【《基于单片机的超市收银机控制系统的设计》7500字】

基于单片机的超市收银机控制系统的设计目录TOC\o"1-3"\h\u6850摘要 112019第1章绪论 331471.1研究的背景 3253351.2研究的意义 3112701.3论文的结构 424084第2章系统硬件设计 57512.1设计目的与功能 5315512.2系统基本框图 5219822.3硬件设计选型 6211872.3.1单片机最小系统 7285392.3.2步进电机驱动模块 7291952.3.3继电器模块电路 8264662.3.4LCD12864显示电路 8150312.3.5矩阵键盘电路 9264612.3.6蜂鸣器 927495第3章系统软件设计 1119253.1主程序设计 11102143.2键盘程序 12246443.3取模软件PCtoLCD2002 1317301第4章系统仿真 15106404.1编程软件Keil5 15266974.2仿真软件Proteus8.8 15145504.3Proteus仿真结果 1617653第5章总结 2031601参考文献 212783附录一源程序 2314754附录二仿真图 37PAGE\*Arabic9摘要随着当今时代的发展，我们的生活质量发生了很大改变，人们消费准则、能力出现了变化，为了满足日渐增长的物质需求，大家的消费实力也有了明显提高。信息时代和计算机技术等行业的快速发展，使得中小型超市的运作模式也发生了一些变化，可以对商店内物品的条码信息进行收集储存、结账、记录售卖数量等过程的收银机管理系统也逐渐出现，给超市工作人员及购买者都提供了很大方便。该文章介绍了基于STC89C52单片机的超市收银机管理控制系统，这个设计主要的组成部分是由单片机最小系统、显示电路、驱动模块、矩阵键盘和蜂鸣器等。系统仿真需要实现的功能：显示屏显示设置的初始化内容、录入商品的编码信息、收银结算商品的总价、收钱柜的打开和关闭、打印所选的商品信息小票、查询商品库存等功能。关键词：单片机最小系统；超市收银管理系统；显示电路第1章绪论1.1研究的背景随着我国日常生活商品市场的和现代科学技术的不断进步，人们生活水平日渐改变，连锁超市迅猛发展。为了方便人们购买日常生活的用品，很多地方都开设了中小型零售连锁超市，这类超市的商品的种类多、交易量大，且收银、结算是在商店进行智能化管理货物时的重要改变部分，对于购买者而言，结帐时应该是准确、方便、无误、快捷。因而能够完成商品条码信息的快速管理，以及便捷准确的收银结算和对售卖商品的及时记录、总结等都是非常重要的。在最开始，零售连锁超市是通过超市工作人员人工记忆商品价格，使用计算器手工计算出商品的总价，而该方式工作效率低，且最重要的是极容易计算错商品的价格，给超市和消费者造成了经济损失，为了改变这种不便捷、不准确的方式，提升结算管理的速度，因此引入了一种利于商店运作的收银机管理系统。传统的收银系统给工作人员及消费者都带来很多的复杂工作且浪费了等待的时间，不能根据特殊的商品和价格给商品结算，关于这种缺点，设计这个基于单片机的系统，能够通过信息库方便快捷的查找消费者结账的信息、物品编码信息、售货数量、库存等，方便了商店人员对商品的准确管理，提高了商店的商品售卖收银的速度，从而使商店更好运营。因此使用计算机来进行超市业务的管理和收银，通过计算机高速的运算技能，能缩短消费者排队等待的时间，加快收银的效率。收银机系统是超市能够正常运作不能缺少的主要机器，因此其安全性及正确性非常关键[1]。1.2研究的意义（1）减少手工操作传统的收银系统给工作人员及消费者都带来很多的不便，超市的工作人员的需要完成大量繁杂工作，造成工作人员疲惫，并且也容易出错。如今通过使用可以管理的收银结算系统之后，商店工作人员的工作就简化了，按照收银结算系统的正确运作方式使用机器进行商品信息输入及结算工作，就不用再去手工的记录销售情况，保存计算机数据方便快捷且较为准确，也避免了低效的人工手写工作，计算机精密的数据信息检测，减少了失误，降低了商店工作人员工作强度，并且从各个方面使收银及结算等日常工作犯错的机率变得较低。