1、 - 1 - 系统扩展了两块液晶显示屏、 PS/2 键盘、条形码扫描器、微打、 SD 卡等部件，利用大赛组委会指定的 32 位的 ARM2138 作为核心器件，能很好地完成条码输入，汉字输入，实现了 4 种销售和清单打印，测试效果好。系统利用小液晶屏实现了顾客总价显示，与凌阳单片机 SPEC061A 相结合实现了销售总价语音播放、自动开关钱箱的等扩展功能。 简易超市收银机 桂林电子科技大学 目录 摘要 6 一、 方案论证 7 1. 控制器模块选型 7 2. 键盘模块方案选择 7 3. 液晶模块 方案选择 7 4. 存储模块方案选择 8 5. 温度测量模块方案选择 8 二、详细硬件电路设计 8
2、1.液晶显示设计 9 2.条形码输入器接口电路设计 10 2.键盘输入设计 11 3.打印机电路设计 12 4.存储模块设计 12 5.温度测量设计 13 6.湿度测量设计 14 7.日历时钟设计 14 8.语音播 放设计 15 三、系统软件设计 16 1.主程序流程 16 2.键盘输入程序流程 16 - 2 - 3.SD 卡读写程序流程 18 4.打印机程序流程 19 5.测温程序流程 19 6.测湿程序流程 21 7.日历时钟程序流程 22 四、理论分析与计算 23 1.SD 卡存储空间分配 23 2.提高 DS18B20 的分辨率 23 五、测试 24 1开机屏测试 24 2 存货测试及
3、销售测试 24 3.销售记录部分测试 25 4打印机测试 25 5 温度测试 26 6分析 26 六、结论 26 七、附录 27 1硬件清单 27 2参考文献 27 - 3 - 2006 年山东省电子设计竞赛试题 D 题 简易超市收银机 一 任务 采用广州周立功单片机发展有限公司赞助的 ARM2138 实验开发仪为主机板，设计制作一个简易超市收银机。系统组成框图如下： 二 要求 1 基本要求 本题必须采用广州周立功单片机发展有限公司赞助的 ARM2138 实验开发仪为主机板；并扩展显示器、键盘、打印机等相应接口；超 市的物品使用 13 位数PHILIPS ARM 2138 实验开发仪 打印机
4、显示器 键盘 数据存储 其他 功能 - 4 - 字编码（每件物品均有相对应的条形码）。 （ 1） 简易超市收银机具有可设置 100 个商品价目表（ PLU），并具有掉电保护。商品的数字编号、品名（数字或英文字母）、单价等信息可输入；具有 200 条销售日志。 （ 2） 扩展键盘实现数字和英文字符输入； （ 3） 扩展打印机打印商品销售记录（包括售货日期、时间、商品名称、单价、合计等）； （ 4） 显示器上可通过键盘切换显示环境的温度，并可进行温度超限报警；（温度误差 : 0.5）。 2 发挥部分 （ 1） 简易超市收银机具有可设置 1000 个商品价目表（ PLU），并具有掉电保护。具有 20
5、00 条销售日志。 （ 2） 扩展条形码输入设备，实现商品的条形码输入； （ 3） 扩展键盘可实现全拼汉字、中英文和数字输入； （ 4） 具有多功能销售操作，实现单次销售、多件批发、退货销售、单向折扣等销售； （ 5） 汉字打印每笔交易的商品名、商品单价、销售数量、销售金额、小计金额、商店店名、单据流水号、交易日期和时间等等； （ 6） 其它发挥功能。 三 评分意见 项 目 满 分 基本要求 设计与总结报告：方案设计与论证，理论分析与计算，电路图，测试方法与数据，对测试结果的分析 50 完成第（ 1）项 20 完成第（ 2）项 5 - 5 - 完成第（ 3）项 10 完成第（ 4）项 10 工
6、艺 5 发挥部分 完成第（ 1）项 5 完成第（ 2）项 10 完成第（ 3）项 5 完成第（ 4）项 10 完成第（ 5）项 5 完成第（ 6）项 15 摘要 本设计以 ARM2138 为控制核心，实现了 PS/2 协议键盘输入、条形码信息输入、中英文打印；并具有温度测量、双液晶屏显示、大容量 SD 卡存储等功能；完成了题目中所有的基本要求和发挥要求，并具有湿度测量、语音识别与播放、自动开关钱箱等鲜明的特色。 系统采用 EasyARM2138 实验开发板为核心 控制器，完成了简易超市收银机的各项功能要求。我们实现了按 PS/2 协议从键盘读入各种商品信息，从扫描仪读取条形码信息以及打印购物清
7、单等收银机最基本的功能。本系统的键盘支持全拼汉字、中英文以及数字输入，功能强大，性能稳定，打印机支持汉字打印，并可进一步打印商店名、 单据流水号 、实时时间等若干信息。用灵敏的数字温度传感器 DS18B20 完成温度测量，精确的日历时钟芯片PCF8563 作为实时时钟源。同时我们用 SD 卡极大扩充了系统内存存储空间，可以充分满足存储 1000 个商品价目表以及 2000 条销售日志的要求。收银机的液晶 显示采用LCM240128ZK 液晶屏，可滚动显示扫描到的购物条目信息，并利用 OCM4X8C 液晶显示器来突出显示最后总价，方便顾客看到，使我们的设计作品更加成熟。此外，我们利用凌阳单片机
8、SPCE061A 强大的语音播放功能，增加收银机的语音播放特色。 关键词： EasyARM2138 收银机 扫描仪 打印机 SD 卡 Abstract : This design realizes reading in information according to PS/2 keyboard and bar code information from scanner as well as printing in Chinese and English, measuring the temperature,displaying with double LCD screens and huge
