超市导购系统设计.docx

iii超市电子导购车设计摘 要现代超市的吞吐量随着规模日益上升，而大多数超市需要排队结算，费时费力。本设计一款基于msp430d的电子购物车终端，能有效改善超市排队结算的问题，该装置具有扫描条码、维护购物列表和远程射频通信能力，顾客购物过程中可随时结算，提高效率，内部包含了针对超市环境设计的诸多功能图形化菜单，购物列表管理和删除。以图形化的方式提供超市商品所在的货架位置，方便顾客快速地找到需要的商品。系统主要由msp430单片机，液晶显示模块，条形码扫描模块，无线数据传输模块等几部分组成。其中msp430单片机作为电子导购车的mcu，完成系统数据的处理。lcd12864作为显示屏，显示商品折扣，商品热销，超市地图等信息。条形码识读器完成条码扫描，无线数据传输模块完成信息的传递，实现导购终端与主机端的信息传输。关键词： 超市导购，msp430，条码识别，无线数据传输 electronic shopping guide car of supermarketabstractwith the rising of the scale, the throughput of the modern supermarket, while most supermarkets need to queue clearing, time-consuming. this design a shopping cart msp430d the terminal can effectively improve the supermarket queuing problem of clearing the device to scan bar codes, maintaining shopping lists, and remote radio communication capability, the customer shopping process can be subject to settlement, improve efficiency, contain internal supermarkets and many other features of environmental design-graphical menu, shopping list, manage and delete. a graphical way to supermarket goods shelf location, convenience of our customers to quickly find the needed goods.the system mainly consists of the msp430 microcontroller, lcd modules, bar code scanning module, wireless data transmission module such as a few parts. msp430 microcontroller as electronic shopping guide car mcu to complete the data processing system. lcd12864 merchandise discounts, goods selling, supermarket map display, showing information. the bar code reader to complete bar code scanning, wireless data transmission module to complete the transfer of information, shopping guide terminal and host-side information transmission.key words: supermarket shopping guide, the msp430, barcode recognition, wireless data transmission目 录摘要iabstractii1绪论11.1 课题研究意义11.2 课题研究主要内容11.3 系统功能及操作流程12 系统方案22.1 系统方案简介22.2 系统总体方案的确定32.2.1 主控制器方案的选型32.2.2 条码扫描器及接口选择32.2.3 无线通信方案选择32.2.4 无线收发模块选择62.2.5 导购终端显示的选型72.2.6 单片机与pc机通信选择73硬件系统基本构架83.1 单片机电路83.1.1 msp430系列单片机83.1.2 msp430f149单片机最小系统103.2 液晶显示电路113.3 键盘电路133.4 条码识别器与单片机接口设计133.5 电源电路143.6 5v-3.3v电平变换电路143.7 无线数据传输系统153.8 单片机与pc机接口设计214 系统软件设计224.1 