基于單片機的簡易收款機的設(shè)計

XXXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計基于單片機的簡易收款機的設(shè)計學(xué)生姓名所在系專業(yè)名稱班級學(xué)號指導(dǎo)教師基于單片機的簡易收款機的設(shè)計學(xué)生：指導(dǎo)教師：內(nèi)容摘要:隨著全球信息化的開展,人們的生活水平也不斷在提高，人們所需要的商品也越來越多，各大規(guī)模的超市也隨之涌現(xiàn)，超市里的商品品種和數(shù)量數(shù)不勝數(shù)，以致于不可能完全依靠人來管理。本設(shè)計正是基于此,解決超市人工收款任務(wù)不方便的問題.本設(shè)計是基于Atmel公司AT89C51的簡易超市收款機控制的設(shè)計。通過4X4矩陣鍵盤，液晶顯示器〔字符型1602〕，串行鐵電存貯器〔24C64〕，串行通訊口和單片機〔AT89C51〕的配合，以程控的方式完成收款的目的,系統(tǒng)采用Atmel公司1989年生產(chǎn)的AT89C51單片機為核心控制器,完成簡易超市收款機的根本功能。通過矩陣鍵盤輸入商品號,系統(tǒng)經(jīng)過一系列的分析處理,輸出商品號,數(shù)量,單價和總價等根本信息.關(guān)鍵詞:矩陣鍵盤字符型液晶顯示鐵電存貯I2CSimplecashregisterbasedonsingle-designAbstract:Withthedevelopmentofglobalinformation,people'slivingstandardshavealsocontinuedtoimprove,peopleneedmoreandmoremerchandise,thelarge-scalesupermarketsalsotheemergenceofthesupermarketvarietyandquantityofmerchandisejusttonameafewthatdonotmaycompletelyrelyontomanagepeople.Thedesignisbasedonthis,thesettlementofreceivablesdesignartificialsupermarket.throughthe4X4matrixkeyboard,liquidcrystaldisplay(character1602),serialferroelectricmemory(24C64),usingAtmelCorporation1989productionAT89C51single-chipmicrocomputerasthecorecontroller,completethesummaryofthebasicfunctionsofsupermarketcashregisters,throughthematrixkeyboardinputNo.merchandise,thesystemthroughaseriesofanalyticalprocessing,theoutputofgoodsnumber,quantity,unitprice,totalpriceofsuchbasicinformation.Keywords：MatrixkeyboardcharacterLCDferroelectricmemoryI2目錄TOC\o"1-2"\u一、引言1〔一〕本設(shè)計的背景 1〔二〕本設(shè)計的目的和意義 1二、總體方案設(shè)計 2〔一〕方案設(shè)計 2〔二〕方案論證與選擇 2三、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 4〔一〕單片機及其外圍電路設(shè)計 4〔二〕鍵盤電路的設(shè)計 5〔三〕、顯示電路的設(shè)計 6〔四〕存儲器電路的設(shè)計 10〔五〕串行通信接口電路的設(shè)計 12四、系統(tǒng)軟件程序設(shè)計 14〔一〕單片機內(nèi)部數(shù)據(jù)處理程序 14〔二〕鍵盤處理程序 15〔三〕LCD液晶顯示程序 16〔四〕串口通信程序 17〔五〕存儲器程序 18五、設(shè)計總結(jié) 19六、致謝19附錄 20附錄一硬件原理圖 20附錄二硬件PCB圖21附錄三原程序代碼 22參考文獻 30一、引言〔一〕本設(shè)計的背景當(dāng)前，單片機被廣泛地應(yīng)用于人們生活的各個領(lǐng)域。單片機實際就是一臺微型計算機，雖然功能沒有普通的計算機那么強大，可是它的體積很小，在很多場合下普通計算機不能完成的工作，單片機卻能出色的完成。單片機是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模技術(shù)把具有數(shù)字處理能力〔如算術(shù)運算，邏輯運算，數(shù)據(jù)傳送，中斷處理〕的微處理器〔CPU〕，隨機存取數(shù)據(jù)存儲器〔RAM〕，只讀程序存儲器〔ROM〕，輸入輸出電路〔I/O口〕，可能還包括定時計數(shù)器，串行通信口〔SCI〕，顯示驅(qū)動電路〔LCD或LED驅(qū)動電路〕，脈寬調(diào)制電路〔PWM〕，模擬多路轉(zhuǎn)換器及A/D轉(zhuǎn)換器等電路集成到一塊單塊芯片上，構(gòu)成一個最小然而完善的計算機系統(tǒng)。由此來看，單片機有著微處理器所不具備的功能，它可單獨地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能，這是單片機最大的特征。單片機在外觀上與常見的集成電路塊一樣，體積很小，多為黑色長條狀，條狀兩側(cè)各有一排金屬引腳，可與外電路連接。只需在電路中添加少許元器件，通過編寫程序就可以實現(xiàn)多種功能的單片機自動控制。比方說，單片機接上鍵盤可以進行信號輸入；接上顯示器可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示；接上喇叭可以實現(xiàn)聲音輸出等等。由于單片機體積小巧、功能強大、應(yīng)用靈活、價格廉價，所以應(yīng)用十分廣泛。