基于單片機的超市收銀機控制系統的設計目錄TOC\o"1-3"\h\u6850摘要 112019第1章緒論 331471.1研究的背景 3253351.2研究的意義 3112701.3論文的結構 424084第2章系統硬件設計 57512.1設計目的與功能 5315512.2系統基本框圖 5219822.3硬件設計選型 6211872.3.1單片機最小系統 7285392.3.2步進電機驅動模塊 7291952.3.3繼電器模塊電路 8264662.3.4LCD12864顯示電路 8150312.3.5矩陣鍵盤電路 9264612.3.6蜂鳴器 927495第3章系統軟件設計 1119253.1主程序設計 11102143.2鍵盤程序 12246443.3取模軟件PCtoLCD2002 1317301第4章系統仿真 15106404.1編程軟件Keil5 15266974.2仿真軟件Proteus8.8 15145504.3Proteus仿真結果 1617653第5章總結 2031601參考文獻 212783附錄一源程序 2314754附錄二仿真圖 37PAGE\*Arabic9摘要隨著當今時代的發(fā)展，我們的生活質量發(fā)生了很大改變，人們消費準則、能力出現了變化，為了滿足日漸增長的物質需求，大家的消費實力也有了明顯提高。信息時代和計算機技術等行業(yè)的快速發(fā)展，使得中小型超市的運作模式也發(fā)生了一些變化，可以對商店內物品的條碼信息進行收集儲存、結賬、記錄售賣數量等過程的收銀機管理系統也逐漸出現，給超市工作人員及購買者都提供了很大方便。該文章介紹了基于STC89C52單片機的超市收銀機管理控制系統，這個設計主要的組成部分是由單片機最小系統、顯示電路、驅動模塊、矩陣鍵盤和蜂鳴器等。系統仿真需要實現的功能：顯示屏顯示設置的初始化內容、錄入商品的編碼信息、收銀結算商品的總價、收錢柜的打開和關閉、打印所選的商品信息小票、查詢商品庫存等功能。關鍵詞：單片機最小系統；超市收銀管理系統；顯示電路第1章緒論1.1研究的背景隨著我國日常生活商品市場的和現代科學技術的不斷進步，人們生活水平日漸改變，連鎖超市迅猛發(fā)展。為了方便人們購買日常生活的用品，很多地方都開設了中小型零售連鎖超市，這類超市的商品的種類多、交易量大，且收銀、結算是在商店進行智能化管理貨物時的重要改變部分，對于購買者而言，結帳時應該是準確、方便、無誤、快捷。因而能夠完成商品條碼信息的快速管理，以及便捷準確的收銀結算和對售賣商品的及時記錄、總結等都是非常重要的。在最開始，零售連鎖超市是通過超市工作人員人工記憶商品價格，使用計算器手工計算出商品的總價，而該方式工作效率低，且最重要的是極容易計算錯商品的價格，給超市和消費者造成了經濟損失，為了改變這種不便捷、不準確的方式，提升結算管理的速度，因此引入了一種利于商店運作的收銀機管理系統。傳統的收銀系統給工作人員及消費者都帶來很多的復雜工作且浪費了等待的時間，不能根據特殊的商品和價格給商品結算，關于這種缺點，設計這個基于單片機的系統，能夠通過信息庫方便快捷的查找消費者結賬的信息、物品編碼信息、售貨數量、庫存等，方便了商店人員對商品的準確管理，提高了商店的商品售賣收銀的速度，從而使商店更好運營。因此使用計算機來進行超市業(yè)務的管理和收銀，通過計算機高速的運算技能，能縮短消費者排隊等待的時間，加快收銀的效率。收銀機系統是超市能夠正常運作不能缺少的主要機器，因此其安全性及正確性非常關鍵[1]。1.2研究的意義（1）減少手工操作傳統的收銀系統給工作人員及消費者都帶來很多的不便，超市的工作人員的需要完成大量繁雜工作，造成工作人員疲憊，并且也容易出錯。如今通過使用可以管理的收銀結算系統之后，商店工作人員的工作就簡化了，按照收銀結算系統的正確運作方式使用機器進行商品信息輸入及結算工作，就不用再去手工的記錄銷售情況，保存計算機數據方便快捷且較為準確，也避免了低效的人工手寫工作，計算機精密的數據信息檢測，減少了失誤，降低了商店工作人員工作強度，并且從各個方面使收銀及結算等日常工作犯錯的機率變得較低。