（2）提高服务质量利用超市收款管理系统，降低了商店业务正常且快速运营的成本，提高了商店对购买者的服务质量，也节省了劳动力，因为计算机数据的处理速度比较快，收款系统能提供准确的历史信息，可以方便管理者进行复杂的统计和功能分析，从而提高超市的决策水平。（3）提高收银效率机器对数据的计算处理效率与调用是人工方式不能比较的。工作人员通过计算机迅速调出顾客所挑选的所有商品信息，进行结算，加快了超市收银效率，令商店业务交易的速度变得更快捷，并且保证了收银结算的正确率。1.3论文的结构从应用实际出发，在第1章的设计研究背景下，该论文主要写了基于单片机的超市收银系统的设计与仿真，系统结合智能界面以及单片机系统本身具有的方便操作的特性，从而实现基于单片机收银管理系统。第2章写了该系统设计的目的、仿真正常运行能够实现的功能，以及系统的硬件选择、系统的框架结构及系统的构成。第3章讲述了主要程序的设计、编译和运行流程，以及编写程序所需的取模软件，实现录入所需的商品条码信息、收银结算、打印小票、查询商品信息、库存查看等功能。第4章主要介绍了仿真所需的编程软件Keil5和仿真运行软件ProteusProfessionalv8.8SP1，以及仿真运行的结果、仿真运行实现的功能和该系统设计的最终目的。本论文第5章对该设计进行最后的总结，通过对系统的实现，使得使用者对本系统的使用更简单方便，实现了该系统的设计思想以及工作原理。

第2章系统硬件设计2.1设计目的与功能超市收银机的主要工作是将各种销售商品的基本信息采集到电脑上，这时从外部识别出条码信息后，能够自动调出与条形码吻合的商品相关信息，例如，物品的货号、物品的名称、物品的单价以及数目。通过用单价与相应的商品的数量相乘，得出顾客所挑选的商品信息总价，最后对商品进行收银结算及打印顾客所挑选的商品的信息小票，准确的完成收款的过程。该设计的主要目的是要完成商店收款机对所需商品简单的信息收集、存储，通过操作界面输入商品的条码信息数据，以及显示机器正确无误的显示输入数据所对应的物品，且能够实现信息和PC机通讯的功能。这个设计具有很好的实用价值，能够提高、改善商店的管理水平和售卖的效率，且该系统电路简单，有较高的适用性，适合平常的中小型超市的应用。仿真运行实现的功能：（1）LCD12864液晶显示屏显示“商品：”、“单价：”、“数量：”、“条码：”。（2）LCD12864液晶显示屏显示出所选商品的信息名称、设置的单价、选择的数量、以及商品对应的条码。（3）点击手动输入按键，显示屏显示手动输码，操作人员手动输入商品所对应的六位条码，系统进行比对输入的商品条码信息，是不是和某一商品条码相符合。（4）点击结账，得出所选商品总价信息。（5）能使收钱柜进行“开”、“关”和打印小票。（6）点击INVE显示商品库存。2.2系统基本框图本系统设计的核心主要采用了STC89C52单片机，因为其稳定性和低耗性比较符合该管理系统设计的基本要求。该系统主要由电路驱动模块、蜂鸣器、矩阵键盘和LCD显示电路等部分构成。系统的基本框图如图1所示。单片机最小系统单片机最小系统矩阵键盘显示模块LCD12864蜂鸣器步进电机驱动模块继电器图1系统基本框图2.3硬件设计选型选用单片机最小系统作为整个收银机控制系统设计的控制中心，主要的控制元件采用了STC89C52芯片，具有低功耗性和极强的稳定性[2]。系统还采用了步进电机驱动模块，用ULN2003驱动芯片进行驱动，可以将脉冲信号放大，从而能够实现控制脉冲信号的输出。该系统的显示电路使用了LCD12864显示屏作为显示器，能够在显示屏上准确的显示出商品的基本信息。由NPN三极管、电阻、蜂鸣器组成了蜂鸣器模块[3]。实物图，STC89C52、ULN2003、LCD12864、NPN三极管，如图2所示。