隨著人們的生活水平的不斷提高，對各種圍繞人們生活圈的設(shè)備要求也是越來越高，同時隨著工業(yè)化大開展，一切家用設(shè)備、工業(yè)設(shè)備和商業(yè)設(shè)備都要求智能化，傻瓜化，比方說數(shù)碼相機，全自動洗衣機，電冰箱等；工業(yè)自動化設(shè)備，那就是太多了，數(shù)控機床，智能化生產(chǎn)線等等；商業(yè)設(shè)備也是一樣，自動取款機，自動條碼檢測系統(tǒng)，自動收款機等等。伴隨著人們生活水平的提高，人們所需要的必須品也越來越多，各種規(guī)模的超市也數(shù)不勝數(shù)，超市里的商品品種和數(shù)量也太多，以致于不可能完全用人來管理。本設(shè)計正是基于此，研究超市現(xiàn)在流行的簡易收款機?！捕潮驹O(shè)計的目的和意義超市收款機的主要任務(wù)就是，將各種商品的根本信息存貯起來，當(dāng)識別到外部輸入的商品后，自動調(diào)出相關(guān)信息，比方說，商品的名稱，商品貨號，商品單價，商品數(shù)量。通過用單價來乘上相應(yīng)的商品的數(shù)量，計算出商品總價，來到達收款的目的，完成整個收款的過程。根據(jù)上述，本設(shè)計的目的就是要完成超市收款機簡單的根本信息存貯，鍵盤輸入數(shù)據(jù)，顯示器顯示相關(guān)內(nèi)容，數(shù)據(jù)能夠和PC機通信的功能。二、總體方案設(shè)計〔一〕方案設(shè)計總體電路設(shè)計應(yīng)該完成五個局部電路：1、單片機及外圍電路，2、鍵盤電路，3、顯示電路，4、存儲器電路，5、串行通信接口電路。單片機采用較流行的八位機AT89C51，根據(jù)內(nèi)部的特性，完全能滿足功能要求；因為需要輸入的數(shù)字量比擬多，所以鍵盤采用4X4矩陣鍵盤；顯示器使用液晶顯示器；存儲器采用鐵電存儲器，操作方便，可靠，掉電可保存數(shù)據(jù)。圖1為電路組成框圖。

單

片

機AT89C51矩陣

鍵盤數(shù)據(jù)

存儲器LCD

顯示器串行

通信口圖1系統(tǒng)組成框圖〔二〕方案論證與選擇1．鍵盤模塊的選擇鍵盤的作用有兩個，一是輸入數(shù)據(jù)，二是功能操作?；诖?，有很多種方案實現(xiàn)這一操作。方案一、采用直接式獨立按鍵操作。這種方案的操作過程，就是直接從單片機I/O口引出通上拉電阻，接一按鍵，當(dāng)按鍵按下時，單片機該端口為“0〞，單片機通過對此端口邏輯“0〞判斷，來完成按鍵的識別，到達數(shù)據(jù)的輸入，功能的實現(xiàn)。從這一過程可知，完成任務(wù)需要單片機很多I/O口，花費了很多CPU資源，此種方案不可取。方案二、矩陣鍵盤。矩陣鍵盤，這里采用4X4矩陣鍵盤，一共有16組情況，實現(xiàn)的方法也是利用單片機的I/O口，通過上拉電阻相接，4X4正好用到了單片機一個端口。采用這種方案既節(jié)約資源又方便，而且能夠滿足本設(shè)計的需要。綜上所述，在本設(shè)計中采用方案二。2．顯示電路模塊的選擇顯示電路的主要任務(wù)是反響出操作結(jié)果和相關(guān)商口的信息。根據(jù)此，有四種方案可完這一工作。方案一，可用七段共陽極LED數(shù)碼顯示，將商口名稱、單價等顯示出來，可以完成，將多個LED數(shù)碼管的段選線相應(yīng)并聯(lián)在一起，由一個8位I/O口控制，而各位的共陽極或共陰極分別由相應(yīng)的I/O口線控制，實現(xiàn)各位的分時選通，這就是動態(tài)掃描顯示方式，采用動太掃描顯示方式，每一位LED的選通時間為1-2MS。這個時間不能太短，因為發(fā)光二極管從導(dǎo)通到發(fā)光有一定的延時，導(dǎo)通時間太短，發(fā)光太弱人眼無法看清，這個時間也不能太長，否占用CPU時間太長，由于人眼有視覺暫留現(xiàn)象，只要每一位顯示時間足夠短，就能夠造成多位同時顯示的假象，每一位顯示的時間間隔不能超過20ms，假設(shè)時間間隔太長，就會造成閃爍現(xiàn)象，采用動態(tài)掃描方式，可降低功率消耗。此系統(tǒng)，所需數(shù)碼管較多，操作麻煩，并且不直觀，當(dāng)然其發(fā)光數(shù)碼管價格較便易。在本系統(tǒng)中，此方案不可取。方案二，用LED數(shù)碼管矩陣方式顯示，這種方案的顯示的原理和方案一都差不多，用16X16點陣排列，將字型分成上下兩個半部，上半部16列，每列用一個字節(jié)表示〔8個點〕，下半部也是16列，每列也用一個字節(jié)表示〔8個點〕，因此每個字需要32個字節(jié)來表示。當(dāng)然這樣主就可以顯示漢字，但時和單片機相連較為復(fù)雜，本系統(tǒng)要許多塊這樣的16X16點陣，同時這種LED點陣方式顯示，造價較高，作為本電路，也是不可取的。方案三，采用帶中文字庫的LCD液晶顯示器來完成顯示，128X64這種顯示器作為本系統(tǒng)設(shè)計，當(dāng)然最好。便考慮到系統(tǒng)本錢的問題，帶中文字庫的LCD價格一般都比擬貴，采用這種方案，勢必會增加設(shè)計本錢。本文也不采用這種方案。方案四，采用兩行字符型顯示器，這種顯示器，用英文顯示相關(guān)信息，操作方便，價格又較適中，二十多元錢一塊，作為本設(shè)計，是最適宜不過。因此，結(jié)合上述方案，在本設(shè)計中，采用兩行字符型1602顯示器。3．存儲器電路模塊的選擇存儲器的作用在本設(shè)計中主要起到根本商品信息的存儲，和最后商品的出入信息的存貯。完成這一項工作方案也是多種多樣的。方案一,用紫外線存儲器ROM，這個存儲器操作不方便，同時，本設(shè)計的數(shù)據(jù)是不斷變化的，因此這種方案不可取。方案二，可以用海量存貯器來完，當(dāng)然這個完全是可行的，掉電后信息也不會掉失。它具有低功耗、大容量、擦寫速度快、可整片或分扇區(qū)在系統(tǒng)編程、擦除等特點。并且可由內(nèi)部嵌入的算法完成對芯片的操作，因而在各種嵌入式系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。