（2）提高服務質量利用超市收款管理系統，降低了商店業(yè)務正常且快速運營的成本，提高了商店對購買者的服務質量，也節(jié)省了勞動力，因為計算機數據的處理速度比較快，收款系統能提供準確的歷史信息，可以方便管理者進行復雜的統計和功能分析，從而提高超市的決策水平。（3）提高收銀效率機器對數據的計算處理效率與調用是人工方式不能比較的。工作人員通過計算機迅速調出顧客所挑選的所有商品信息，進行結算，加快了超市收銀效率，令商店業(yè)務交易的速度變得更快捷，并且保證了收銀結算的正確率。1.3論文的結構從應用實際出發(fā)，在第1章的設計研究背景下，該論文主要寫了基于單片機的超市收銀系統的設計與仿真，系統結合智能界面以及單片機系統本身具有的方便操作的特性，從而實現基于單片機收銀管理系統。第2章寫了該系統設計的目的、仿真正常運行能夠實現的功能，以及系統的硬件選擇、系統的框架結構及系統的構成。第3章講述了主要程序的設計、編譯和運行流程，以及編寫程序所需的取模軟件，實現錄入所需的商品條碼信息、收銀結算、打印小票、查詢商品信息、庫存查看等功能。第4章主要介紹了仿真所需的編程軟件Keil5和仿真運行軟件ProteusProfessionalv8.8SP1，以及仿真運行的結果、仿真運行實現的功能和該系統設計的最終目的。本論文第5章對該設計進行最后的總結，通過對系統的實現，使得使用者對本系統的使用更簡單方便，實現了該系統的設計思想以及工作原理。

第2章系統硬件設計2.1設計目的與功能超市收銀機的主要工作是將各種銷售商品的基本信息采集到電腦上，這時從外部識別出條碼信息后，能夠自動調出與條形碼吻合的商品相關信息，例如，物品的貨號、物品的名稱、物品的單價以及數目。通過用單價與相應的商品的數量相乘，得出顧客所挑選的商品信息總價，最后對商品進行收銀結算及打印顧客所挑選的商品的信息小票，準確的完成收款的過程。該設計的主要目的是要完成商店收款機對所需商品簡單的信息收集、存儲，通過操作界面輸入商品的條碼信息數據，以及顯示機器正確無誤的顯示輸入數據所對應的物品，且能夠實現信息和PC機通訊的功能。這個設計具有很好的實用價值，能夠提高、改善商店的管理水平和售賣的效率，且該系統電路簡單，有較高的適用性，適合平常的中小型超市的應用。仿真運行實現的功能：（1）LCD12864液晶顯示屏顯示“商品：”、“單價：”、“數量：”、“條碼：”。（2）LCD12864液晶顯示屏顯示出所選商品的信息名稱、設置的單價、選擇的數量、以及商品對應的條碼。（3）點擊手動輸入按鍵，顯示屏顯示手動輸碼，操作人員手動輸入商品所對應的六位條碼，系統進行比對輸入的商品條碼信息，是不是和某一商品條碼相符合。（4）點擊結賬，得出所選商品總價信息。（5）能使收錢柜進行“開”、“關”和打印小票。（6）點擊INVE顯示商品庫存。2.2系統基本框圖本系統設計的核心主要采用了STC89C52單片機，因為其穩(wěn)定性和低耗性比較符合該管理系統設計的基本要求。該系統主要由電路驅動模塊、蜂鳴器、矩陣鍵盤和LCD顯示電路等部分構成。系統的基本框圖如圖1所示。單片機最小系統單片機最小系統矩陣鍵盤顯示模塊LCD12864蜂鳴器步進電機驅動模塊繼電器圖1系統基本框圖2.3硬件設計選型選用單片機最小系統作為整個收銀機控制系統設計的控制中心，主要的控制元件采用了STC89C52芯片，具有低功耗性和極強的穩(wěn)定性[2]。系統還采用了步進電機驅動模塊，用ULN2003驅動芯片進行驅動，可以將脈沖信號放大，從而能夠實現控制脈沖信號的輸出。該系統的顯示電路使用了LCD12864顯示屏作為顯示器，能夠在顯示屏上準確的顯示出商品的基本信息。由NPN三極管、電阻、蜂鳴器組成了蜂鳴器模塊[3]。