开发工具及使用语言224.2 程序设计的准则224.3 主程序流程234.4 液晶模块程序234.4.1 汉字图形显示步骤234.4.2 液晶显示程序实现244.5 键盘程序264.5.1 初始化扫描键盘的i/o端口274.5.2 扫描键盘的i/o端口获得键值274.5.3 延时程序完成消抖功能284.5.4 检测按键并获取键值284.6 条码扫描程序设计294.7 数据发送程序设计304.8 接收端程序设计314.9 rs232接口程序设计334.9.1 端口初始化函数334.9.2 uart1初始化函数344.9.3 串口1接收中断处理程序345 课题总结35致谢36参考文献3737超市电子导购小车设计1绪论1.1 课题研究意义 随着人民生活水平的不断提高，为满足广大消费者购物需求，连锁超市，便利店等购物形式越来越受到广大消费者青睐。但在超市购物中，特别是在规模大、品种多的大型超市中，顾客时常找不到欲购买的商品的位置，了解超市的商品广告及打折信息也很不方便，直接影响到顾客购物情趣和超市营业额。另外，收银台结帐也是一大瓶颈，每逢周六、日，收银台处的长龙也着实让人望而却步。因此研发基于msp430单片机的超市电子导购车就是为了改变这一现状，使顾客可自行查询商品信息及位置、扫描欲购物品条码，导购车能自动显示所购物品总价，大大节省购物时间和结算时间，真正让消费者体会到超市购物的便利。1.2 课题研究主要内容利用msp430系列单片机，通过lcd12864实现商品信息的显示，条形码识读器完成条码扫描，无线数据传输模块实现信息的传递，完成导购终端与主机系统的信息传输。实现扫描条码、维护购物列表和远程射频通信能力，顾客购物过程中可随时结算，提高效率，从而有效改善超市排队结算的问题。同时内部含了针对超市环境设计的诸多功能图形化菜单，购物列表管理和删除。以图形化的方式提供超市商品所在的货架位置，方便顾客快速地找到需要的商品。1.3 系统功能及操作流程顾客在导购车的液晶显示屏查询欲购买的商品，然后根据数据库存储的相关信息指出商品在超市中的位置，从而使顾客快捷地找到商品。找到商品后顾客如果决定购买则可用购物车上配备的条形码识读器对商品进行自行扫描，价格将直接计人总价。在顾客购买完毕之后，可将购物清单无线发送至超市主机以方便超市进行备份、核对。当顾客来到出口时，可根据购物车上的电子显示屏显示的总价或结算处的电脑匕显示的总价直接付现金或刷卡即可。因此顾客们就不必像以往一样在收款台前为等待收银员为大家分别扫描商品、计价而排长队等候，就节省了收银员的收款时间及顾客的时间，提高了效率。液晶显示屏上也可显示出商品广告和打折信息，便于超市对商品进行促销和方便消费者了解商品信息。2 系统方案2.1 系统方案简介 超市导购终端系统利用msp430系列单片机作为主控器，通过lcd12864实现商品信息的显示，条形码识读器完成条码扫描，无线数传模块实现信息的传递，完成信息远距离无线传输。顾客可以在购物过程中可随时结算，提高效率，从而有效改善超市排队结算的问题。主控制模块以msp430系列单片机为核心控制器，lcd12864作为导购终端的显示，nrf905作为无线传输模块实现信息的远距离传输。超市导购终端系统设计方案如图2-1所示： 图2-1 超市导购终端系统设计框图主机系统利用msp430作为主控器，通过无线数传模块实现数据的接收，运用rs232接口实现msp430与pc机的数据传递。主机机系统框图如图2-2：图2-2 主机系统设计框图2.2 系统总体方案的确定2.2.1 主控制器方案的选型 方案一：常用的51单片机89c51 89c51内部资源不充足，且5v工作电压功耗高，速度低，用于该课题无明显优势。 方案二：msp430系列单片机 msp430系列单片机具有处理能力强，运算速度快，超低的功耗（工作电压1.8v3.6v），工业级芯片、可靠性高、丰富的片内资源和方便高效的开发环境等优势。 因此，本系统采用msp430系列单片机，具体型号为msp430f149单片机。2.2.2 条码扫描器及接口选择条码扫描器接口目前主要有usb接口、ps/2接口、串口（rs232），其中usb接口最为简单，最大的好处就是即插即用，并且不会因为条码扫描器的故障造成键盘或其它的外设不能使用的情况，目前该接口主要应用在与计算机的连接上。ps/2接口是最早成熟起来的条码扫描器接口，该接口除了可以与计算机连接外（具有ps/2接口的计算机），更被大量应用于与商业pos机做通讯接口，该接口最大的缺点是会因扫描器的故障造键盘外设的无效状态。rs232接口是目前工业领域使用最为频繁的条码扫描器接口，因它易于编程、数据传输距离远、可构建现场总线网络等优点，可被应用到生产线条码数据采集、plc联动顺序控制等场合。由于ps/2接口应用广泛，技术比较成熟，所以系统选用ps/2接口作为条码扫描器的接口。本次选用tyyso公司kb/rs232型的条形码扫描器，该扫描器配有ps/2，rs232两个标准接口，我们选用标准的ps/2键盘接口和msp430单片机进行通信。