作為一種非易失性存儲器，它在系統(tǒng)中通常用來存放程序代碼。這種存貯器當(dāng)然很好，但是，價格較貴，同時和本設(shè)計的單片機也不容易實現(xiàn)接口，因為數(shù)據(jù)線和地址較復(fù)雜。方案三，采用串行鐵電存貯器，可在系統(tǒng)中讀寫，掉電可保存數(shù)據(jù)，用I2C根據(jù)上述三種方案，兼顧價格、容量和可操作性，本設(shè)計選用第三種方案，也就是用串E2ROM。4．串行通信接口電路的選擇串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過使用和開展，目前已經(jīng)有幾種。但都是在RS-232標(biāo)準(zhǔn)的根底上經(jīng)過改良而形成的。所以，以RS-232C為主來討論。RS-323C標(biāo)準(zhǔn)是美國EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會〕與BELL等公司一起開發(fā)的1969年公布的通信協(xié)議。它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在0～20000b/s范圍內(nèi)的通信。這個標(biāo)準(zhǔn)對串行通信接口的有關(guān)問題，如信號線功能、電器特性都作了明確規(guī)定。由于通信設(shè)備廠商都生產(chǎn)與RS-232C制式兼容的通信設(shè)備，因此，它作為一種標(biāo)準(zhǔn)，目前已在微機通信接口中廣泛采用。這里使用RS-232C。三、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計本系統(tǒng)由五局部組成：單片機、鍵盤處理電路、顯示器電路、存儲器電路、串行通信口等。下面將詳細討論這幾局部電路的設(shè)計過程。〔一〕單片機及其外圍電路設(shè)計微處理電路采用AEMEL公司的單片機，價格廉價、功能齊全、可靠性高、使用普遍。AT89C51單片機是ATMEL公司8位單片機系列產(chǎn)品之一，是一種40引腳雙列直插式芯片。AT89C51有4KFLASH；128字節(jié)RAM；32條I/O引線；2個16位定時器/計數(shù)器；一個5向量2級中斷結(jié)構(gòu)；一個全雙工串行口；一個片內(nèi)震蕩器和時鐘電路。此外，AT89C51是用可降到0頻率的靜態(tài)邏輯操作設(shè)計的，并支持兩種可選的軟件節(jié)能工作方式?？臻e方式停止CPU工作，但允許RAM、定時器/計數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉點方式保持RAM內(nèi)容，但振蕩器停止工作，并禁止所有其他部件的工作直到下一個硬件復(fù)位。它含有4KB可反復(fù)燒錄及擦除內(nèi)存和128字節(jié)的RAM，有32條可編程控制的I/O線，5個中斷源，指令與MCS-51系列完全兼容。選用它作為核心控制新片，可使電路極大地簡化，而且程序的編寫及固化也相當(dāng)方便、靈活。主要性能：4KB可重編程Flash存儲器；耐久性：1000次寫/擦除；2.7~6V的操作范圍；全靜態(tài)操作：0Hz~24MHz；2極加密程序存儲器；128×8位內(nèi)部RAM；32條可編程I/O引線；2個16位定時器/計數(shù)器；6個中斷源；可編程串行UART通道；直接LED驅(qū)動輸出；片內(nèi)模擬比擬器；低功耗空載和掉電方式。本系統(tǒng)設(shè)計電路圖2所示：圖2單片機電路圖如圖2所示，P0口為LCD的八根數(shù)據(jù)總線，P2.5、P2.6、P2.7三根線為LCD的讀寫控制線和使能端。P3.6、P3.7為存貯器的兩根總線，主要用于數(shù)據(jù)的讀取與存貯。P1口為矩陣鍵盤列線與行線的接口，實現(xiàn)4X4鍵盤，完成相關(guān)的工能操作，比方說，數(shù)字的輸入，功能操作等。XTAL1和XTAL2口接外部晶體振蕩器，保證單片機內(nèi)部各局部有序的工作。P3.0、P3.1口接串行端口，分別作串行數(shù)據(jù)的接收端和發(fā)送端。RST與Vss之間連接一個下拉電阻，與Vcc之間連接一個電容，目的是保證可靠的復(fù)位?！捕虫I盤電路的設(shè)計這里采用的是矩陣鍵盤。如圖3所示：圖3矩陣鍵盤實物圖矩陣鍵盤的實現(xiàn)可采用查詢的方法，也可以采用中斷的方法。4X4的意思即：4根列線，4根行線，列線通上拉電阻接到電源上，因此無按鍵按下時，各列線均為高電平。當(dāng)行線分別輸出低電平時，有健按下，相應(yīng)的列線上會出現(xiàn)低電平。根據(jù)此原理，CPU對整個鍵盤進行掃描。所謂掃描，即CPU不斷輪流對行線置低電平，然后檢查列線輸入狀態(tài)，確定按鍵情況。電路如圖4所示：圖4矩陣鍵盤圖如圖4所示，4X4矩陣鍵盤，一共有16個按鍵，用單片機的P1口，其內(nèi)部有上接電阻，在此可不用，在確定有按鍵按下后，先把H1置為低電平，其它都為高電平，再讀入H5、H6、H7、H8的值。假設(shè)H5為“1〞，其它都為“0〞，那么“F〞按下。依次類推，當(dāng)H8為“1〞，其它都為“0〞，那么“3〞按下。根據(jù)此道理，可判斷，哪個按鍵按下。本設(shè)計就是根據(jù)此，判斷數(shù)據(jù)的輸入和各功能的實現(xiàn)。按鍵“A〞、“B〞、“C〞、“D〞、“E〞、“F〞為功能鍵，其它的為數(shù)字鍵。〔三〕、顯示電路的設(shè)計這里采用的是兩行字符型1602顯示器，下面詳細介紹1602及其使用。1.字符型點陣式LCD液晶顯示屏LCD的應(yīng)用很廣泛，簡單如手表上的液晶顯示屏，儀表儀器上的液晶顯示器或者是電腦筆記本上的液晶顯示器，都使用了LCD。在一般的辦公設(shè)備上也很常見，如機，復(fù)印機，以及一些娛樂器材玩具等也常常見到LCD的足跡。