實物圖，STC89C52、ULN2003、LCD12864、NPN三極管，如圖2所示。圖2硬件的實物圖2.3.1單片機最小系統單片機最小系統是采用STC89C52單片機芯片作為主要控制元件，與其周圍的電路構成的。STC89C52微控制器是常用的單片機之一，它擁有豐富的端口，不同的端口可以實現不同的功能，同一端口在執(zhí)行不同的操作時也可以實現不同的功能，它具有很大的存儲空間，適合各種類型的產品[4]。能夠根據不同的端口實現相應的功能，它還是一個具有低功耗、高性能等優(yōu)點的單片機[5]。STC89C52有許多引腳，且不同類型的引腳可以滿足不同的需求，并根據其特性實現相關功能[6]。單片機最小系統電路如圖3所示。圖3單片機最小系統2.3.2步進電機驅動模塊為實現收銀系統中收錢柜的打開和關閉，該系統采用了四相八拍步進電機驅動模塊，是通過單片機發(fā)出的電脈沖信號來執(zhí)行旋轉控制，就可以實現其轉動的控制，它具有低噪聲和旋轉穩(wěn)定的優(yōu)點，適用于收銀機系統中的收錢柜部分。由于來自單片機的輸出信號很小，所以它不能滿足打開和關閉收銀機收錢柜的控制要求，因此要實現此目的，可以通過ULN2003驅動器芯片來放大脈沖信號[7]。ULN2003驅動芯片有7個輸入端口和7個輸出端口，但是只需要使用其中的4個輸入輸出端口[8]，步進電機驅動模塊電路中，單片機經過P3.4、P3.5、P3.6、P3.7引腳連接驅動芯片的1B-4B，4個輸入端口為用于實現脈沖控制信號的輸出。步進電機驅動模塊的電路，如圖4所示。圖4步進電機驅動模塊電路圖2.3.3繼電器模塊電路電動機轉動后，繼電器模塊中的線圈得電，常開觸點閉合，使LED黃燈發(fā)光，打印出商品的信息小票。繼電器模塊電路圖，如圖5所示。圖5繼電器模塊電路圖2.3.4LCD12864顯示電路顯示電路中采用了LCD12864液晶顯示屏做顯示器，該模塊內置漢字字庫和轉換電路，不用外加負壓，有串口和并行兩種通訊方式，且接口方式十分靈活以及操作指令簡單、方便，使軟件設計更加簡化，硬件電路結構、顯示程序也十分簡潔，該點陣適用于很多儀器及小型的設備，屏顯成本相對較低[9]。這個顯示屏有比較低的功耗、顯示的內容比較多等優(yōu)勢，作為超市收銀機控制管理系統的顯示器是十分合適的。LCD12864顯示電路模塊如下圖6所示。圖6顯示電路模塊2.3.5矩陣鍵盤電路人機交流頁面需要比較多的按鍵，該集成電路模塊采用了矩陣鍵盤，通過行列式鍵盤結構能夠有效的使用STC89C52單片機I/O端口，工作人員通過用矩陣鍵盤進行操作，實現了電路的智能化。根據需要系統實施的具體功能，收銀機使用時的按鍵分布為數字鍵0~9按鍵、手動輸入編碼按鍵、結算鍵、顯示庫存鍵。用戶根據指定的按鍵功能識別輸入，矩陣鍵盤連接到單片機的P1口進行輸入，輸入的高低電平則判斷鍵盤是否被按下[10]。矩陣鍵盤的電路，如圖7所示。圖7矩陣鍵盤2.3.6蜂鳴器在單片機設計應用中，很多系統設計都用蜂鳴器來做發(fā)聲器，起到提示或報警的作用，本設計中使用蜂鳴器來進行按鍵按下的提示。蜂鳴器驅動電路包括三極管、電阻、蜂鳴器組成，通過三極管進行驅動，使得三極管的基極能夠通過電阻直接接到單片機的P2.7I/O端口上，三極管通過其基極的高低電平來起到蜂鳴器開關的作用，當P2.7口輸出高電平時，三極管導通，蜂鳴器發(fā)出響聲；當P2.7口輸出為低電平時，蜂鳴器停止發(fā)出響聲[11]。三極管驅動蜂鳴器的電路如下圖8所示。圖8蜂鳴器電路

