简易超市收银机的研究和设计.docx
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简易超市收银机的研究和设计
石家庄铁道大学四方学院毕业设计
简易超市收银机的
研究与设计
Simplesupermarketofthecashregister
Researchanddesign
2012届电气工程系
专业电子信息工程
学号
学生姓名
指导教师
完成日期2012年5月4日
毕业设计成绩单
学生姓名
学号
班级
专业
电子信息工程
毕业设计题目
简易超市收银机的研究与设计
指导教师姓名
高迎霞
指导教师职称
讲师
评定成绩
指导教师
得分
评阅人
得分
答辩小组组长
得分
成绩:
院长(主任)签字:
2012年5月28日
毕业设计任务书
题目
简易超市收银机的设计
学生姓名
学号
班级
专业
电子信息工程
承担指导任务单位
电气工程系
导师
姓名
高迎霞
导师
职称
讲师
一、主要内容
单片机stc89系列实现一维条码识别和lcd驱动。
单片机可注册商品和价格以及计算每次交易的总价。
二、基本要求
单片机完成可编程控制逻辑,可连接一维条码识别探头并读取信息。
1、驱动lcd液晶屏,完成注册商品和累加总价的工作;
2、使用KeilC编程,实现相关逻辑控制;
3、电路原理图设计,protel印刷电路图设计;
4、提出系统设计框图,提出相应的解决方案;
5、需单片机和芯片,开发电路板以相关传感器。
三、主要技术指标
1、完成主要功能;
2、电路原理图;
3、使用说明书撰写;
4、论文正文不少于1万字,查阅文献资料不少于10篇,其中外文文献2篇以上,翻译与课题有关的外文资料不少于3000汉字。
四、应收集的资料及参考文献
1、C语言开发;
2、关于STC89系列相关单片机开发文档;
3、相关传感和显示器件使用手册和接口电路。
五、进度计划
第1周—第2周开题报告和任务分配
第3周—第7周需求分析,概要设计
第8周—第12周详细设计,中期考核
第13周—第14周写论文
第15周—第16周上交论文,答辩
教研室主任签字
时 间
2012年1月5日
毕业设计开题报告
题 目
简易超市收银机
学生姓名
学号
班级
专业
电子信息工程
一、研究背景
随着社会发展,科学进步,人们生活水平在逐步提高,对高效率生活方式有了更多需求和期望。
经济的迅速发展也对超市的经营提出了更高要求,超市收银机的使用比传统手工式管理更加便利迅捷,方便了大家的生活,保障了生活质量,因而成为了人们生活中不可替代的一部分。
超市购物在人们生活中扮演了很重要的角色,怎么才能让人们在购物中享受到方便和快捷,收银机的出现解决了这一问题。
自动化收银系统应该能够为用户提供完整,正确和灵活的收银结算信息和快捷的查询手段,收银机有检索迅速、查找方便、可靠性高、存储量大、保密性好、寿命长、成本低等优势。
超市收银机硬件电路简单,软件功能完善,操控系统可靠,性价比较高,具有一定的实用价值,因此具有开发价值。
二、国内外研究现状
世界上最早的收银机是在1879年,由美国的詹敏斯·利迪和约翰·利迪兄弟制造,其功能只实现营业记录备忘和监督雇用人的不轨行为。
到六十年代后期,随着电子技术的飞跃发展,日本率先研制成功了电子收银机(ECR),电子收银机的发明具有划时代的意义,其技术性能和商业功能远远超过原型的机构式现金收款机,具有智能化、网络化多功能的特点,成为在商业销售上进行劳务管理、会计帐务管理、商品管理的有效工具和手段。
到八十年代中期,功能强劲的商业专用终端系统(POS)产生,成为第三代收银机。
国内:
早年中国没有自己的收银机研发团队,那时引进国外的电子收银机。
后来随着电子收银机的广泛应用和饱受好评,我国出现了自制的电子收银机,并且一步步跟上了世界收银机研发进度,从二代机的应用开始跨进了三代机的研发应用。
现在中国的技术已经成熟,对ECR的研究也进入了一个新的阶段。
三、预期达到的目标
1、单片机完成可编程控制逻辑。
可连接一维条码识别探头并读取信息。
2、驱动lcd液晶屏。
完成注册商品和累加总价的工作。
3、使用KeilC编程。
实现相关逻辑控制。
四、研究方案
1、毕业设计目的:
(1)简易超市收银机具有可设置10个商品价目表(PLU)。
商品的数字编号、品名、单价等信息可输入;
(2)扩展键盘实现商品注册的确认和取消;
(3)扩展条形码输入设备,实现商品的条形码输入;
(4)LCD液晶显示实现商品的数字编号、品名、单价的输出显示功能;
(5)存储模块对商品的信息库进行了有序的分类的存储,在扫描商品编码时可以快速的调出商品信息;
(6)其它发挥功能。
2、业设计分析
整个系统可分为:
条形码输入模块、电源模块、防抖动模块、控制器模块、键盘模块、液晶显示模块、存储模块六个部分,功能表示如图1所示:
图1、系统结构框图
、控制器模块:
由于STC89C52的强大功能,并且可以移植各种操作系统,使控制器工作可靠,因此,控制器模块选择STC89C52。
⑵、键盘模块:
开发板上自带的键盘就可以实现商品注册的确认和取消,而且还有剩余的键位可以使用,可以增加其他按键功能。
⑶、液晶模块:
LCM240128ZK液晶显示模块的的显示功能更完善强大,而且其外观尺寸、视域尺寸以及显示内容都比LCD1602大的多,其内涵的中文字库亦比LCD1602丰富,更适合作为本设计比较复杂的显示要求。
同时,我们选用LCD1602作为小液晶显示器,用来作为收银机向顾客显示所购买商品总计金额的窗口。
此时的要求相对简单,LCD1602完全可以满足。
⑷、防抖动模块:
在实现商品的注册信息时,我们进行按键进行确认或取消,在开关动作瞬间往往会出现信号来回弹跳的现象,虽然只是拨键一次,而实际上产生的信号却不只是弹跳一次,因此必须加上消除抖动的电路5、存储模块:
由于设计要求的存储量不大,STC89C52内置存储器就可以满足我们设计的要求,所以没有必要进行外部存储。
⑸、条形码输入模块:
一维条码识别探头具有准确识别一维条码的功能,可以将识别后的信息显示在液晶显示器上。
它通过串口与开发板进行通信,稳定而高效。
五、系统开发环境
硬件配置:
Intel(R)Core(TM)2DuoCPUP7350@2.00Hz2G内存
操作系统:
MicrosoftWindowsXPProfessionalVersion2002ServicePack3
开发工具:
KeilC、EDA/SOPC、PROTEL实验开发系统
六、进度计划
第1周—第2周开题报告和任务分配
第3周—第7周需求分析,概要设计
第8周—第12周详细设计,中期考核
第13周—第14周写论文
第15周—第16周上交论文,答辩
指导教师签字
时间
2011年4月6日
摘 要
本设计是以单片机stc89系列为控制核心,本设计实现了条形码信息输入、独立键盘输入、商品信息注册和价格以及计算每次交易的总价;并且具有液晶屏显示、eeprom存储等功能;完成了题目中的所有基本要求。
本设计采用stc89c52实验开发板为核心控制器,完成了简易超市收银机各项功能要求。
我们实现了从独立键盘读入商品信息,从扫描仪读取条形码的信息以及收银机注册商品和价格累加等最基本的功能。
收银机液晶显示采用lcd1602液晶屏,可显示扫描到的购物条目信息,并且利用lcd1602液晶显示器来显示每次交易的最后总价,方便顾客看到,并且具有掉电保护的eeprom存储保护使我们的设计更加稳定。
关键词:
Stc89c52 收银机 扫描仪 Lcd1602 Eeprom 条形码
Abstract
Thisdesignrealizesreadingininformationaccordingtokeyboardandbarcodeinformationfromandcommodityinformationregistrationandpricesaswellascomputationaleverytradetotalprice,displayingwithlcdscreensandeepromstorageisalsoincluded.Thisdesignachievesalloftherequestssuchasthebasicsegment,hasitsownbrightcharacteristic.
Thesystemtakesthestc89c52experimentboardasthecorecontrollertocompletethesimplesupermarketcashregistereachfunctionrequest.Itcanrealizethemostbasicfunctionsofcashregister,suchasreadinginmanykindsofsales’informationfromthekeyboardandbarcodeinformationfromscanneraswellasfromscannerreadbarcodeinformationandcashregisterregisteredcommodityandpriceaccumulateandsoon.
systemstc89c52experimentdevelopmentboardasthecorecontroller,completedthesimplesupermarketeachfunctionofthecashregisterrequirements.Werealizedtheindependentkeyboardintovariouscommodityinformation,readfromthescannerandcashregisterregistrationcodeinformationgoodsandpricethefundamentalfunctionofaccumulativeetc.Cashregisterliquidcrystaldisplay(LCD)usinglcd1602,canshowthescanningtotheshoppingentriesinformation,andusinglcd1602tohighlighteverytradelastprice,theconvenienceofourcustomerssee,andhavetheprotectionofpowerlosteeprommemoryprotectionmakesourdesignworkmoremature.