图2硬件的实物图2.3.1单片机最小系统单片机最小系统是采用STC89C52单片机芯片作为主要控制元件，与其周围的电路构成的。STC89C52微控制器是常用的单片机之一，它拥有丰富的端口，不同的端口可以实现不同的功能，同一端口在执行不同的操作时也可以实现不同的功能，它具有很大的存储空间，适合各种类型的产品[4]。能够根据不同的端口实现相应的功能，它还是一个具有低功耗、高性能等优点的单片机[5]。STC89C52有许多引脚，且不同类型的引脚可以满足不同的需求，并根据其特性实现相关功能[6]。单片机最小系统电路如图3所示。图3单片机最小系统2.3.2步进电机驱动模块为实现收银系统中收钱柜的打开和关闭，该系统采用了四相八拍步进电机驱动模块，是通过单片机发出的电脉冲信号来执行旋转控制，就可以实现其转动的控制，它具有低噪声和旋转稳定的优点，适用于收银机系统中的收钱柜部分。由于来自单片机的输出信号很小，所以它不能满足打开和关闭收银机收钱柜的控制要求，因此要实现此目的，可以通过ULN2003驱动器芯片来放大脉冲信号[7]。ULN2003驱动芯片有7个输入端口和7个输出端口，但是只需要使用其中的4个输入输出端口[8]，步进电机驱动模块电路中，单片机经过P3.4、P3.5、P3.6、P3.7引脚连接驱动芯片的1B-4B，4个输入端口为用于实现脉冲控制信号的输出。步进电机驱动模块的电路，如图4所示。图4步进电机驱动模块电路图2.3.3继电器模块电路电动机转动后，继电器模块中的线圈得电，常开触点闭合，使LED黄灯发光，打印出商品的信息小票。继电器模块电路图，如图5所示。图5继电器模块电路图2.3.4LCD12864显示电路显示电路中采用了LCD12864液晶显示屏做显示器，该模块内置汉字字库和转换电路，不用外加负压，有串口和并行两种通讯方式，且接口方式十分灵活以及操作指令简单、方便，使软件设计更加简化，硬件电路结构、显示程序也十分简洁，该点阵适用于很多仪器及小型的设备，屏显成本相对较低[9]。这个显示屏有比较低的功耗、显示的内容比较多等优势，作为超市收银机控制管理系统的显示器是十分合适的。LCD12864显示电路模块如下图6所示。图6显示电路模块2.3.5矩阵键盘电路人机交流页面需要比较多的按键，该集成电路模块采用了矩阵键盘，通过行列式键盘结构能够有效的使用STC89C52单片机I/O端口，工作人员通过用矩阵键盘进行操作，实现了电路的智能化。根据需要系统实施的具体功能，收银机使用时的按键分布为数字键0~9按键、手动输入编码按键、结算键、显示库存键。用户根据指定的按键功能识别输入，矩阵键盘连接到单片机的P1口进行输入，输入的高低电平则判断键盘是否被按下[10]。矩阵键盘的电路，如图7所示。图7矩阵键盘2.3.6蜂鸣器在单片机设计应用中，很多系统设计都用蜂鸣器来做发声器，起到提示或报警的作用，本设计中使用蜂鸣器来进行按键按下的提示。蜂鸣器驱动电路包括三极管、电阻、蜂鸣器组成，通过三极管进行驱动，使得三极管的基极能够通过电阻直接接到单片机的P2.7I/O端口上，三极管通过其基极的高低电平来起到蜂鸣器开关的作用，当P2.7口输出高电平时，三极管导通，蜂鸣器发出响声；当P2.7口输出为低电平时，蜂鸣器停止发出响声[11]。三极管驱动蜂鸣器的电路如下图8所示。图8蜂鸣器电路

第3章系统软件设计程序包括初始化液晶屏LCD12864，给液晶屏赋初值，给商品赋初值，判断键值；如果是按下手动输入键，那启动小键盘输入编码；如果与商品对应，则显示该商品信息，然后可以继续扫描商品，直到按下结账时，显示购买的商品信息及需要付的总价；然后电机转动带动收银柜，最后打印小票。3.1主程序设计具体主程序流程图如图9所示。是否结账是否结账是否手动输入判断键值判断商品编号输入编号扫描商品开始初始化商品赋值电机转动显示显示购买商品信息及总的价格打印小票结束否是是否否是图9主程序流程图流程：程序开始，首先初始化LCD12864显示屏，给显示屏和商品赋初值，接着判断键值，判断是否手动输入编号，若是，则选择使用手动输入商品条码编号；若否，则直接扫描商品条码信息。