图2-3 条码扫描器2.2.3 无线通信方案选择短距离无线通信方案目前有蓝牙技术(bluetooth)、ieee802.llb (wi-fi)、zigbee、红外通信技术irda(infrared data association)和一种无线单片技术。下面是对现在比较常用的几种短距离无线通信技术进行对比，并得到本系统的短距离解决方案。（1）蓝牙技术(bluetooth) 蓝牙技术作为一种近距离无线连接的全球性开放规范，己经得到了全球众多大企业的支持。蓝牙技术同时支持语音和数据传输，使用跳频扩频技术，本身包括纠错机制，可靠性高，蓝牙规范的核心部分协议允许多个设备进行相互定位、连接和交换数据，并能实现互操作和交互式应用。但是蓝牙设备价格昂贵，通信协议复杂，通讯距离近，蓝牙rf定义了三种功率等级(100mw，25mw和lmw)，当蓝牙设备功率为lmw时，其发射范围一般为10m。在蓝牙技术的使用过程中，人们发现蓝牙技术尽管有许多优点，但仍存在许多缺陷。对工业，家庭自动化控制和遥测遥控领域而言，蓝牙技术显得太复杂，功耗大，距离近，组网规模太小等，而工业自动化对无线通信的需求越来越强烈。正因此，经过人们长期努力，zigbee协议在2003年中通过后，于2004正式问世了。（2）红外通信技术(irda) 红外通信技术lrda(infrareddataassociation)采用人眼看不到的红外线传输信息，是使用最广泛的短距离无线通信技术。它利用红外线的通断表示计算机中的0-1逻辑，通常有效作用半径2米，传统速度可达4mbit/s。1995年lrda将通信速率扩展到的高达16mbit/s，红外技术采用点到点的连接方式，发射、接收具有方向性，具有体积小、功耗低、连接方便、简单易用、数据传输干扰少、速度快、保密性强、成本低廉的特点。因此广泛应用于各种遥控器，笔记本电脑，pda，移动电话等移动设备。但红外技术只是一种视距传输技术，有效距离近，发射角度较小，一般不超过20度，两台相互通信的设备之间必须对准，而且传输数据时两台设备之间不能有阻挡物，只能限于两台设备通信，无法灵活构成网络，且无法用于边移动边使用的设备，另外，lrda设备中的核心部件led易磨损。（3）ieee802.11b (wi-fi)ieee802.llb技术标准是无线局域网的国际标准，使用2.4ghz的ism频段，采用直接序列扩频dsss技术进行调制解调增强了抗干扰能力，提高了传输速度。ieee802.llb无线网络的最大优点是兼容性，只要在原有网络上装上ap (access point)，就可以提供无线网络服务，终端设备只要装上无线网卡，就可以访问所有网络资源，象使用有线局域网一样方便，却免除了布线的麻烦。802.llb具有有线等价保密机制wep(wired equivalent privacy)力确保数据安全。以其具有穿透能力，全方位传送，建网速度快，可用来组建大型无线网络，运营成本低，投资回报快等特点，正逐渐受到电信制造商和运营商的青睐，目前此种设备还比较昂贵，妨碍了其推广和应用。更多新的wi-fi标准正在制定之中。速度更快的802.11g使用与802.llb相同的正交频分多路复用(ofdm)调制技术，同样工作在24ghz频段，速率达54mbit/s，比目前通用的802.llb快了5倍，并且完全向后兼容802.11b，802.11g将有可能被大多数无线网络产品制造商选择作为产品标准，而下一代的wi-fi标准802.lln可望达到100mbit/s。（4）zigbee技术zigbee技术是随着工业自动化对于无线通信和数据传输的需求而产生的，它是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，十分类似现有的移动通信的cdma网或gsm网，每一个zigbee网络数传模块类似移动网络的一个基站，在整个网络范围内，它们之间可以进行相互通信;每个网络节点间的距离可以从标准的75米，到扩展后的几百米，甚至几公里;另外整个zigbee网络还可以与现有的其它的各种网络连接。zigbee技术的目标就是针对工业，家庭自动化，遥测遥控，汽车自动化、农业自动化和医疗护理等，例如灯光自动化控制，传感器的无线数据采集和监控，油田，电力，矿山和物流管理等应用领域。另外它还可以对局部区域内移动目标例如城市中的车辆进行定位。zigbee网络省电、可靠、成本低、容量大、安全，可广泛应用于各种自动控制领域。zigbee技术和rfid技术在2004年就被列为当今世界发展最快，市场前景最广阔的十大最新技术中的两个。尽管国内不少人已经开始关注zigbee这项新技术，然而，由于zigbee本身是一种新的系统集成技术，应用软件的开发必须和网络传输，射频技术和底层软硬件控制技术结合在一起。因而深入理解这个来自国外的新技术，再组织一个在这几个方面都有丰富经验的配套的队伍，是一件不容易的事情。（5）uwb技术超宽带技术uwb(ultra wideband)是一种无线载波通信技术，它不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽。由于uwb可以利用低功耗、低复杂度发射/接收机实现高速数据传输，在近年来得到了迅速发展。它在非常宽的频谱范围内采用低功率脉冲传送数据而不会对常规窄带无线通信系统造成大 的干扰，并可充分利用频谱资源。基于uwb技术而构建的高速率数据收发机有着广泛的用途。uwb技术具有系统复杂度低，发射信号功率谱密度低，对信道衰落不敏感，低截获能力，定位精度高等优点，尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入，非常适于建立一个高效的无线局域网或无线个域网(wpan)。uwb主要应用在小范围、高分辨率、能够穿透墙壁、地面和身体的雷达和图像系统中。除此之外，这种新技术适用于对速率要求非常高(大于100mb/s)的lans或pans。uwb最具特色的应用将是视频消费娱乐方面的无线个人局域网(pans)。uwb有可能在10m范围内，支持高达110mb/s的数据传输率，不需要压 缩数据，可以快速、简单、经济地完成视频数据处理。 （6）无线单片技术无线单片技术是将成熟的单片机技术与无线技术相结合的产物。嵌入了高性能单片机内核的高速、体积小、功耗少、外围元件少的低成本单片射频收发芯片，即将单片机和射频收发器集成在一体。该芯片外设少、成本低、干扰少、功耗低，保证了产品的技术稳定性。与蓝牙技术和zigbee技术相比，无线单片技术没有复杂的通信防议，完全对用户透明，同种产品之间可以自由通信，成本低。它可应用在:无线数据通讯、报警和安全系统、自动测试系统、家庭自动化控制、遥控装置、监测、车辆安全系统、工业控制和无线通讯电信终端。通过以上几种无线技术的介绍，从系统的经济性、传输速率，确定该系统部分电路设计使用无线收发芯片。无线单片芯片的可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强，通讯协议简单透明，技术成熟。使用该种方案无线通信接口与数据采集系统接口电路设计简单。无线收发芯片的种类和数量比较多，在设计中选择合适芯片可以提高产品开发周期、节约成本。2.2.4 无线收发模块选择无线收发芯片的种类和数量比较多，在设计中选择合适芯片可以提高产品开发周期、节约成本。在选择时，应主要参考以下几点：（a）收发芯片数据传输是否需要进行曼彻斯特编码：采用曼彻斯特编码的芯片，在编程上会需要较高的技巧和经验，需要更多的内存和程序容量，并且曼彻斯特编码大大降低数据传输的效率，一般仅能达到标称速率的1/3，而采用串口传输的芯片，应用及编程非常简单，传送的效率很高，标称速率就是实际速率，编程方便。（b）收发芯片所需的外围元件数量：芯片外围元器件的数量直接关系到系统的复杂程度和成本，因此应该选择外围元件少的收发芯片。（c）功耗：大多数无线收发芯片是应用在便携式产品上的，因此功耗非常重要，应该根据需要选择综合功耗较小的产品。（d）发射功率：同等条件下，为了保证有效和可靠的通信，应选用发射功率较高的产品。（e）收发芯片的封装和管脚数：较少的管脚以及较小的封装，有利于减少pcb面积降低成本，适合便携式产品的设计，也有利于开发和生产。常用的无线收发芯片主要有： （a）cc1000是根据chipcon公司的smartrf技术，在0.350umcmos工艺下制造的一种理想的超高频单片收发通信芯片。它的工作频带在315、868及915mhz，但cc1000很容易通过编程使其工作在3001000mhz范围内。它具有低电压(2.33.6v)，极低的功耗，可编程输出功率(-2010dbm)，灵敏度(一般-109dbm)，小尺寸(tssop-28封装)，集成了位同步器等特点。其fsk数传速率可达72.8kbps，具有250hz步长可编程频率能力，适用于跳频协议:主要工作参数能通过串行总线接口编程改变，使用非常灵活。（b）nrf401是挪威nordic vlsi公司推出的单芯片即收发机，专为433mhz ism (工业、科研和医疗)频段工作而设计。该芯片集成了高频发射、高频接收、pll合成、fsk调制、fsk解调、双频道切换等功能，具有性能优异、功耗低、使用方便等特点。nrf401的外围元件很少，仅10个左右。（c）nrf24l01是一款新型单片射频收发器件,工作2.4 ghz2.5 ghz ism频段。内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块,并融合了增强型shockburst技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。nrf24l01功耗低,在以-6 dbm的功率发射时，工作电流也只有9 ma;接收时，工作电流只有12.3 ma，多种低功率工作模式(掉电模式和空闲模式)使节能设计更方便。（d）nrf905芯片可以工作于shockburst(自动处理前缀、地址和crc方式)。内置电压调整模块，最大限度地抑制噪音，为系统提供1.93.6v的工作电压，载波检测。