本設(shè)計要介紹的LCD為字符型點陣式LCD模塊〔LiquidCrystalDisplayModule〕簡稱LCM，或者是字符型LCD。字符型液晶顯示模塊是一類專門用于顯示字母，數(shù)字，符號等的點陣式液晶顯示模塊。在顯示器件上的電極圖型設(shè)計，它是由假設(shè)干個5*7或5*11等點陣符位組成。每一個點陣字符位都可以顯示一個字符。點陣字符位之間有一空點距的間隔起到了字符間距和行距的作用。目前市面上常用的有16字*1行，16字*2行，20字*2行和40字*2行等的字符模塊組。這些LCM雖然顯示字數(shù)各不相同，但是都具有相同的輸入輸出界面。本設(shè)計將以WINTECH16*2字符型液晶顯示模塊WM-C1602N為例，詳細介紹字符液晶顯示模塊的應(yīng)用技術(shù)。一般字符LCD模塊的控制器為日本日立新華通訊社的HD44780及其替代集成電路，驅(qū)動器為HD44100及其替代的集成電路。2.LCD液晶顯示屏的內(nèi)部結(jié)構(gòu)液晶顯示模塊WN-C1602N的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分成三局部：LCD挖掘器、LCD驅(qū)動器和LCD顯示裝置。如圖5所示：圖5LCD內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖目前大多數(shù)的LCD液晶顯示器的控制器都有采用一顆型號為HD44780的集成電路作控制器。HD44780是集控制器，驅(qū)動器于一體，專用于字符顯示控制驅(qū)動集成電路。HD44780是字符型液晶顯示控制器的代表電路，HD44780集成電路的特點有：〔1〕HD44780不僅作為控制器而且還具有驅(qū)動40*16點陣液晶像素的能力，并且HD44780的驅(qū)動能力可通過外接驅(qū)動器擴展360列驅(qū)動?！?〕HD44780的顯示緩沖區(qū)及用戶自定義的字符發(fā)生器CGRAM全部內(nèi)藏在芯片內(nèi)?！?〕HD44780具有適用于M6800系列MPU的接口，并且接口數(shù)據(jù)傳輸可為8位數(shù)據(jù)和4位數(shù)據(jù)傳輸兩種方式?！?〕HD44780具有簡單而功能較強的指令集，可實現(xiàn)字符移動，閃爍等顯示功能。由于HD44780的DDRAM容量所限，HD44780可控制的字符高達每行80個字，也就是5*80=400點，HD44780內(nèi)藏有16路行驅(qū)動器和40路列驅(qū)動器，所以HD44780本身就具驅(qū)動有16*40點陣LCD能力〔即單行16個字符或兩行8個字符〕。如果在外部加一HD44100外擴展多40路/列驅(qū)動，那么可驅(qū)動16*2LCD。HD44780內(nèi)藏的字符發(fā)生存儲器〔CGROM〕已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，如表1所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼。比方數(shù)字“1”的代碼是00110001B〔31H〕，又如大寫的英文字母“A〞表1WM-C1602N的CGRAM字符圖形代碼對應(yīng)表3.LCD的應(yīng)用液晶顯示模塊LCD1602在顯示“1〞時，那么只需將ASCII碼31H存入DDRAM即可。顯示時模塊把地址31H中的點陣字符圖形顯示出來，就能看到數(shù)字“1〞了。DDRAM有80bytes空間，共可顯示80個字，地址與實際顯示位置的排列順序跟LCD的型號有關(guān)。1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，如表2所示。其中VSS為地電源，VDD接5V正電源，VL為液晶顯示器比照度調(diào)整端，接正電源時比照度最弱，接地電源時比照度最高，比照度過高時會產(chǎn)生“鬼影〞，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整比照度。RS為存放器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)存放器、低電平時選擇指令存放器。RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。D0-D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。表2LCD1602引腳說明表編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2DataI/O2VDD電源正極10D3DataI/O3VL液晶顯示偏壓信號11D4DataI/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端(H/L)12D5DataI/O5R/W讀/寫選擇端(H/L)13D6DataI/O6E使能信號14D7DataI/O7D0DataI/O15BLA背光源正極8D1DataI/O16BLK背光源正極本設(shè)計電路如圖6所示：圖6LCD1602電路連接圖如圖6所示，有八根數(shù)據(jù)線與單片機的P0口相連，三根讀寫控制線，背光調(diào)節(jié)電位器，可調(diào)節(jié)背光亮度。〔四〕存儲器電路的設(shè)計本設(shè)計采用串行鐵電存貯器FRAM，采用I2C總線工作方式。FRAM鐵電存儲器的核心技術(shù)是美國Ramtron公司研制的鐵電晶體材料。這一特殊材料使得鐵電存儲產(chǎn)品同時擁有隨機存儲器〔RAM〕和非易失性存儲器〔EPROM、E21.鐵電晶體材料的工作原理當(dāng)把電場加載到鐵電晶體材料上，晶陣中的中心原子會沿著電場方向運動，到達穩(wěn)定狀態(tài)，一個狀態(tài)存儲邏輯0，另一個狀態(tài)存儲邏輯1。中心原子在常溫下沒有電場的作用時停留在此狀態(tài)達一百年以上，鐵電存儲器不需要定時刷新，斷電情況下能保存數(shù)據(jù)不變。