得到商品信息之后，系统对商品条码编号进行判断，若是，则在显示屏显示商品信息；若否，那就再次重新录入商品的基本条码信息，一直到录入准确的信息为止。商品信息录入显示之后，判断是否结账，若是，则按下结账按键，系统自动计算出所选商品信息及其总的价格；若否，那接着进行商品条码信息的录入。最后电机转动，打印出所选商品对应的小票信息。3.2键盘程序初始化矩阵键盘的单片机端口，初始化蜂鸣器连接端口，将按键值编码为数值，首先通过按键判断是否需要进入手动输入商品编码模式，如果手动模式按键按下，则可进行手动输入商品编码，并通过再次按下手动输码键进行确认，确认后进行编码比对，如果有该商品，则进行显示商品信息，如果没有，则提示没有该商品，请重新输入条码。如果手动模式没有按下，则进入扫码模式，扫码成功会显示商品编号，然后进行比对，比对成功，则显示商品信息。按下“结账”按键，可以显示购买的商品名、单价、数量、价格及总共需要付的价。若需要查看超市商品的剩余库存，通过按下“INVE”键，则可以在显示屏上直接显示出当前所有商品的库存。具体按键流程图如图10所示。开始开始显示库存赋值按键值初始化显示商品信息显示购买商品信息及总价是否有该商品手动输入结账按键判断按键发声INVE是否有该商品自动扫码是结束显示商品信息否是否否是否是是是图10按键流程图3.3取模软件PCtoLCD2002本系统设计采用了PCtoLCD2002取字模软件，系统采用C语言格式，有行、列、行列、列行四种取模方式，且能够自己定义新数据的输出格式，自动生成需要的字符和索引文件，在生成的字库中，能够快速查找到想要的汉字[12]。文字输入区中输入文字，我们以输入“商品名”字为例，了解其取模过程，在图11菜单栏设置所需汉字信息的格式，在图12窗口中输入需要的汉字，点击生成字模，则能在点阵数据输出区中出现所需的程序，如下图11、12所示。图11字模选项设置在菜单栏中选择字模选项设置框，选择阴码的点阵格式，逆向的取模走向，列行式的取模方式，十六进制的输出数制，输出选项勾选输出索引文件、输出精简格、输出紧凑格式，以及自定义格式勾选自定义风格。图12输入窗口及输出数据

第4章系统仿真4.1编程软件Keil5该系统设计采用了Keil5软件进行编写程序，对比其他编程软件，该软件提供了一个比较完整的开发环境，具有直观的操作界面，操作简单、快捷，受很多嵌入式软件开发者欢迎，Keil5有单编、部分编译、全部编译三种编译方式。而且Keil软件的编译还能够帮助编程使用者检验自己编辑的程序有没有格式和语法的错误。Keil5界面如图13所示。图13Keil5界面4.2仿真软件Proteus8.8该系统设计采用了ProteusProfessionalv8.8SP1仿真软件，该软件可以帮助使用者设计电路图，缩短了绘图时间，比传统的图纸设计更加方便、直观。能进行智能原理图设计，具有大量的器件库，可方便地创建新器件，能够直观的对电路进行设计，支持字符LCD模块、按键、步进电机等外部设备模型，支持单片机C语言的编辑、编译、源码及仿真。Proteus还建立了完整的电子设计环境，可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM一些常用的单片机，且能将电路仿真软件、虚拟模型仿真软件相结合[13][14]。Proteus8.8界面如下图14所示。图14Proteus8.8界面4.3Proteus仿真结果在Proteus软件中，绘制好设计原理图之后，双击STC89C52元件，在出现的窗口中，在ProgramFile框中，点击右侧的文件夹标识[15]，选择调入编译好的文件：project.hex，就能在Proteus的原理图中，进行模拟仿真运行及观察运行状态，并进行系统设计操作的过程，即是超市收银机系统的仿真运行。程序文件调入如图15所示。