由于nrf905功耗低，工作可靠nrf905没有复杂的通信协议，完全对用户透明，同种产品之间可以自由通信，因此很适用于无线数据传输系统的设计。它可应用在：无线数据通讯、报警和安全系统、自动测试系统遥控装置、车辆安全系统、工业控制、远程遥控及其它短距离无线高速应用，故本系统将nrf905做为无线收发芯片的首选。2.2.5 导购终端显示的选型为了开发友好的用户界面，数据显示显得尤其重要，该部分接受控制器送来的待显示的数据，经过处理，按照要求显示在相应的设备上。显示设备的种类有很多，一般包括发光二极管、led数码管、液晶显示屏等。单个发光二极管只能指示一种状态，多位led数码管可以显示简单的字符串和数字型参数，液晶显示屏能够显示的内容最丰富，可以同时显示字符和图形，便于开发友好的人机交互式界面。lcd选用带字库的12864图形点阵液晶屏，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字，128个字符，及64x256点阵显示ram。可与cpu直接借口，提供两种界面来连接微处理器：8位并行及串行两种连接方式。2.2.6 单片机与pc机通信选择近年来随着usb口的日趋流行，rs232接口串口作为一种传统的串口通信口有被取代的趋势。然而由于它具有较高的性价比和传输的可靠性。在传输速率要求不是很高的情况下，串口通信仍然具有其自身的优势。同时rs232标准广泛应用于微型计算机系统和大型系统中，rs232标准还具有连线简单、通讯距离长等优点，因此本次设计采用rs232接口实现单片机与pc机的通信。3硬件系统基本构架3.1 单片机电路3.1.1 msp430系列单片机 msp430系列单片机是一种16位的单片机。由于它具有集成度高，外围设备丰富，超低功耗等优点。由于msp430单片机具有超低功耗的特点，因此超市电子导购车设计中选择的单片机是msp430f149。（1）msp430系列单片机简介msp430系列单片机是ti公司1996年开始推向市场的超低功耗微处理器，集成了很多模块功能，从而使得用一片msp430 芯片可以完成多片芯片才能完成的功能，大大缩小了产品的体积与成本。如今，msp430单片机已经用于各个领域，尤其是仪器仪表、监测、医疗器械以及汽车电子等领域。msp430系列单片机主要特点：（a）低电源电压范围，1.83.6v。（b）超低功耗，拥有5种低功耗模式。（c）灵活的时钟使用模式。（d）高速的运算能力，16位risc架构，125ns指令周期。（e）丰富的功能模块，这些功能模块包括：多通道1014位ad转换器；双路12位da转换器；比较器；液晶驱动器；电源电压检测；串行口usart(uart/spi）；硬件乘法器；看门狗定时器，多个16位、8位定时器（可进行捕获，比较，pwm输出）；dma控制器。（f）flash存储器，不需要额外的高电压就在运行种由程序控制写擦欧哦和段的擦除。 （g）msp430芯片上包括jtag接口，仿真调试通过一个简单的jtag接口转换器就可以方便的实现如设置断点、单步执行、读写寄存器等调试；（8）快速灵活的变成方式，可通过jtag和bsl两种方式向cpu内装在程序。（2）msp430系列单片机时钟系统msp430系列单片机有3种时钟信号：mclk系统主时钟；smclk系统子时钟；aclk辅助时钟。（a）mclk系统主时钟。除了cpu运算使用此时钟以外，外围模块也可以使用。mclk可以选择任何一个振荡器所产生的时钟信号并进行1、2、4、8分频作为其信号源。（b）smclk系统子时钟。供外围模块使用。并在使用前可以通过各模块的寄存器实现分频。smclk可以选择任何一个振荡器所产生的时钟信号并进行1、2、4、8分频作为其信号源。（c）aclk辅助时钟。供外围模块使用。并在使用前可以通过各模块的寄存器实现分频。但aclk只能由lfxt1进行1、2、4、8分频作为信号源。puc复位后，mclk和smclk的信号源为dco，dco的振荡频率为800khz。aclk的信号源为lfxt1。msp430内部含有晶体振荡器失效监测电路，监测lfxt1（工作在高频模式）和xt2输出的时钟信号。当时钟信号丢失50us时，监测电路捕捉到振荡器失效。如果mclk信号来自lfxt1或者xt2，那么msp430自动把mclk的信号切换为dco，这样可以保证程序继续运行。但msp430不对工作在低频模式的lfxt1进行监测。（3）msp430系列单片机中断系统中断是msp430微处理器的一大特色，有效地利用中断可以简化程序和提高执行效率。msp430的几乎每个外围模块都能够产生中断，为msp430针对事件（即外围模块产生的中断）进行的编程打下基础。msp430在没有事件发生时进入低功耗模式，事件发生时，通过中断唤醒cpu，事件处理完毕后，cpu再次进入低功耗状态。由于cpu的运算速度和退出低功耗的速度很快，所以在应用中，cpu大部分时间都处于低功耗状态。msp430的中断分为3种：系统复位、不可屏蔽中断、可屏蔽中断。（a）系统复位的中断向量为0xfffe。