KeyWords:
Stc89c52 CashRegister Scanner Printer Lcd1602,
目 录
第1章 绪 论
1.1 课题研究的目的意义
随着社会进步,科学发展,人们生活水平在不断提高,对各种方便人们生活的设备要求也是越来越高,同时随着工业化的大发展,一切家用的设备、工业的设备和商业的设备都要求智能化、傻瓜化,比如傻瓜相机,全自动洗衣机,全自动电冰箱等;工业自动化的设备,那就太多了,数控机床,智能化生产线等等,商业设备也是一样,ATM机,自动条码检测系统,自动收银机等等。
在这些需求和高速发展的科学技术的不断促进下,人们的生活中已有数不清的电子产品,它们给人们带来方便、快捷、高效的生活。
本文基于这些,研究超市现在使用的收银机。
超市购物在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色,如何让人们在消费商品和销售商品的过程中享受到方便和快捷的服务,收银机的出现,解决了这问题。
收银机把过去的人工结算和收银人员的“贪污”等问题所带来的烦恼解决了不会再出现多结、漏结、账目不符等情况。
随着收银机的普及和应用,它的研究更加得到了消费者和销售人员的支持。
商业收银机如愿以偿地满足了全世界超市经营者的心愿,它在会计业务上的高准确性,销售统计上的高效性,商品管理上的高实时性,使得商业经营者投资不大,但却可以迅速、准确、详细地掌握商品流通过程中所产生的全部数据,使经营者在进行市场调查、内部管理、决策咨询、雇员部门考评方面方便了很多,并大规模地降低了经营成本。
可以毫不夸张地说,离开了商业收银机就谈不上商业的自动化、现代化。
在今后的商业活动中,没有商业收银机的帮助,经营者必将在市场竞争中处于绝对的劣势。
所以说收银机的出现是商业上的一次新的革命,给社会的进步带来了很大的推动作用。
1.2 收银机出现的背景
在世界上,历史最悠久的商业活动之一,大概就是以现金交易的大大小小的店铺了。
但是在很长的历史时间里,世界各地的商店经营者们却无法解决两个最为伤脑筋的问题。
一是统计和计划,就是繁杂众多的库存无法经常清查盘点,结果也就无法设定一个合理的进货计划。
二是现金收入的记载。
稍具规模的店铺都雇有店员,他们时时刻刻的在和现金打交道。
甚至每一个店铺都经常遇到这样的情况,就是抽屉里的零钱不够了,雇员只好掏出自己的钱包,先帮垫一些零钱,然后再从钱箱里面取回来。
当一个雇员在钱箱为自己的钱包里取回钱的时候,谁也不能否认,他面对的是一个绝对巨大的诱惑。
这无疑是一个“世界性”的问题。
但是,除了在违反规定被捉拿后由法律制裁以外,在如何预防这种现象的问题上,各种文化背景所产生的思路是各有各的想法。
除了相互监督,突击检查,鼓励揭发检举,等等,还有很普遍采用的一种方法,就是提倡在思想教育入手。
这的确是另一种思维的方法。
这种思维的方法认定从技术上的监督,但这只是一种治标的方式,而很难从根本上解决问题。
真正要杜绝这种现象得发生,还是必须要从改造人的思想品质,从根子上去解决。
因此,在加强法律制裁的同时,更要加强思想工作,加强教育和学习。
毫无疑问,这种方法肯定是基于对解决一个实际问题的更深层次的哲学思考,这种思考也肯定有它的积极意义。
我想说是,美国人通常是怎么考虑和解决这一类问题的呢?