9、 room for SD card storage is also included.This design achieves all of the requests such as the basic and the exertion segment,has its own bright characteristic,such as measuring the humidity, recognising and playing the sound,swtiching on and off cashbox automatically . The system takes the EasyARM
10、2138 experiment board as the core controller to complete the simple supermarket cash register each function request. It can realize the most basic functions of cash register ,such as reading in many kinds of sales information according to the PS/2 agreement from the keyboard and bar code information
11、 from scanner as well as printing shopping - 6 - detailed list and so on. This systems keyboard supports Chinese, English as well as digital input.The function is formidable and the performance is stable. The printer support Chinese printing, and may further print the stores name, the bill number, t
12、he present time and so on. Use the accurate digital temperature sensor DS18B20 to report to survey the temperature. Use the precise calendar clock chip PCF8563 to be the real-time clock source. Simultaneously we used the SD card to expand the systems memory storage space which enormously satisfy ful
13、ly the space request of 1000 commodity price lists as well as 2000 shopping diary. Our cash registers LCD screen is the LCM240128ZK. We make it roll the shopping clause information that the demonstration scans. The final total price is also displayed by the OCM4X8C. The convenient for customer to se
14、e the result causes our design work to be maturer. In addition, we make use of the SPCE061As formidable pronunciation broadcast function to improve the cash registers pronunciation broadcast characteristics. Keywords: EasyARM2138 cash register scanner printer SD card 一、 方案论证 根据竞赛的试题要求，我们对简易超市收银机所需方案
15、的各个部分进行设计论证如下： 1. 控制器模块选型 方案一： 采用传统的 8 位的 51 系列单片机作为系统控制器。 P89C51RD2 单片机是一款具有 ISP/IAP 功能的单片机，它的片内具有 64K 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。无论是从内部构造还是编程方面 51 系列单片机 都相对简单，容易掌握和使用。但其端口资源和功能相对不够丰富，难以满足我们的设计需要。 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 RA
16、M 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。ARM2138 的这些特点非常有利于进行本设计。 综上分析， 由于 ARM2138 的强大功能，并且可 以移植各种操作系统，是控制器工作可靠，因此，控制器模块 选择方案二。 2. 键盘模
17、块方案选择 方案一： 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。 方案二：系统采用微机使用的标准 PS/2 键盘，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。 基于以上两种方案比较，采用方案二。 3. 液晶模块方案选择 - 7 - 方案一：采用 OCM4X8C 作为主液晶显示器。 OCM4X8C 液晶显示模块是 12864 点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，可与 CPU 直