（b）不可屏蔽中断的中断向量为0xfffc。响应不可屏蔽中断时，硬件自动将ofie、nmie、accvie复位。软件首先判断中断源并复位中断标志，接着执行用户代码。退出中断之前需要置位ofie、nmie、accvie，以便能够再次响应中断。需要特别注意点：置位ofie、nmie、accvie后，必须立即退出中断相应程序，否则会再次触发中断，导致中断嵌套，从而导致堆栈溢出，致使程序执行结果的无法预料。（c）可屏蔽中断的中断来源于具有中断能力的外围模块，包括看门狗定时器工作在定时器模式时溢出产生的中断。每一个中断都可以被自己的中断控制位屏蔽，也可以由全局中断控制位屏蔽。多个中断请求发生时，响应最高优先级中断。响应中断时，msp430会将不可屏蔽中断控制位sr.gie复位。因此，一旦响应了中断，即使有优先级更高的可屏蔽中断出现，也不会中断当前正在响应的中断，去响应另外的中断。但sr.gie复位不影响不可屏蔽中断，所以仍可以接受不可屏蔽中断的中断请求。（4）msp430系列单片机低功耗模式msp430的5种低功耗模式分别为lpm0lpm4(low power mode)，cpu的活动状态称为am(actve mode)模式。其中am耗电最大，lpm4耗电最省，仅为0.1ua。另外工作电压对功耗的影响：电压越低功耗也越低。系统puc复位后，msp430进入am状态。在am状态，程序可以选择进入任何一种低功耗模式，然后在适当的条件下，由外围模块的中断使cpu退出低功耗模式，返回am模式，再由am模式选择进入相应的低功耗模式，如此类推。工作模式的选择由状态寄存器sr中的scg1、scg0、oscoff、cpuoff位控制。由于在cpu的头文件中对cpu内的各寄存器和模块的各种工作模式都作了详尽的定义，所以编程时尽可能的利用。3.1.2 msp430f149单片机最小系统msp430f149单片机最小系统由单片机，复位电路，晶振电路组成，其电路如图3-1所示。图3-1 msp430f149单片机最小系统电路3.2 液晶显示电路lcd选用带字库的12864图形点阵液晶屏，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字，128个字符，及64x256点阵显示ram。可与cpu直接借口，提供两种界面来连接微处理器：8位并行及串行两种连接方式。（1）字符型液晶屏ym12864的基本特性（a） 低电源电压（b） 显示分辨率:12864点（c） 内置汉字字库，提供8192个1616点阵汉字(简繁体可选)（d） 内置 128个168点阵字符（e） 2mhz时钟频率（f） 显示方式：stn、半透、正显（g） 驱动方式：1/32duty，1/5bias（h） 视角方向：6点（i） 背光方式：侧部高亮白色led，功耗仅为普通led的1/51/10（j） 通讯方式：串行、并口可选（k） 内置dc-dc转换电路，无需外加负压（l） 无需片选信号，简化软件设计（2）功能方框图图3-2 ym12864的功能方框图（3）并口方式的管脚说明 由于本系统中采用并行的方式连接液晶屏，这里只介绍并口方式下各管脚的定义。如表3-1所示。表3-1 并口方式下各管脚的说明管脚号管脚名称电平管脚功能描述1vss0v电源地2vcc3.0+5v电源正3v0-对比度（亮度）调整4rs(cs）h/lrs=“h”,表示db7db0为显示数据rs=“l”,表示db7db0为显示指令数据5r/w(sid)h/lr/w=“h”,e=“h”,数据被读到db7db0r/w=“l”,e=“hl”, db7db0的数据被写到ir或dr6e(sclk)h/l使能信号7db0h/l三态数据线8db1h/l三态数据线9db2h/l三态数据线10db3h/l三态数据线11db4h/l三态数据线12db5h/l三态数据线13db6h/l三态数据线14db7h/l三态数据线15psbh/lh：8位或4位并口方式，l：串口方式（见注释1）16nc-空脚17/reseth/l复位端，低电平有效（见注释2）18vout-lcd驱动电压输出端19avdd背光源正端（+5v）（见注释3）20kvss背光源负端（见注释3）注1：如在实际应用中仅使用并口通讯模式，可将psb接固定高电平，也可以将模块上的j8和“vcc”用焊锡短接。注2：模块内部接有上电复位电路，因此在不需要经常复位的场合可将该端悬空。 注3：如背光和模块共用一个电源，可以将模块上的ja、jk用焊锡短接。（4）12864与msp430电路连接方式如3-3图所示。图3-3 12864与msp430电路连接3.3 键盘电路 利用键盘电路实现人机交互，其电路如3-4图所示。图3-4 4x4键盘电路3.4 条码识别器与单片机接口设计 选用串行接口的条形码扫描枪，因为单片机本身集成了串口通信的ip核，串口的控制是相当成熟和简单的，只需做软件上的设计。条码扫描枪输出的数据经ps/2键盘接口传送至单片机，单片机接收到商品的条形码值后即在内部存储的数据库中查找与该条码值对应的商品，并自动将该商品价格与之前购买的商品价格进行累加。