由于在整個物理過程中沒有任何原子碰撞，鐵電存儲器〔FRAM〕擁有高速讀寫，超低功耗和無限次寫入等特性。2.存儲器的根底知識傳統(tǒng)存儲器有兩大類：易失存儲器〔volatilememory〕和非易失存儲器〔non-volatilememory〕，易失性存儲器像SRAM和DRAM存儲器在沒有電源的情況下都不能保存數(shù)據(jù)，但這種存儲器擁有高性能，存取速度快和無限次的寫入次數(shù)，易用等優(yōu)點。非易失性存儲器像EPROM、E2ROM和FLash能在斷電后保存數(shù)據(jù)不變，但由于所有這些存儲器均起源只讀存儲器〔ROM〕技術(shù)，因此它們都有寫入速度慢，寫入次數(shù)有限和使用時功耗大等缺點。表3是16K位鐵電存儲器〔FRAM〕的性能和16K位E2ROM性能比擬情況，F(xiàn)RAM第一個最明顯的優(yōu)點是：FRAM可以跟隨總線速度寫入，無需任何等候時間，而E2ROM需等幾毫秒〔ms〕才能寫入一下數(shù)據(jù)。FRAM第二大優(yōu)點是幾乎無限次的寫入。E2ROM的寫入次數(shù)是每百萬次〔10的6次方〕，而新一代的鐵電存儲器〔FRAM〕卻是一億億次〔10的6次方〕寫入壽命。FRAM的第三大優(yōu)點是超低功能。E2ROM的慢速和高電流寫入一個字節(jié)令它需要高出FRAM2500倍的能量。表3性能比擬表型號待機電流寫入電流寫入次數(shù)字節(jié)寫入時間整片寫入時間FM2401610UA150US1E1372US47AMSAT24C1618UA3mA1E610MS1.3SST24C16300UA3mA1E610MS1.3S24AA16100UA3mA1E610MS1.3SX24C16150UA3mA1E610MS1.3S3.鐵電存貯器FRAM的應(yīng)用FRAM無限次快速擦寫和非易性的特點，令它的系統(tǒng)工程師可以把現(xiàn)在在電路上別離的SRAM和E2ROM兩種存儲器整合到一個FRAM里，為整個系統(tǒng)節(jié)省了功耗，降低了本錢，減小了體積，同時增加了整個系統(tǒng)的可靠性。典型應(yīng)用包括：儀器儀表、工業(yè)控制、家用電器、復(fù)印機、打印機、機頂盒、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、游戲機、計算機等等。4.I2C總線知識該存貯器采用I2C總線方式工作，在軟件操作時，就得用I2C總線方式進行讀寫。I2C總線是由PHILIPS公司創(chuàng)造的一種高性能芯片間串行同步傳輸總線。與SPI、MicroWire接口不同，它僅僅需要兩根信號線〔串行數(shù)據(jù)線SDA和串行時鐘線SCL〕，就實現(xiàn)了完善的雙工同步數(shù)據(jù)傳送，能夠極其方便地構(gòu)成多機系統(tǒng)和外圍器件擴展系統(tǒng)。鑒于I2C總線的眾多功能優(yōu)越性，目前，以PHILIPS公司為主的許多著名半導(dǎo)體制造公司，紛紛研制出了大量的種類繁多的〔已經(jīng)達數(shù)百種型號〕帶有I2C總線硬件接口的單片機、通用外圍器件，例如RAM、EEPROM、NVRAM、I/O、ADC、DAC、日歷時鐘RTC、LED驅(qū)動器、LCD驅(qū)動器、溫度傳感器等等。另外，還開發(fā)了面向一些特殊應(yīng)用系統(tǒng)中專用配套的I2本設(shè)計電路如圖7：圖7存儲器電路圖如圖7所示，電路用24C64存貯器，A0、A1、A2為地址選擇端，主要作用是用于級連，在總線上掛接多個這樣的存貯器時使用，VSS為接地端，VCC為電源正極連接端，WP為寫保護控制端，SCL、SDA分別為I2C總線的串行時鐘連接端和串行數(shù)據(jù)連接端，數(shù)據(jù)的寫入與讀出就是通過這個端兩個端操作的，同時電路中在這兩個端口加了兩只上接電阻，作用是由于存貯器內(nèi)部是采用開漏輸出的?！参濉炒型ㄐ沤涌陔娐返脑O(shè)計串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過使用和開展，目前已經(jīng)有幾種。但都是在RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的根底上經(jīng)過改良而形成的。RS-323C標(biāo)準(zhǔn)是美國EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會〕與BELL等公司一起開發(fā)的1969年公布的通信協(xié)議。它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在0～20000b/s范圍內(nèi)的通信。這個標(biāo)準(zhǔn)對串行通信接口的有關(guān)問題，如信號線功能、電器特性都作了明確規(guī)定。由于通行設(shè)備廠商都生產(chǎn)與RS-232C制式兼容的通信設(shè)備，因此，它作為一種標(biāo)準(zhǔn)，目前已在微機通信接口中廣泛采用。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)〔協(xié)議〕的全稱是EIA-RS-232C標(biāo)準(zhǔn)，其中EIA(ElectronicIndustryAssociation)代表美國電子工業(yè)協(xié)會，RS〔ecommededstandard〕代表推薦標(biāo)準(zhǔn)，232是標(biāo)識號，C代表RS232的最新一次修改〔1969〕，在這之前，有RS232B、RS232A。。它規(guī)定連接電纜和機械、電氣特性、信號功能及傳送過程。常用物理標(biāo)準(zhǔn)還有有EIA�RS-232-C、EIA�RS-422-A、EIA�RS-423A、EIA�RS-485。這里只介紹EIA�RS-232-C〔簡稱232，RS232〕。例如，目前在IBMPC機上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。