18、接接口， 提供两种界面来连接微处理机： 8-位并行及串行两种连接方式。而且具有多种功能：光标显示、画面移位、睡眠模式等。但是显示界面难以满足我们的设计需要。 方案二：采用 LCM240128ZK作为主液晶显示器。 LCM240128ZK液晶显示模块 是 240128点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形， 内容 15x8行，内含 7602个简体中文字型，支持 4/8位 6800/8080MPU接口，提供中 /英文文字对齐功 能，内建粗体字形与行距设定，对比度软件调节，用户可自建字库。 比较两种方案， 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
19、显示内容都比 OCM4X8C大的多，其内涵的中文字库亦比 OCM4X8C丰富，更适合作为本设计比较复杂的显示要求，所以我们选择方案二。同时，我们选用 OCM4X8C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，OCM4X8C完全可以满足。 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。单 凭控制器内部的存储空间根本不能满足商品价目表以及购物日志等信息的存储要求。为此，我们采取连接 SD 卡扩展系统存储空间， SD 卡存储空间大，配合 EasyARM2138 的 SPI 串行总线，使 SD 卡的读写方便易行，传输数据可靠且
20、速度快。将数据资料存储在 SD 卡中亦实现了数据资料的掉电保护。此外，它还具有加密功能，可以保证数据资料的安全性。 5. 温度测量模块方案选择 方案一：采用 PT100 作为 测温电路的温度传感器。 PT100 传感器是利用铂电阻的阻值随温度变化而变化、并呈一定函数关系的特性来进行测温 的， 具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点 。但使用起来比较复杂。 方案二：采用 DS18B20 作为测温电路的温度传感器。 DS18B20 的数字温度输出通过 “ 一线 ” 总线（ 1-Wire 是一种独特的数字信号总线协议，它将独特的电源线和信号线复合在一起，仅使用一条口线；每个芯片唯一编码，支持联
21、网寻址、零功耗等待等，是所需硬件连线最少的一种总线）这种独特的方式， 可以 使多个 DS18B20 方便地组建成传感器网络，为整个测量系统的建立和组合提供了更大可能性。 它在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面比其他温度传感器有了很大的进步，给用 户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。 通过比较， DS18B20 直接输出数字温度值，不需要校正，因此选择方案二。 综上所述，我们选择以 32 位的 ARM2138 作为收银机的控制核心，扩展微机使用的标准 PS/2 键盘、扩展 LCM240128ZK 中文点阵液晶显示屏实现 汉字及图形显示、使用 SD 卡扩展系统存储资源、扩展微型汉字打印
22、机等实现简易超市收银机的制作。 二、详细硬件电路设计 根据题目要求和本系统的设计思想，系统主要包括图 2.1 所示的模块。 - 8 - 图 2.1 系统结构框图 液晶显示设计 采用 LCM240128ZK中文点阵液晶显示屏显示收银机工作的各种情况。它是 240128点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，显示汉字 内容 15x8行，内含 7602个简体中文字型，支持 4/8位 6800/8080MPU接口，提供中 /英文文字对齐功能，内建粗体字形与行距设定，对比度软件调节，用户可自建字库。 为了节约 I/O资源，我们在设计时增加了串入并出的集成芯片 74HC164，液晶与 I/O口线的
23、实物连接图如下： - 9 - 123456789101112131415161718192021222324J12 4P I NV s sV d dV s sV d dVORsR /WEN/C S 1C S 2B U S YS L KS L AV o utD B 6D B 7D B 5D B 4D B 3D B 1D B 2D B 0/R S TIN T+ 5VR1 0KV o utP 0. 2 2P 0. 2 1P 0. 2 0+ 5VP 0. 1 8R14 .7 K+ 5VC11 0u FA1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713C L K8MR9U17 4H C 1
24、 6 4+ 5VP 0. 1 9图 2.2 LCM240128ZK液晶实物电路连接图 采用 OCM4X8C 液晶显示屏为顾客观察使用。显示物品的单价和总价等信息。 LCD 采用串行接口电路，电路连接如图 2.3 所示 - 10 - NC16D B 411E (S C L K )6V S S1R /W (S ID )5D B 310P S B15B L -20R S T17D B 512D B 07VDD2R S (C S )4D B 29D B 714B L +19NC18D B 613D B 18NC3J0L C DGNDR0R E S 2V C CCSS D A TS C L KV C C
25、12J1S W 1V C C图 2.3 LCM4*8C 实物连接图 条形码输入器接口电路设计 我们使用 AS-8110 条码阅读器 ， 外形如下图所示。 图 2. 4 AS-8110 条码阅读器 外形图 AS-8110 条码阅读器 功能： 手持近距虹光 条码阅读器 ， 内置解码器，准确识读各种一维条码。 本条码阅读器符合人体工学设计，独特枪式握持手柄，舒适的操作手感，长期使用不易疲劳。 8110 条码阅读器拥有 7 种提示音和音量可调的蜂鸣器，可根据使用环境的调节蜂鸣器的音量。 8110 条码阅读器多个内置接口（ RS-232、键盘接口、光笔及先进的 USB 接口）。 我们采用标准键盘 PS/2 接口与 ARM2138 接口与 PC 机标准键盘并线使用，接口简单。
