叶俊豪-超市收银系统设计(编辑修改稿)

叶俊豪-超市收银系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

字节 Flash 程序存储器，1K 字节数据存储器， 3 个 16 位定时 /计数器， 6 个中断， 1 个全双工串行口等资源。 无论是从内部结构还是编程方面都 STC89C52 相对简单，比较容易和使用，并且成本更低，有利于满足设计简易收银系统的要求。 经综合比较， 由于 51 系列的单片机 本设计采用方案 2。 液晶显示屏的选择 下面是本设计选用 LCD1602 液晶显示屏的原因： 1. 显示质量高。 由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度 ,恒定发光 ,而不像阴极射线管显示器 (CRT)那样需要不断刷新亮点 ｡因 3 此 ,液晶显示器画质高且不会闪烁 ｡ 2. 数字式接口。 液晶显示器都是数字式的 ,和单片机系统的接口更加简单可靠 ,操作更加方便 ｡ 3. 体积小 ､重量轻。 液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的 ,在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多 ｡ 4. 功耗低。 相对而言 ,液晶显示器的功耗主要 消耗在其内部的电极和驱动IC 上 ,因而耗电量比 其它显示器要少得多 ｡ 3 电路设计 系统电路设计 整体框图 如图 1 所示，该系统实现了 超市系统条形码阅读器信息的录入，串口模块的数 据 传输， 51 单片机内的数据处理和 LCD1602 液晶显示 等功能。 单片机接 收 条形码读器读取 出来的输出信号 并经过串口模块进行传送，继而进行数据处理，最后通过 液晶显示 对处理好的 数据 进行 显示。 图 1 本设计整体系统框图 控制模块 控制器模块即单片机最小系统模块 STC89C52 芯片 [1~4]如图 3 所示，其主要由电源、时钟、复位电路组成。 本系统采用外部 晶振，便于单片机内部定时器产精确的定时 [3]。 单片机外部资源分配： 串口 接 入 ,接 LCD1602 的 714 脚， 接 RS, 接 LCDEN， RXD 口接 MAX232 的 R20,TXD口接 MAX232 的 T21。 STC89C52 条形码阅读器 液晶显示 4 图 2 最小系统电路图 显示模块 LCD1602 液晶屏为 5V 电压驱动，带背光，可显示两行，每行 16 个字符，不能显示汉字。 液晶 1， 2 端为电源； 15， 16 为背光电源；为 防止直接加 5V 而烧坏背光灯，在 15 脚串联一个 1k 电阻用于限流。 液晶 3 端为液晶对比度调节端，通过一个 10k 的变位器来调节液晶显示对比度。 液晶 4 端为向液晶控制器写数据/写命令选择端，接单片机的 口。 液晶 5 端为读 /写选择端，因为我们不从液晶中读取数据，只向其写入命令和显示数据，因此此端始终选择为写状态，即低电平接地。 液晶 6 端为使能信号，是操作时必须的信号 ，接单片机的 口。 其电路如图所示： 图 3 LCD1602 液晶显示 5 串口模块 51 单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和计算 机之间可以方便地进行串口通讯。 进行串行通讯时要满足一定的条件，比如计算机的串口是RS232 电平的，而单片机的串口是 TTL 电平的，两者之间必须有一个电平转换电 路，我们采用了专用芯片 MAX232 进行转换，虽然也可以用几个三极管进行模拟转换，但是还是用专用芯片更简单可靠。 我们采用了三线制连接串口，也就是说和条形阅读器的 9 针串口只连接其中的 3 根线：第 5 脚的 GND、第 2 脚与 MAX232 的第 7 脚 T20 连接、第 3 脚与 MACX232的第 8 脚 R2I 连接， MAX232 第 9 脚和单片机的 第 10 脚 连接， MAX232 的 第10 脚和单片机的 第 11 脚 脚连接，其他的连接电路如下图所示 : 图 4 串口模块 系统元件分析 一维条码 条码是由一组规则排列的条、空以及对应的字符组成的标记， “ 条 ” 指对光线反射率较低的部分 ， “ 空 ” 指对光线反射率较高的部分，这些条和空组成的数据表达一定的信息，并能够用特定的设备识读，转换成与计算机兼容的二进制和十进制信息。 通常对于每一种物品，它的编码是唯一的，对于普通的一维条码来说，还要通过数据库建立条码与商品信息的对应关系，当条码的数据传到计算 6 机上时，由计算机上的 应用程序对数据进行操作和处理。 因此，普通的一维条码在使用过程中仅作为识别信息，它的意义是通过在计算机系统的数据库中提取相应的信息而实现的。 一维条码如下图所示： 图 5 一维条码实例 条形阅读器 本设计使用镭码 LV906 条形码阅读器，外形如下图所示 图 6 条形码阅读器 LV906 条形码阅读器功能如下： ，内置解码器，准确识读各种一维条码。 7 ，独特枪式握持手柄，舒适的操作手感，长期使用不易疲劳。 条形码阅读器 拥有 2 种提示音和音量可调节的蜂鸣器，可根据使用的环境的调节蜂鸣器的音量。 条形码阅读器多个内置接口（ RS232，键盘接口，光笔和先进的 USB接口）。 我们采用标准 RS232 串口接口，接口简单。 STC89C52 芯片 STC89C52 是一个低功耗，高性能、高速度的 51 内核的含有 8K 可编程可擦写只读存储器的低功率高性能 CMOS 8 位单片机，该器件运用了 ATMEL 公司的高密度不易丢失存储技术并且兼容 MCS51 工业标准的设置和管脚输出。 片内的闪存允许用系统内模式编程或者传统的不易失程 序编写器。 内部资源比较丰富，全面，而且通用性强，可履盖多种应用要求，片内含 8k 空间的可反复擦些 1000次的 Flash 只读存储器，具有 256 bytes 的随机存取数据存储器（ RAM）， 32 个IO 口， 2 个 16 位可编程定时计数器。 