RS-232C電氣特性RS-232C標(biāo)準(zhǔn)〔協(xié)議〕的全稱是EIA-RS-232C標(biāo)準(zhǔn)，其中EIA(ElectronicIndustryAssociation)代表美國電子工業(yè)協(xié)會，RS〔ecommededstandard〕代表推薦標(biāo)準(zhǔn)，232是標(biāo)識號，C代表RS232的最新一次修改〔1969〕，在這之前，有RS232B、RS232A。。它規(guī)定連接電纜和機械、電氣特性、信號功能及傳送過程。常用物理標(biāo)準(zhǔn)還有有EIA�RS-232-C、EIA�RS-422-A、EIA�RS-423A、EIA�RS-485。這里只介紹EIA�RS-232-C〔簡稱232，RS232〕。例如，目前在IBMPC機上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。EIA-RS-232C對電器特性、邏輯電平和各種信號線功能都作了規(guī)定，如下：〔1〕在TxD和RxD上，邏輯1(MARK)=-3V～-15V；〔2〕邏輯0(SPACE)=+3～＋15V；〔3〕在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上；〔4〕信號有效〔接通，ON狀態(tài)，正電壓〕＝+3V～+15V；〔5〕信號無效〔斷開，OFF狀態(tài)，負電壓〕=-3V～-15V。以上規(guī)定說明了RS-323C標(biāo)準(zhǔn)對邏輯電平的定義。對于數(shù)據(jù)〔信息碼〕：邏輯“1〞〔傳號〕的電平低于-3V，邏輯“0〞〔空號〕的電平告語+3V；對于控制信號；接通狀態(tài)〔ON〕即信號有效的電平高于+3V，斷開狀態(tài)(OFF)即信號無效的電平低于-3V，也就是當(dāng)傳輸電平的絕對值大于3V時，電路可以有效地檢查出來，介于-3～+3V之間的電壓無意義，低于-15V或高于+15V的電壓也認為無意義，因此，應(yīng)保證電平在±(3～15)V之間。2.連接器的機械特性：連接器：由于RS-232C并未定義連接器的物理特性，因此，出現(xiàn)了DB-25、DB-15和DB-9各種類型的連接器，其引腳的定義也各不相同。下面分別介紹兩種連接器?！?〕DB-25：PC和XT機采用DB-25型連接DB-25連接器定義了25根信號線，分為4組：①異步通信的9個電壓信號〔含信號地SG〕2，3，4，5，6，7，8，20，22；②20mA電流環(huán)信號9個〔12，13，14，15，16，17，19,23，24〕；③空6個〔9，10，11，18，21，25〕；④保護地〔PE〕1個，作為設(shè)備接地端〔1腳〕。〔2〕DB-9連接器：在AT機及以后，不支持20mA電流環(huán)接口，使用DB-9連接器，作為提供多功能I/O卡或主板上COM1和COM2兩個串行接口的連接器。它只提供異步通信的9個信號。DB-25型連接器的引腳分配與DB-25型引腳信號完全不同。因此，假設(shè)與配接DB-25型連接器的DCE設(shè)備連接，必須使用專門的電纜線。電纜長度：在通信速率低于20kb/s時，RS-232C所直接連接的最大物理距離為15m〔50英尺〕。最大直接傳輸距離說明：RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，假設(shè)不使用MODEM，在碼元畸變小于4%的情況下，DTE和DCE之間最大傳輸距離為15m〔50英尺〕。可見這個最大的距離是在碼元畸變小于4%的前提下給出的。為了保證碼元畸變小于4%的要求，接口標(biāo)準(zhǔn)在電氣特性中規(guī)定，驅(qū)動器的負載電容應(yīng)小于2500pF。3.RS-232C的接口信號RS-232C規(guī)標(biāo)準(zhǔn)接口有25條線，4條數(shù)據(jù)線、11條控制線、3條定時線、7條備用和未定義線。在本設(shè)計中電路連接圖如圖8所示：圖8串行通信口連接圖如圖8所示，MAX232中電平轉(zhuǎn)換芯片。將差分電平，轉(zhuǎn)換成單片機等可識別的TTL電平，電路中RXD、TXD兩根線分別和單片機相連P3口的串行通訊口相連，RXD為數(shù)據(jù)據(jù)接收端，單片機通過這個端口讀取PC機等送來的信號，TXD為數(shù)據(jù)發(fā)送端口，主要向PC等設(shè)備發(fā)送信號。圖右邊還有一個9針串行通信口，主要和PC機相連。四、系統(tǒng)軟件程序設(shè)計本設(shè)計程序共分成五個局部：鍵盤處理程序、LCD顯示程序、單片機內(nèi)部數(shù)據(jù)處程序、存貯程序、串口和PC機通信程序。〔一〕單片機內(nèi)部數(shù)據(jù)處理程序單片機內(nèi)部數(shù)據(jù)處理程序，即是系統(tǒng)的主程序。當(dāng)插上電源后，單片機對系統(tǒng)進行一系列的初始化，包括LCD顯示初始化，串口初始化和菜單的初始化，以及判斷有無按鍵按下，并做出相應(yīng)的處理。主程序流程圖如圖9：圖9主程序流程圖〔二〕鍵盤處理程序鍵盤處理程序，主要作用就是通過用戶的按鍵識別，判斷當(dāng)前的系統(tǒng)任務(wù)，通過前面的硬件分析，采用4X4矩陣，一共十六組狀態(tài)。一方面是數(shù)字的輸入輸出，另一方面的一系列的功能操作。經(jīng)過鍵盤掃描程序掃描是否有按鍵按下，如果有再判斷是數(shù)字鍵還是功能鍵，并做出相應(yīng)的處理；如果沒有那么返回繼續(xù)檢查有克按鍵按下。鍵盤處理程序流程圖如圖10所示。圖10鍵盤處理程序流程圖〔三〕LCD液晶顯示程序LCD處理程序，完成信息的顯示，包括商品號，單價，數(shù)量，總計金額等這些資料。LCD根據(jù)鍵盤處理程序中按鍵的性質(zhì)〔數(shù)字鍵還是功能鍵〕來操作。流程圖如圖11圖11LCD顯示流程圖〔四〕串口通信程序串口通信程序，完成將完交的數(shù)量，以及總金額，賣出與進入的商品告知PC機完成匯總。