第3章系統軟件設計程序包括初始化液晶屏LCD12864，給液晶屏賦初值，給商品賦初值，判斷鍵值；如果是按下手動輸入鍵，那啟動小鍵盤輸入編碼；如果與商品對應，則顯示該商品信息，然后可以繼續(xù)掃描商品，直到按下結賬時，顯示購買的商品信息及需要付的總價；然后電機轉動帶動收銀柜，最后打印小票。3.1主程序設計具體主程序流程圖如圖9所示。是否結賬是否結賬是否手動輸入判斷鍵值判斷商品編號輸入編號掃描商品開始初始化商品賦值電機轉動顯示顯示購買商品信息及總的價格打印小票結束否是是否否是圖9主程序流程圖流程：程序開始，首先初始化LCD12864顯示屏，給顯示屏和商品賦初值，接著判斷鍵值，判斷是否手動輸入編號，若是，則選擇使用手動輸入商品條碼編號；若否，則直接掃描商品條碼信息。得到商品信息之后，系統對商品條碼編號進行判斷，若是，則在顯示屏顯示商品信息；若否，那就再次重新錄入商品的基本條碼信息，一直到錄入準確的信息為止。商品信息錄入顯示之后，判斷是否結賬，若是，則按下結賬按鍵，系統自動計算出所選商品信息及其總的價格；若否，那接著進行商品條碼信息的錄入。最后電機轉動，打印出所選商品對應的小票信息。3.2鍵盤程序初始化矩陣鍵盤的單片機端口，初始化蜂鳴器連接端口，將按鍵值編碼為數值，首先通過按鍵判斷是否需要進入手動輸入商品編碼模式，如果手動模式按鍵按下，則可進行手動輸入商品編碼，并通過再次按下手動輸碼鍵進行確認，確認后進行編碼比對，如果有該商品，則進行顯示商品信息，如果沒有，則提示沒有該商品，請重新輸入條碼。如果手動模式沒有按下，則進入掃碼模式，掃碼成功會顯示商品編號，然后進行比對，比對成功，則顯示商品信息。按下“結賬”按鍵，可以顯示購買的商品名、單價、數量、價格及總共需要付的價。若需要查看超市商品的剩余庫存，通過按下“INVE”鍵，則可以在顯示屏上直接顯示出當前所有商品的庫存。具體按鍵流程圖如圖10所示。開始開始顯示庫存賦值按鍵值初始化顯示商品信息顯示購買商品信息及總價是否有該商品手動輸入結賬按鍵判斷按鍵發(fā)聲INVE是否有該商品自動掃碼是結束顯示商品信息否是否否是否是是是圖10按鍵流程圖3.3取模軟件PCtoLCD2002本系統設計采用了PCtoLCD2002取字模軟件，系統采用C語言格式，有行、列、行列、列行四種取模方式，且能夠自己定義新數據的輸出格式，自動生成需要的字符和索引文件，在生成的字庫中，能夠快速查找到想要的漢字[12]。文字輸入區(qū)中輸入文字，我們以輸入“商品名”字為例，了解其取模過程，在圖11菜單欄設置所需漢字信息的格式，在圖12窗口中輸入需要的漢字，點擊生成字模，則能在點陣數據輸出區(qū)中出現所需的程序，如下圖11、12所示。圖11字模選項設置在菜單欄中選擇字模選項設置框，選擇陰碼的點陣格式，逆向的取模走向，列行式的取模方式，十六進制的輸出數制，輸出選項勾選輸出索引文件、輸出精簡格、輸出緊湊格式，以及自定義格式勾選自定義風格。圖12輸入窗口及輸出數據

第4章系統仿真4.1編程軟件Keil5該系統設計采用了Keil5軟件進行編寫程序，對比其他編程軟件，該軟件提供了一個比較完整的開發(fā)環(huán)境，具有直觀的操作界面，操作簡單、快捷，受很多嵌入式軟件開發(fā)者歡迎，Keil5有單編、部分編譯、全部編譯三種編譯方式。而且Keil軟件的編譯還能夠幫助編程使用者檢驗自己編輯的程序有沒有格式和語法的錯誤。Keil5界面如圖13所示。圖13Keil5界面4.2仿真軟件Proteus8.8該系統設計采用了ProteusProfessionalv8.8SP1仿真軟件，該軟件可以幫助使用者設計電路圖，縮短了繪圖時間，比傳統的圖紙設計更加方便、直觀。能進行智能原理圖設計，具有大量的器件庫，可方便地創(chuàng)建新器件，能夠直觀的對電路進行設計，支持字符LCD模塊、按鍵、步進電機等外部設備模型，支持單片機C語言的編輯、編譯、源碼及仿真。Proteus還建立了完整的電子設計環(huán)境，可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM一些常用的單片機，且能將電路仿真軟件、虛擬模型仿真軟件相結合[13][14]。Proteus8.8界面如下圖14所示。