null ) {return ResultData.fail("請先登錄！");}pm.add( pro );try {//把商品的編號通過TCP長連接傳給STM32，寫入rfid卡。WebSocketProductHolder.register(pro.getId()+"");} catch (IOException e) {System.out.println("注冊失敗！");}return ResultData.success();}} package com.controller;import java.io.File; import java.io.IOException; import java.util.UUID;import javax.servlet.http.HttpServletRequest;import org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam; import org.springframework.web.bind.annotation.RestController; import org.springframework.web.multipart.MultipartFile;@RestController @RequestMapping("/upload") public class UpLoadController {@PostMapping("/uploadImg")public String uploadImg(@RequestParam("file") MultipartFile file, HttpServletRequest rq){//獲取上傳文件名,包含后綴String originalFilename = file.getOriginalFilename();//獲取后綴String substring = originalFilename.substring(originalFilename.lastIndexOf("."));//保存的文件名String dFileName = UUID.randomUUID()+substring;//保存路徑//springboot 默認情況下只能加載 resource文件夾下靜態資源文件String path = "D:\\uploadimg\\";//生成保存文件File uploadFile = new File(path+dFileName);System.out.println(uploadFile);//將上傳文件保存到路徑try {file.transferTo(uploadFile);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}return uploadFile.getName();}}

?

package com.controller;import java.util.List; import java.util.Map;import javax.servlet.http.HttpSession;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RequestBody; import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;import com.common.bean.MySessionContext; import com.common.bean.ResultData; import com.entity.User; import com.mapper.UserMapper;@RestController() @RequestMapping("/user") public class UserController {@Autowiredprivate UserMapper um;@PostMapping("changepswd.action")ResultData changePswd(String token,@RequestBody Map<String,String> map) {HttpSession ss = MySessionContext.getSession( token );if( ss == null ) {return ResultData.fail("請先登錄！");}User uu = (User) ss.getAttribute("login_user");if( uu == null ) return ResultData.fail("請先登錄！");String password = map.get("password");String newpassword = map.get("password2");int num = um.updatePassword(uu.getId(), password, newpassword);if( num > 0) return ResultData.success();return ResultData.fail("原始密碼錯誤");}@PostMapping("adduser.action")ResultData addUser(String token,@RequestBody User user) {HttpSession ss = MySessionContext.getSession( token );if( ss == null ) {return ResultData.fail("請先登錄！");}User uu = (User) ss.getAttribute("login_user");System.out.println( uu );if( uu == null ) return ResultData.fail("請先登錄！");if( !("admin".equalsIgnoreCase(uu.getRole()) ||"root".equals( uu.getRole() ) ) ) {return ResultData.fail("請用管理員賬號登錄再添加");}um.addUser(user);return ResultData.success();}@PostMapping("delete.action")ResultData deleteUser(String token,@RequestBody User user) {System.out.println( user);HttpSession ss = MySessionContext.getSession( token );if( ss == null ) {return ResultData.fail("請先登錄！");}User uu = (User) ss.getAttribute("login_user");if( uu == null ) return ResultData.fail("請先登錄！");if("admin".equalsIgnoreCase(user.getRole()) || "root".equals( user.getRole() )) return ResultData.fail("無法刪除管理員用戶！");if( !("admin".equalsIgnoreCase(uu.getRole()) ||"root".equals( uu.getRole() ) ) ) {return ResultData.fail("請用管理員賬號登錄再刪除");}um.deleteUser(user);return ResultData.success();}@PostMapping("getall.action")ResultData getAll(String token) {HttpSession ss = MySessionContext.getSession( token );if( ss == null ) {return ResultData.fail("請先登錄！");}List<User> list = um.getAll();for(User u:list) {u.setPassword(null);}return ResultData.success().setData( list );}@PostMapping("logout.action")ResultData getAllUser(String token) {HttpSession ss = MySessionContext.getSession( token );if( ss != null ) {ss.invalidate();}return ResultData.success();}@PostMapping("login.action")ResultData login(@RequestBody User user,HttpSession ss) {User rs = um.Login( user );if(rs != null ) {rs.setPassword( null );ss.setAttribute("login_user", rs );MySessionContext.AddSession( ss );return ResultData.success().setData( rs ).setToken(ss.getId() );}else {return ResultData.fail("用戶名或密碼錯誤！");}}} package com.controller;import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.Date; import java.util.List; import java.util.Map;import javax.servlet.http.HttpSession;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RequestBody; import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;import com.common.bean.MySessionContext; import com.common.bean.ResultData; import com.entity.Order; import com.mapper.OrderMapper;@RestController() @RequestMapping("/order") public class OrderController {@Autowiredprivate OrderMapper ordermapper;@PostMapping("calc.action")ResultData update(String token,@RequestBody List<Order> list) {HttpSession ss = MySessionContext.getSession( token );if( ss == null ) {return ResultData.fail("請先登錄！");}for( Order od : list ) {ordermapper.add( od );}return ResultData.success();}@PostMapping("query.action")ResultData query(String token,@RequestBody Map<String,Long> map) {HttpSession ss = MySessionContext.getSession( token );if( ss == null ) {return ResultData.fail("請先登錄！");}long t1 = map.get("start");long t2 = map.get("end");Date d1 = new Date();d1.setTime(t1);Date d2 = new Date();d2.setTime(t2);String start = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss").format( d1 );String end = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss").format( d2 );List<Order> list = ordermapper.query(start, end);return ResultData.success().setData( list );}}

總結

以上是生活随笔為你收集整理的基于JAVA超市自助购物系统的设计与实现的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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