超市收银机-设计说明书
编号：
CP-51-2021-008-LW
设计摘要：
为了帮助商家在低成本投入下更快的收银、更好的管理库存，设计了一种嵌入式超市收银控制系统。系统根据商家的需求和业务流程，从客户的角度出发，首先分析了收银系统的具体功能，然后对系统的整体框架进行了详细设计，控制器以C52单片机为核心，搭建了Keil5的嵌入式开发平台，实现了前台收银和后台数据存储的功能。
系统硬件通过扫码枪或键盘录入条码信息记录消费情况，条码信息输入单片机后，单片机通过匹配条码与商品价格完成商品计数计价，商品销售信息录入后，按下确认按钮可控制四相步进电机正反转模拟开关收银柜入账，随即LED灯亮模拟小票打印提示，同时系统比对商品库存，通过LCD显示屏显示交易和库存信息。系统软件根据功能流程图，完成了主程序、矩阵键盘、显示屏、电机驱动和商品处理等程序的编写烧录。
系统接近现实生活中的收银场景，首先按照正常逻辑收银，实现扫码记录商品信息、结账、查询库存等功能，接着充分考虑了安全性、易用性等功能，最后经过测试，系统工作正常，工作流程符合超市的收银顺序，有一定的实用价值。
关键词：嵌入式；收银系统；单片机
字数：24000+
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内容预览：
目 录
绪 论
1 系统功能与需求分析
1.1 系统可行性分析
1.2 收银系统设计目标
1.3 系统操作流程分析
1.4 系统性能分析
1.5 小结
2 硬件方案选型
2.1 主控芯片选型
2.1.1 STM32F103C8T6
2.1.2 MSP430系列芯片
2.1.3 STC89C52芯片
2.1.3 主控芯片参数比较
2.2 条码输入硬件的选择
2.2.1图像识别条码
2.2.2 MJ-2090型扫码枪
2.2.3按键输入条码序列
2.2.4 条形码输入方案比较
2.3 显示方案的选择
2.3.1 0.96寸OLED
2.3.2数码管显示
2.3.3 LCD12864
2.3.4 显示方案比较
2.4收银柜的电机选择
2.4.1 四相步进电机
2.4.2 直流伺服电机
2.4.3 数码舵机
2.4.3 电机方案比较
2.5 电机驱动选择
2.5.1 L298N模块驱动电路
2.5.2 TB6612FNG模块
2.5.3 ULN2003
2.5.4 驱动方案比较
2.6其他硬件参数
2.7小结
3 系统硬件设计
3.1 中控电路设计
3.2 输入电路设计
3.3 输出电路设计
3.4 小结
4 系统软件设计
4.1 软件平台搭建
4.2 主程序设计
4.3 按键程序设计
4.3.1 按键功能程序设计
4.3.2 矩阵键盘扫描程序设计
4.4 商品处理程序设计
4.4.1 数据存储结构设计
4.4.2 数据处理逻辑
4.4.3 安全处理说明
4.5 显示屏程序设计
4.6 电机控制程序设计
4.8 小结
5 系统测试
5.1 系统功能测试
5.1.1 商品信息录入
5.1.2 商品条码信息输入
5.1.3 结账
5.1.4 库存查询
5.2 其他指标测试
5.1.1 安全性测试
5.1.2 易用性测试
5.3 小结
结 论
参考文献
致 谢
附录
绪 论
随着经济的稳步发展，人们的生活水平得到了显著的改善，大家的消费水平都得到了较大的改善[1]。而其中一个显著的表现就是大小型商超，例如大型齐全的沃尔玛、家乐福和小型精品的7-11、罗森、全家等商超便利店的数量呈爆炸式增长，这也反映了人民的生活质量在提升，消费能力不可小觑。