圖14Proteus8.8界面4.3Proteus仿真結果在Proteus軟件中，繪制好設計原理圖之后，雙擊STC89C52元件，在出現的窗口中，在ProgramFile框中，點擊右側的文件夾標識[15]，選擇調入編譯好的文件：project.hex，就能在Proteus的原理圖中，進行模擬仿真運行及觀察運行狀態(tài)，并進行系統設計操作的過程，即是超市收銀機系統的仿真運行。程序文件調入如圖15所示。圖15調入.hex文件圖在仿真圖中雙擊STC89C52元件，會出現對元件進行編輯的窗口，選擇ProgramFile的一欄中調入編譯成功的文件project.hex，也就是調入仿真程序。調入正常。功能：LCD12864液晶顯示屏顯示“商品：”、“單價：”、“數量：”、“條碼：”如下圖16所示。圖16收銀機原理圖點擊開始按鈕，仿真運行，LCD顯示屏第一行顯示“商品：”第二行顯示“單價：”第三行顯示“數量：”第四行顯示“條碼：”。仿真運行正常。功能：LCD12864液晶顯示屏顯示所選商品的信息，商品名稱、單價、數量、條碼。選擇掃描商品信息，通過直接按下GOODS_A（雪碧）、GOODS_B（紙巾）、GOODS_C（薯片），對商品信息進行錄入，系統自動識別商品條碼，對所選商品信息進行顯示；選擇商品選擇手動輸碼，請輸入六位條碼，比對輸入的條碼是否和某一商品條碼吻合，點擊結賬，得出所選商品總價信息。如下圖17所示。圖17收銀機系統仿真圖假設顧客所選商品為一瓶雪碧、一包紙巾、一包薯片，根據商品所對應的條碼信息，選擇掃描商品信息，通過直接按下GOODS_A（雪碧）、GOODS_B（紙巾）、GOODS_C（薯片），對這些物品條碼信息進行輸入，系統自動比對商品條碼，對所選商品信息進行顯示，挑選錄入完畢后，進行結賬，點擊按鈕，系統依據商品單價信息乘以挑選的數量自動計算出商品的總價。仿真運行正常。功能：當需要查看商品庫存信息，點擊INVE按鍵能夠直接在顯示屏上顯示出商品剩余的庫存。顯示庫存圖如下圖18所示。圖18顯示庫存圖當顧客所選商品錄入信息及結賬之后，則該商品已出庫，若需查看商品剩余總庫存，直接點擊INVE按鍵，系統根據商品總數減去出庫商品數量，則顯示剩余商品總庫存。顧客所選商品為一瓶雪碧、一包紙巾、一包薯片，總數量設置5000，減去每樣商品出庫一件，都剩余4999件。仿真運行正常。

第5章總結本文章給出了超市收銀機系統的整體設計的思路，分為硬件構成和軟件設計。介紹了基于STC89C52單片機的超市收銀系統的設計與仿真，講述了該系統設計的目的和仿真需要實現的功能、系統設計的框架結構、系統的硬件選型與構成。主要程序的設計、編譯和運行流程，以及編寫程序所需的取模軟件，實現系統所需的錄入商品信息、收銀結算、打印小票、查詢商品、庫存管理等功能。還介紹了編程所需的編程軟件Keil5，以及仿真所需要的軟件Proteus8.8，并且進行了仿真運行。該系統將人機界面和單片機相結合，單片機自身具有方便操作的特征，基本完成了該系統所需要實現的功能，實現了設計思想以及工作原理。收銀系統調試成功，且能穩(wěn)定運行，設計采用軟硬件結合，方案比較合理，功能基本實現，但還能更加完善，比如實現對超市工作人員的信息管理、消費者對商品自助收銀，以及線上支付等功能，但是因為自己的能力有限，所以無法設計出有更多功能且更加完整的收銀機控制系統，因此我將在今后的生活中，仍要不斷的努力學習。本次畢業(yè)設計，讓我對大學期間所學專業(yè)課程更加深入了解，通過課本上的知識與實際設計出的系統相結合，對單片機程序及仿真更加熟悉。在完成設計的過程中，由于要廣泛的搜集資料，我查看了很多文獻和專業(yè)的網站，從資料的收集過程中，讓我對我所學過的知識進行了鞏固、提高，也有了新的認識，加強了自己對問題解決的綜合分析和處理能力，并且讓我對單片機程序及仿真更加了解。

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