购物完毕后顾客根据显示屏显示的消费总额付相应的金额即可。这样不仅使顾客能够很方便的得知当前的消毵总额，避免超支，而且超市收银台处也不用为顾客一个个的扫描商品并进行结算，节约了时间，提高了效率。ps/2键盘接口电路如图3-5所示。图3-5 ps/2键盘接口电路3.5 电源电路利用usb电源线引出5v电压，采用lm1117电压转换芯片将电源电压转换为3.3v，给单片机和nnf905模块进行供电。其电路如图3-6所示。图3-6 电源电路3.6 5v-3.3v电平变换电路msp430端口电压为3.3v，而部分外围模块的端口电压为5v，为了使模块之间电压匹配，必须运用电压变换电路。其电路如图3-7所示。图3-7 电压变换电路图3.7 无线数据传输系统 nrf905是挪威nordic公司推出的单射频发射器芯片，工作电压为1.9 v -3.6v，32引脚封装（55），工作于433/868/915mhz3个频道。nrf905可以自动完成处理字头和crc（循环冗余校验）的工作，可由内部硬件自动完成曼彻斯特编/解，使用spi接口与微控制器通信，其功耗非常低，以-10dbm的输出功率发射时电流只有11ma，在接收模式时电流为12.5ma。nrf905单无线收发器工作由一个完全集成的频率调制器，一个带解调器的接收器，一个功率放大器，一个晶体震荡器和一个调节器组成。shockburst工作模式的特点是动产生前导和crc，可以很容易通过spi接口进行编程配置。传输前听的载波检测协议，当正确的数据包被接收或发送时有数据准备就绪信号输出，侦测接收的数据包当地址正确输出地址匹配信号。l （1）nrf905工作模式nrf905采用nordic公司的vlsi shockburst技术。shockburst技术使nrf905能够提供高速的数据传输，而不需要昂贵的高速mcu来进行数据处理/时钟覆盖。通过将与rf协议有关的高速信号处理放到芯内，nrf905提供给应用的微控制器一个spi接口，速率由微控制器己设定的接口速度决定。nrf905通过shockburst工作模式在rf以最大速率进行连接时降低数字应用部分的速度来降低在应用中的平均电流消耗。在shockburst rx模式中，地址匹配am和数据准备就绪dr信号通知mcu一个有效的地址和数据包已经各接收完成。在shockburst tx模式中，nrf905动产生前导和crc校验，数据准备就绪dr信号通知mcu数据传输已经完成。总之，这意味着降低mcu的存储器需求也就是说降低mcu成本，又同时缩短软件开发时间。nrf905有两种工作模式（rx/tx）和两种节电模式，活动模式为shockburst rx和shockburst tx，节电模式为掉电和spi编程及standby和spi编程，如表3-2所示。表3-2 nrf905的工作模式设置表pwr_uptrx_cetx_en工作模式0xx掉电和spi编程10xstandby和spi编程110shockburst rx111shockburst tx1）典型shockburst tx模式（a）当应用mcu有遥控数据节点时，接收节点的地址tx-address和有效数据tx-payload通过spi接口传送给nrf905应用协议或mcu设置接口速度。mcu设置trx_ce、tx_en为高来活nrf905 shockburst传输。（b）nrf905 shockburst：无线系统动上电、数据包完成（加前导和crc校验）、数据包发送（100kbps，gfsk，曼切斯特编）。（c）如果auto_retran被设置为高nrf905将连续地发送数据包直到trx_ce被设置为低。（d）当trx_ce被设置为低时，nrf905结束数据传输并动进入standby模式。2）典型shockburst rx模式（a）通过设置trx_ce高，tx_en低来选择shockburst模式。（b）650us以后，nrf905测空中的信息。（c）当nrf905发现和接收频率相同的载波时，载波检测cd被置高。（d）当nrf905接收到有效的地址时，地址匹配am被置高。（e）当nrf905接收到有效的数据包（crc校验正确）时，nrf905去掉前导、地址和crc位，数据准备就绪（dr）被置高。（f）mcu设置trx_ce低，进入standby模式低电流模式。（g）mcu可以以合适的速率通过spi接口读出有效数据。（h）当所有的有效数据被读出后，nrf905将am和dr置低。（i）nrf905将准备进入shockburst rx、shockburst tx或powerdown模式。3） 掉电模式在掉电模式中，nrf905被止，电流消耗最小，典型值低于2.5ua。当进入这种模式时，nrf905是不活动的状态。这时候平均电流消耗最小，电池使用寿命最长。在掉电模式中，配置字的内容保持不变。4）standby模式standby模式在保持电流消耗最小的同时保证最短的shockburstrx、shockbursttx的启动时间。当进入这种模式时，一部分晶体振荡器是活动的。