收银管理系统，是指通过自动读取设备（如收银机）在销售商品时直接读取商品销售信息（如商品名称、单价、交易数量、交易时间等），并通过通讯网络和计算机系统传送至有关部门进行分析加工以提高经营效率的系统，它是保障店铺正常运营不可缺少的现代收银的基本工具，目前广泛应用于各个行业[2-3]。世界上的第一款收款机原型是美国的利迪兄弟于1879年为了记录营业备忘录同时防止操作人员的不轨而发明的。进入上世纪六十年代后期，随着电子制造技术的飞跃式发展，日本发明了一款具有跨时代意义的电子收银机（ECR）[4]。而进入了80年代中期，才出现了人们所熟知的POS收银机，它被称作是历史上第三代收银机[5]。收银管理系统基于数据库技术，为商铺管理人员提供商品流水信息，作为其决策信息支持[6]，并且该管理系统减少了传统的手工操作，从而提高了超市的收银效率，可满足高峰期的运营流量。
本文所研究的收银系统是为了满足商超、便利店的收银运营而设计的，特别是为了以节约成本为目标的中小型店铺。该控制系统管理了店铺的商品基本信息，例如商品名称、商品条码以及商品库存等。该控制系统同时可以进行商品的条码扫描、商品计数与计价等功能，并且还可以对收银框的开关进行控制，该控制系统在满足商家便利性的同时也实现了一定程度下的支付安全。
由于本文主要研究的工作是为了弥补当前市场中许多小店铺，例如小型商超、便利店、百货店，没有收银管理系统的痛点，设计一种嵌入式系统的收银管理系统，该系统为离线状态，可以独立完成常规收银管理系统中的商品的条码扫描、扫码出错时的手动条码的录入、商品的统计计价、收银柜的自动开关模拟、小票打印的LED等信号模拟和相关信息的显示等功能。
本文的主要研究工作有以下几点：
①以超市收银系统为研究设计对象，对现有超市流行收银控制系统设计的发展现状进行分析和研究。采用面向对象分析方法，考虑商家的功能性需求，对本系统的所需要的功能进行可信性分析。
②结合以上需求，使用C52及其可连接的扩展电路制作一个简易收银机控制系统硬件电路。该控制系统硬件部分的设计应该包括单片机主电路的设计、外围电路的设计与连接，这就涉及单片机接口与扩展以及数字电路基础，模拟电路基础等内容，该硬件电路为表明其正确性与合理性。
③根据硬件电路的IO口以及各个元器件的用户手册与示例程序设计整个系统的软件部分，包含一个主程序和若干功能子程序。该部分软件的设计利用AD软件设计排版系统的硬件电路上烧录程序测试与调试。
3.研究意义
我国超市收银管理系统在实体店中的应用相对来说起步较晚，并且受制于成本，，主要集中在大型连锁超市，小型超市并没有得到普及[7]。但是随着计算机技术的普及，餐饮行业逐步引入了收银管理系统[8]。而相比较于大型连锁超市，餐饮行业有着商品种类比较集中的特点，对收银系统的功能需求也比较单一，所以功能简单的收银管理系统也就能够满足其需求。
近年来，便携的收银管理系统仍然集中在餐饮、小商铺，原因在于小店铺的商品种类相对集中，小型系统便于管理与操作；大型的固定收银系统仍然存在于大中型商铺、连锁超市等，原因在于大型店铺的商品种类繁多，较为分散，交易量大，大型系统有更好的处理能力与管理协调能力。所以不同的收银管理系统适合不同的店铺，这样才能更加高效的运作一个店铺。
本文设计的基于单片机的超市收银控制系统，属于小型离线式收银设备，在小型商店的收银过程中，系统所带来的省钱、方便、快捷等，将起到不小的作用。
4.本文主要内容
本文将从系统应用的背景和它的研究意义下手，分析系统用户的需求，设计相应的功能，分析并完成系统的硬件选型、硬件设计、软件设计和硬件测试等内容：
（1）第一章从系统的设计可行性方向入手，考虑了该系统潜在的目标市场需求，以及该系统制作的可行性和大致制作方案与设计难点。从商家以及开发人员的角度分析与论证了本系统设计的可能性和设计方向。
（2）第二章主要根据系统的需求，选择了所需功能的硬件与电路，为后续电路硬件的设计提供了坚实的基础。
（3）第三章对系统的各个硬件部分进行设计，包含了系统电路的三个部分，中控电路、输入电路与输出电路，为后续软件编程提供了根据。
（4）在第四章中，了解了各个模块的编程流程，设计了各个模块的流程图，根据硬件连接电路编写了每个模块的程序。
（5）第五章中使用Altium Designer软件进行实物系统制作，并按照正常的使用收银系统的顺序进行实验验证。