流程圖如圖12：圖12串口通信流程圖〔五〕存儲器程序存貯器程序，完成對24C64的數(shù)據(jù)讀取與寫入，同時要有掉電保存的功能。流程圖如圖13：圖13存儲器流程圖五、設(shè)計總結(jié)本系統(tǒng)的制作，性能和效果都比擬好，通過鍵盤有操作，LCD直觀的顯示，和串口的通信及信息的存貯都能到達設(shè)計的要求，實現(xiàn)超市簡易的收款工作。本設(shè)計的本錢較低，操作簡單。但是，本設(shè)計也存在上些缺乏，比方LCD字符型液晶顯示器不帶有中文字庫，不能顯示中文，這樣顯示的內(nèi)容不是很直觀。再如，系統(tǒng)沒有留出打印口，不能打印出憑條等等。不過，在本設(shè)計的根底上很容易通過改善設(shè)備，對系統(tǒng)進行升級，使功能更齊全，設(shè)計更完美。通過這次的畢業(yè)設(shè)計，我體會到應(yīng)該掌握豐富的理論知識，理論知識是設(shè)計的前提。但同時又決不能局限于理論。在設(shè)計過程中，深深感受到自己在對一些器件的了解上，還存在很大差距，對他們的功能，參數(shù)都不是太熟悉。但是通過這次理論與實際的結(jié)合之后，認識比以前有不少提高。六、致謝本畢業(yè)設(shè)計，在設(shè)計過程中，從理論到實踐，從畫框圖，到具體電路，從學(xué)習(xí)認識元器件，到最后完成一個系統(tǒng)，從中學(xué)習(xí)了許多新的專業(yè)知識，同時也學(xué)會了許多社會人文知識。在此，對我畢業(yè)設(shè)計提拱指導(dǎo)幫助的所有老師，表示是忠心的感謝，對在設(shè)計過程中遇到困難時，得到同仁們幫助的朋友、同學(xué)，表示誠摯的謝意！真誠感謝成都學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)和老師，感謝電信教研室的各位老師，他們在我平常的學(xué)習(xí)與日常生活中，給了我許多關(guān)心與幫助。在此我表示深深的感謝！附錄附錄一硬件原理圖附錄二硬件PCB圖附錄三原程序代碼1、主程序代碼#include<regx52.h>unsignedcharw,cc=0;unsignedcharstr[16]={0}; //液晶顯示顯存#include"lcd.h" //包含液晶顯示器的一些操作函數(shù)#include"iic.h" /24C64的讀寫函數(shù)#include"urat.h" //串行口的操作函數(shù)#include"manage.h" //按鍵功能函數(shù)#include"key4.h"http://按鍵檢測和鍵值讀取函數(shù)//bitw24c64,r24c64;voidmain(){initlcd(); //初始LCDiniturat();//初始串口menu(); //初始菜單 //inorder(0xc0);//indata(0x38); //測試LCD第二行是否顯示while(1){ key1();if(w!=0)//如果有鍵按下那么讀鍵值key2(w);//讀鍵值} }/********************************結(jié)束************************************/2、鍵盤代碼unsignedcharw1,w2;voidkey1(void){P1=0x0f;w1=P1&0x0f;if(w1!=0x0f)//按鍵{ delay(100); if(w1!=0x0f) //再一次檢測按鍵 {P1=0xf0;w2=P1&0xf0;w=(w1|w2); }}elsew=0; //未按鍵}////unsignedcharvoidkey2(unsignedcharj){unsignedchari;switch(j) { //以下為數(shù)字鍵 case0x77:i=0x30;indata(i);str[cc++]=0;break;case0x7b:i=0x31;indata(i);str[cc++]=1;break; case0x7d:i=0x32;indata(i);str[cc++]=2;break;case0x7e:i=0x33;indata(i);str[cc++]=3;break;case0xb7:i=0x34;indata(i);str[cc++]=4;break;case0xbb:i=0x35;indata(i);str[cc++]=5;break;case0xbd:i=0x36;indata(i);str[cc++]=6;break;case0xbe:i=0x37;indata(i);str[cc++]=7;break;case0xd7:i=0x38;indata(i);str[cc++]=8;break;case0xdb:i=0x39;indata(i);str[cc++]=9;break; //以下為功能鍵 case0xDD:manage_key1();i=0;break; //A寫24C64case0xDE:manage_key2();i=0;break; //B讀24C64case0xE7:manage_key3();i=0;break; //C串行通訊，發(fā)送數(shù)據(jù) case0xeb:manage_key4();i=0;break; //D串行通訊，接受數(shù)據(jù)case0xED:manage_key5();i=0;break; //E顯示計算結(jié)果case0xEE:manage_key6();i=0;//f清屏} while(1) //等待按鍵的釋放 { key1(); if(w1==0x0f){ delay(10); if(w1==0x0f) break;} } }/********************************結(jié)束************************************/3、液晶顯示器代碼#include<intrins.h>#define RS P2_5 //定義LCD控制口#define RW P2_6#define E P2_7#define