电流消耗取决于晶体振荡器频率，如：当频率为4mhz时，idd=12ua；当频率为20mhz 时，idd=46ua。如果upclk（pin3）被使能，电流消耗将增加。并且取决于负载电容和频率。在此模式中，配置字的内容保持不变。（2）器件配置nrf905的所有配置都通过spi接口进行。spi接口由5个寄存器组成，一条spi指令用来决定进行什么操作。spi接口只有在掉电模式和standby模式是激活的。（a）状态寄存器（status-register）：寄存器包含数据就绪dr和地址匹配am状态。（b）rf配置寄存器（rf-configuration register）：寄存器包含收发器的频率、输出功率等配置信息。（c）发送地址（tx-address）：寄存器包含目标器件地址，字节长由配置寄存器设置。（d）发送有效数据（tx-payload）：寄存器包含发送的有效shockburst数据包数据，字节长度由配置寄存器设置。（e）接收有效数据（tx-payload）：寄存器包含接收到的有效shockburst数据包数据，字节长度由配置寄存器设置。在寄存器中的有效数据由数据准备就绪dr指示。（3）spi指令设置用于spi接口的有用命令指令，当csn为低时，spi接口开始等待一条指令，任何一条新指令均由csn的又高到低的转换开始。图3-8 spi读操作图3-9 spi写操作表3-3 rf配置寄存器参数位宽说明ch_no9同hfreq_pll一起设置中心频率（默认值=180d）frf=（422.4+ch-nod/10）*(1+hfreq-plld)mhzhfreq_pll1“0”_器件工作在433mhz频段“1”_器件工作在868/915mhz频段pa_pwr2输出功率（默认=00）“00” -10dbm“01” -2dbm“10” +6dbm“11” +10dbmrx_red_pwr1“0” _正常模式“1” _低功耗模式auto_retran1重发数据“0” _不重发数据“1” _重发数据包rx_awf3rx地址宽度(默认值=100)001_1字节rx地址宽度100_4字节rx地址宽度tx_awf3tx地址宽度(默认值=100)001_1字节tx地址宽度100_4字节tx地址宽度rx_pw6rx接收有效数据宽度（默认值=100000）“000001”-1字节rx有效数据宽度“000010”-2字节rx有效数据宽度“100000”-32字节rx有效数据宽度tx_pw6tx接收有效数据宽度（默认值=100000）“000001”-1字节tx有效数据宽度“000010”-2字节tx有效数据宽度“100000”-32字节tx有效数据宽度rx_address32rx地址up_clk_freq2“00” -4mhz“01” -2mhz“10” -1mhz“11” 500khzxof3晶体振荡频率“000” _4mhz“001” _8mhz“010” _12mhz“011” _16mhz “100” _20mhzcrc_en1“0” _不允许“1” _允许crc_mode1“0” _8位crc校验位“1” _16位crc校验位up_clk_en1“0” _没有外部时钟“1” _外部时钟信号使能(4) 接口 （a）模式控制接口：该接口由pwr、trx_ce、tx_en组成控制由nrf905组成的高频头的四种工作模式：掉电和spi编程模式；待机和spi编程模式；发射模式；接收模式。（b）spi接口：spi接口由csn、sck、mosi以及miso组成。在配置模式下单机通过spi接口配置高频头的工作参数；在发射/接收模式下单机spi接口发送和接收数据。（c）状态输出接口：提供载波检测输出cd，地址匹配输出am，数据就绪输出dr。(5) nrf905的特点（a） 载波检测当nrf905工作在接受模式时，如果有与器件被编程通道相同的载波出现，载波引脚（cd）被置高，这一特征对于避免工作在相同频率的不同发射机的数据碰撞非常有效，任何时候当器件准备发射送数据时，应先进入接收模式，判断是否希望的通道输出可以数据，这就是发射前先监听的协议。（b）地址匹配当nrf905工作在接受模式时，引入的数据包的地址与器件自身地址相同时，地址匹配引脚（am）被置高，使用这个引脚控制被指示在数据准备就绪（dr）信号置高前，器件正在接收数据，如果数据准备就绪（dr）信号没有置高，例如crc校验错误，地址匹配引脚（am）在数据包接收结束时复位置低，这一特征对mcu特别有用。如果地址匹配引脚（am）被置高，mcu可以决定等待，观察如果数据准备就绪（dr）信号被没有置高，说明一个有效地数据包已经接收，或者放弃一个可能已经接收受的有效数据包并改变工作模式。（c）数据准备就绪数据准备就绪（dr）信号使最大限度地降低软件编程的复杂性成为可能。在发送模式时，一个完整的数据包发送结束时dr置高，告诉mcu nrf905已经准备好新动作，dr信号在数据包传输开始时或转换为其他模式，如接收模式或standby模式时复位置低。在自动重发模式时，dr信号在前导码的