且该系列的 51 单片机可以不用烧写器而直接用串口或并口就可以向单片机中下载程序，使得 ATMEL 的 STC89C52 成为一片具有高灵活性，可有解决大多嵌入式控制应用的高性能单片机。 单片机 STC89C52引脚图如图 7： 图 7 STC89C52 引脚示意图 Vcc：为芯片提供 +5V 电源。 8 RST：单片机复位引脚，高电平有效。 当此输入端保持两个机器周期的高电平时，就可以完成复位操作。 ALE/PROG：地址锁存允许信号端。 当 STC89C52 上电正常工作后， ALE 引脚不断向外输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6， CPU 访问片外存储器时，ALE 输出信号作为锁存低 8 位地址的控制信号。 PSEN：程序存储允许输出信号端。 当 STC89C52 由片外程序存储器取指令时，每个机器周期两次 PSEN 有效。 EA/Vpp：外部程序存储器地址允许输入端 /固化编程电压输入端。 当 EA 引脚接高电平时， CPU 只访问片内 Flash ROM 并执行内部程序存储器中的指令；但当PC 的值超过 0FFFH 时，将自动转去执行片外程序存储器内的程序。 当输入信号EA 引脚接低电平时， CPU 只访问片外 ROM 并执行片外程序存储器中的指令，而不管是否有片内存储器。 P0 端口： P0 口是一个漏极开路的 8 位准双向 I/O 端口。 P P2 端口： P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。 其中 口接 1602 液晶显示。 P3 端口： P3 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口， P3 作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会 输出一个电流。 P3端口还用于一些复用功能， XTAL XTAL2：接外部晶振和微调电容的一端。 GND：接地端。 ：是 8 个带有内部上拉电阻的 I/O 口。 而 则通过上拉电阻接电源，也就是给 一个高电平，这个高电平是让小车处于运行作态。 MAX232 芯片 MAX232芯片是美信公司专门为电脑的 RS232标准串口设计的单电源电平转换芯片 ,使用 +5v 单电源供电。 一部分是电荷泵电路。 由 6 脚和4 只电容构成。 功能是产生 +12v 和 12v 两个电源，提供给 RS232 串口电平的需要。 第二部分是数据转换通道。 由 1 1 1 14 脚构成两个数据通道。 其中 13 脚（ R1IN）、 12 脚（ R1OUT）、 11 脚（ T1IN）、 14 脚（ T1OUT）为第一数据通道。 8 脚（ R2IN）、 9 脚（ R2OUT）、 10 脚（ T2IN）、 7 脚（ T2OUT）为第二数据通道。 TTL/CMOS 数据从 T1IN、 T2IN 输入转换成 RS232 数据从 T1OUT、T2OUT 送到电脑 DB9 插头； DB9 插头的 RS232 数据从 R1IN、 R2IN 输入转换成 9 TTL/CMOS 数据后从 R1OUT、 R2OUT 输出。 第三部分是供电 ， 15 脚 GND、 16 脚 VCC（ +5v）。 主要特点 : RS232C 技术标。 +5V 电源供 电。 、电压极性反转能力，能够产生 +10V 和 10V 电压 V+、V。 ，典型供电电流 5mA。 2 个 RS232C 驱动器。 RS232C 接收器。 内部结构图 如图 8： 图 8 MAX232 引脚图和内部结构图 10 串口接口 串行接口简称 串口 ，也称串行通信接口（通常指 COM 接口），是采用串行通信方式的扩展接口。 串行接口 Serial Interface 是指数据一位位地顺序传送，其特点是 通信线路 简单，只要一对传输线就可以实现双向通信，并可以利用电话线，从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，但传送速度较慢。 一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。 串行通讯的特点是：数据位传送，传按位顺序进行，最少只需一根传输线即可完成；成本低但送速度慢。 串行通讯的距离可以从几米到几千米；根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双 工三种。 串行 接口按电气标准及协议来分 为 RS232C、RS42 RS485 等。 RS232C、 RS422 与 RS485 标准只对接口的电气特性做出规定，不涉及接插件、电缆或协议。 本设计采用的是 RS232C 串口。 RS232 也称标准串口，最常用 的一种 串行通讯接口。 传统的 RS232C 接口标准有 22 根线，采用标准 25 芯 D 型插头座（ DB25），后来使用简化为 9 芯 D 型插座（ DB9），现在应用中 25 芯插头座已很少采用。 RS232 采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。 由于其发送电平与接收电 平的差仅为 2V 至 3V 左右，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大为约 15 米，最高速率为20kb/s。 RS232 是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的，其驱动器负载为 3～ 7kΩ。 所以 RS232 适合本地设备之间的通信。 图 9 RS232 串口 LCD1602 液晶显示屏 11 字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式 LCD，目前常用 16*1， 16*2， 20*2 和 40*2 行等的模块。 1602LCD 应用于智能仪表、通信和办公自动化等领域 ,它的主要作用是显示 ASCII 码字符 ,因此又被称作 字符型显示器件。 利用点阵字形特点可自定义汉字字库让其显示汉字。