XSP0voidbusy(void) //檢查忙信號{_nop_();do{XS=0xff;RS=0;RW=1;E=0;_nop_();E=1;}while(P0_7); }voidinorder(unsignedcharorder) //寫命令{XS=order;RS=0;RW=0;E=0; busy();E=1; }voidindata(unsignedchardatar) //寫數(shù)據(jù){ XS=datar;RS=1;RW=0; E=0; busy(); E=1;}voidinitlcd(void){ inorder(0x01);inorder(0X38); //8位2行5X7點陣inorder(0X0f);//顯示器開，光標(biāo)開，閃爍開inorder(0X06); //文字不動，光標(biāo)自動右移 inorder(0x01);//清顯示}//=================顯示處理程序=========================voidxianshi(void){unsignedlongx,y,z,sum; x=(str[0]*100+str[1]*10+str[2]); //得到“貨號〞 y=(str[3]*1000+str[4]*100+str[5]*10+str[6]); //得到“單價〞值〔3位數(shù)〕z=(str[7]*100+str[8]*10+str[9]); //得到“數(shù)量〞值〔3位數(shù)〕 sum=y*z; //總價==單價*數(shù)量 str[10]=sum/100000; //十萬位 str[11]=(sum%100000)/10000; //萬位 str[12]=((sum%100000)%10000)/1000; //千位 str[13]=(((sum%100000)%10000)%1000)/100; //百位 str[14]=((((sum%100000)%10000)%1000)%100)/10; //十位 str[15]=((((sum%100000)%10000)%1000)%100)%10; //個位}/*****************菜單顯示**************************///在第一行顯示NO.priceamountsum(￥〕voidmenu(void){inorder(0x80); //光標(biāo)指向LCD第二行首地址 indata(0x4e); //NO. indata(0x4f); indata(0x20); //空格 indata(0x44); //price indata(0x4A); indata(0x20); //空格 indata(0x20); //空格 indata(0x53); //amount indata(0x4C); indata(0x20); //空格 indata(0x53); //Sum(￥) indata(0x75); indata(0x6D); indata(0x28); indata(0x5C); indata(0x29); inorder(0xc0); //光標(biāo)指向LCD第二行首地址} /********************************結(jié)束************************************/4、串行口程序代碼#defineucharunsignedcharvoidinitial();voidsendd();voidreceived();/*****************串行口初始化*************/voidiniturat(void){TMOD=0x20;TL1=0xe8;TH1=0xe8;SCON=0x50;TR1=1;}/****************發(fā)送數(shù)據(jù)******************/voidsendd(){uchari;for(i=0;i<16;i++){TI=0;SBUF=str[i];while(TI==0);} }/****************接收數(shù)據(jù)**********************/voidreceived(){ uchari;// while((i=SBUF)!=0x01);//RI=0;while(RI==0);for(i=0;i<16;i++){RI=0;str[i]=SBUF;while(RI==0);} }/********************************結(jié)束************************************/5、24C64的讀寫程序代碼#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#definesdaP3_6 //定義SDA口#definesclP3_7 //定義SCL口//voiddelay(uchara) //24C64和其他一些地方需要的延時函{ ucharb,c; for(b=0;b<a;b++)for(c=0;c<225;c++);}//voidstart(void) //開始總線的活動{ sda=1; scl=1; _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); sda=0; _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}//voidstop(void) //停止總線活動，器件進入低功耗狀態(tài){ sda=0; _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); scl=1; _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); sda=1; _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}//voidack(void) //應(yīng)答信號{ sda=0; _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); scl=1; _nop_(