我们发现,在这类问题上他们的思维习惯往往就是直直地从实际走向实际,而不会做进一步的理论探讨研究。
他们不习惯,大概也认为没有必要去进行更深的哲学思考,而且这样做也要经过很长的一段时间。
他们想得非常简单,既然放在眼前而且垂手可得的现金是一个巨大的诱惑,那么常常有意志薄弱的人抵挡不住这种诱惑也是很自然的事情。
对美国人来说,他们只是在承认眼前看到的一个事实就是,人是有弱点的,人是不可靠的。
这样的理解自然地把他们引向了另一条思路。
他们会一心一意地从发明一个什么机制,从这样的角度入手。
期待以一种方法解决人性的不可靠性。
美国的店主们也毫不例外,他们也经历了很长一段时间的“小问题带来的大困扰”。
终于,在一百多年前,以他们自己的方式解决了这个问题。
1.3 收银机的发展历程
商业电子收银是微电子技术发展及现代化商品流通管理理念和技术发展结合的产物,而商业电子收银机则是现代化、自动化商业管理必不可少的基本电子设备之一。
世界上最早的收银机是在1879年出美国的詹敏斯·利迪和约翰·利迪兄弟制造,其功能只实现了营业记录备忘和监督雇用人的不轨行为。
到20址纪60年代后期,随着电子技术的飞跃发展,日本率先研制成功了电子收银机(ECR),电子收银机的发明具有划时代的意义,其技术性能和商业功能远远超过了原型的机构式现金收款机,具有智能化、网络化的多功能特点,成为在商业销售上进行劳务管理、会计账务管理、商品管理的有效工具和手段。
到了80年代中期,功能强劲的商业专用终端系统(pos机)产生,成为第三代收银机,POS与ECR的最大区别在于它有着直接即时人账的特点,有着很强的网上实时处理能力,POS将电脑硕件和软件集成,形成一个智能型的,既可独立工作,也可在网络环境下工作的商业工作站。
电子收款机POS(PointOfSales,商业零售系统)伴随国内零售及百货业兴起而成为最成功并持续发展的嵌入式计算机应用项目。
据估计,目前POS机全国大约只有50万台,到2006年市场容量估计是300万台,而税控机在2010年左右将达到3000万台,具有非常广阔的发展前景。
1.4 中国收银机市场分析发展前景
由于经济危机影响需要很长一段时间才可回暖,中国GDP加速下滑,消费的信心不足,企业削减开支降低花费,因此收银机经营压力越来越大,供大于求的趋势不可避免。
研究表明,在我国收银机企业中,一直以来,产业的集中度低,缺乏规模经济效益。
近年以来,由于市场竞争的不断加剧,企业之间的兼并重组和品牌经营进程逐步加快,规模化的经营初见成效。
集团化和品牌连锁作为规模化经营的主要模式,在扩大和稳定客源、提高用户忠诚度、降低成本等方面上具有较大的优势。
收银机的发展面临新的挑战,收银机经营在金融危机的冲击下,恢复仍需要一段时间,而对收银机投资普遍被认为趋于饱和,收银机的发展已初露疲态。
未来的投资欲回归理性,可能需将方向转向二三线城市。
未来投资的方向主要是二三线城市,而国内部分二三线城市的收银机市场已具备投资商圈地的条件。
我国收银机市场的发展暂时还面临着很多问题,但是值得高兴的是越来越多的企业已经认识到了收银机的市场所具有的巨大的发展潜力和广阔的发展前景,对其未来发展趋势有了一个统一的认识,相信会给整个收银机市场带来更大的生机活力。
第2章 系统总体方案设计
2.1 设计的总体方案
本文基于8051单片机嵌入式系统的简单超市收银机的设计,系统实现一维条码识别器串口通信、独立按键控制、大容量EEPROM存储、1602液晶显示,LED灯指示中断等功能,完成了题目中的基本要求。
2.2 方案的论证与选择
根据毕业设计的要求,我们对简易超市收银机所需方案的各个部分进行了设计论证。
2.2.1 控制器的选用
方案一:
采用传统的8位51系列单片机作为系统的控制器。
STC89C51RC单片机是一款具有ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程)功能的单片机,无需专用编程器可通过串口直接下载用户程序,它的片内具有4K字节的Flash程序存储器、2K字节的数据存储器、3个16位定时/计数器,其中定时器0还可以当成两个8位定时器来使用,6个中断、1个全双工串行口和eeprom等资源。
无论是从内部构造还是编程方面52系列单片机都相对简单,容易掌握和使用。
但我们需要更大的flash程序存储器来存储我们的各种数据。
方案二:
采用32位的ARM2138作为收银机的控制核心。