图15调入.hex文件图在仿真图中双击STC89C52元件，会出现对元件进行编辑的窗口，选择ProgramFile的一栏中调入编译成功的文件project.hex，也就是调入仿真程序。调入正常。功能：LCD12864液晶显示屏显示“商品：”、“单价：”、“数量：”、“条码：”如下图16所示。图16收银机原理图点击开始按钮，仿真运行，LCD显示屏第一行显示“商品：”第二行显示“单价：”第三行显示“数量：”第四行显示“条码：”。仿真运行正常。功能：LCD12864液晶显示屏显示所选商品的信息，商品名称、单价、数量、条码。选择扫描商品信息，通过直接按下GOODS_A（雪碧）、GOODS_B（纸巾）、GOODS_C（薯片），对商品信息进行录入，系统自动识别商品条码，对所选商品信息进行显示；选择商品选择手动输码，请输入六位条码，比对输入的条码是否和某一商品条码吻合，点击结账，得出所选商品总价信息。如下图17所示。图17收银机系统仿真图假设顾客所选商品为一瓶雪碧、一包纸巾、一包薯片，根据商品所对应的条码信息，选择扫描商品信息，通过直接按下GOODS_A（雪碧）、GOODS_B（纸巾）、GOODS_C（薯片），对这些物品条码信息进行输入，系统自动比对商品条码，对所选商品信息进行显示，挑选录入完毕后，进行结账，点击按钮，系统依据商品单价信息乘以挑选的数量自动计算出商品的总价。仿真运行正常。功能：当需要查看商品库存信息，点击INVE按键能够直接在显示屏上显示出商品剩余的库存。显示库存图如下图18所示。图18显示库存图当顾客所选商品录入信息及结账之后，则该商品已出库，若需查看商品剩余总库存，直接点击INVE按键，系统根据商品总数减去出库商品数量，则显示剩余商品总库存。顾客所选商品为一瓶雪碧、一包纸巾、一包薯片，总数量设置5000，减去每样商品出库一件，都剩余4999件。仿真运行正常。

第5章总结本文章给出了超市收银机系统的整体设计的思路，分为硬件构成和软件设计。介绍了基于STC89C52单片机的超市收银系统的设计与仿真，讲述了该系统设计的目的和仿真需要实现的功能、系统设计的框架结构、系统的硬件选型与构成。主要程序的设计、编译和运行流程，以及编写程序所需的取模软件，实现系统所需的录入商品信息、收银结算、打印小票、查询商品、库存管理等功能。还介绍了编程所需的编程软件Keil5，以及仿真所需要的软件Proteus8.8，并且进行了仿真运行。该系统将人机界面和单片机相结合，单片机自身具有方便操作的特征，基本完成了该系统所需要实现的功能，实现了设计思想以及工作原理。收银系统调试成功，且能稳定运行，设计采用软硬件结合，方案比较合理，功能基本实现，但还能更加完善，比如实现对超市工作人员的信息管理、消费者对商品自助收银，以及线上支付等功能，但是因为自己的能力有限，所以无法设计出有更多功能且更加完整的收银机控制系统，因此我将在今后的生活中，仍要不断的努力学习。本次毕业设计，让我对大学期间所学专业课程更加深入了解，通过课本上的知识与实际设计出的系统相结合，对单片机程序及仿真更加熟悉。在完成设计的过程中，由于要广泛的搜集资料，我查看了很多文献和专业的网站，从资料的收集过程中，让我对我所学过的知识进行了巩固、提高，也有了新的认识，加强了自己对问题解决的综合分析和处理能力，并且让我对单片机程序及仿真更加了解。

参考文献[1]葛恒辉．基于WPF的POS收银管理系统的研究[D]．辽宁科技大学硕士学位论文，2016：2～3．[2]赵俊杰，张艳芬，崔凯．基于STC89C52单片机控制的智能小车设计[J]．电子制作，2020，(23)：26～27+25．[3]AnisYuniati,RochanRifai.StudyofsimplespectrophotometerdesignusingLDRsensorsbasedonarduinounomicrocontroller[J].JournalofPhysics:ConferenceSerie