ARM2138具有强大的存储空间,内嵌32K片内静态RAM和512K的flash存储器,可以实现在系统可编程(ISP)、在应用可编程(IAP),2个8路10位A/D转换器,1个D/A转换器,转换迅速准确,引脚资源丰富,多达47个可承受5V电压的通用I/O口,多个串行接口,包括2个16C550工业标准UART、2个高速I2C借口(400Kb/s)、SPI和具有缓冲作用和数据长度可变功能的SSP。
但其发展还不够成熟,可利用资源还不够。
方案三:
STC89C52RC单片机也是属于51系列单片机的一种,但是与STC89C51RC单片机相比它具有STC89C51RC单片机的功能外还具有我们需要的更大的存储空间这个要求。
而且我们的设计STC89C52RC单片机的功能已经足够了。
这种单片机技术是比较成熟的,在国外已经有了几十年历史了,可以说不管是它的稳定性还是可靠性都尽乎完美。
而这样的一块单片机(以AT89S52这一款较常用的单片机为例)价格却不超过10元。
综上分析,由于STC89C52RC的强大功能,技术也非常成熟,并且可以有足够的flash存储空间和需要的通讯端口,因此,控制器模块选择方案三。
2.2.2 键盘模块方案选择
方案一:
系统采用标准PS/2键盘,PS/2标准键盘的价格低而且通用、可靠,且仅仅占用四根口线,更重要的是键盘资源十分丰富,正好切合本设计的需要。
方案二:
用一块74LS138译码输出8路扫描信号,3路扫描返回信号线接I/O口输入(我们设计的是3*8的键盘)。
这种设计方案的电路设计非常的简单,但是软件的编写要考虑软件去抖等,会比较复杂而且占用大量的CPU资源。
基于以上两种方案比较,采用方案一。
2.2.3 液晶模块方案选择
方案一:
YM12864R汉字图形点阵液晶显示模块可显示汉字及图形,内置8192个中文汉字(16X16点阵)、128个字符(8X16点阵)及64X256点阵显示RAM(GDRAM),但12864LCD需要占用较多的存储空间。
方案二:
采用开发板上自带的8位共阴数码管来显示超市商品单价以及单次消费总价,8位共阴数码管显示模块是由8×7个LED灯组成的,用来显示数字和特殊字符的,它的操作简单易学、好用,但我们的超市收银机需要的是现实各种商品的名称。
方案三:
采用LCD1602作为主液晶显示器。
正如它的名字LCD1602液晶显示模块可以显示2行数据,每一行显示16个字符。
它可以显示数字、英文字母、还可以自己编译汉字字库来显示汉字,并且我们的开发板上面有专门的LCD1602接口,可以满足我们的超市收银机显示各种商品名称的需求。
我们在对比了12864LCD和1602LCD液晶显示屏之后,决定选用1602LCD来进行液晶的显示功能。
把繁琐的中文显示简化成英文和拼音来显示,这样节省很大存储空间,也减少数据库建立过程中所带来的困难。
我们为了方便显示扫描得来的13位码值,给1602LCD的显示定好了位置,每一位对应显示相应位置上的码值。
这样就可以避免串口中断扫进的数值受到外界的干扰,即使受到干扰也只是对应位置上的数值发生变化,这样不是很严重影响结果的显示。
基于以上三种方案比较,采用方案三。
LCD显示模块选用的是能够显示英文和数字型双排显示的1602。
低功耗、高性价比,硬件电路结构和显示程序都很简洁。
2.2.4 存储模块方案选择
鉴于收银机的某些功能,本设计要求系统的存储容量要足够大才可以。
所以单凭控制器内部的存储空间肯定不能满足存储要求,故本设计对MCU进行外部存储的扩展。
外接SD卡能将存储空间充分的扩展,且还可以脱离系统使用读卡器读取SD卡内存储的信息。
但需要比较复杂的硬件连接电路,而且EEPROM只需要很少的信号线就可以(两根线:
一根数据线,一根时钟信号线)。
因此,EEPROM采用的IIC总线比SD卡采用的SDI/SPI协议相比较更容易实现。
故本设计选用EEPROM对MCU进行外部存储进行扩展。
2.2.5 一维条码识别器的选择
方案一:
选择USB接口的条码识别器,现在市场上大多数的产品都是通过USB来与电脑或者芯片进行连接,但是由于我们的开发板上只有一个USB口而且它还是用来给开发板上供电,所以USB口的条码识别器对我们来说不适合。
方案二:
选择串型接口的条码识别器,我们的开发板上的串口是只在烧录程序的时候用到,所以我们能在烧录完程序的时候用串行接口来和条码识别器进行通讯。
通过上述两种方案比较,我们选择方案
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