【正文】 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(jì)，是最合適不過。 因此，結(jié)合上述方案，在本設(shè)計(jì)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(jì)中主要起到基本商品信息的存儲，和最后商品的出入信息的存貯。完成這一項(xiàng)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(jì)的 數(shù)據(jù)是不斷變化的，因此這種方案不可取。 4 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(diǎn)。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(jì)的 單片機(jī)也不容易實(shí)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總線進(jìn)行操作，因此需用的單片機(jī)端口較少，站用 CPU 資源較少，同時價格也不貴，美中不足之處就是存貯容量沒有海量存貯器大。 根據(jù)上述三種方案，兼顧價格、容量和可操作性，本設(shè)計(jì) 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)過使用和發(fā)展，目前已經(jīng)有幾種。但都是在 RS232 標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進(jìn)而形成的。所以，以 RS232C 為主來討論。 RS323C 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～ 20210b/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 RS232C 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(jī)通信接口中廣泛采用。 這里使用 RS232C。 三 、 系統(tǒng) 硬件電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)由五部分組成：單片機(jī)、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(xì)討論這幾部分電路的設(shè)計(jì)過程。 （一） 單片機(jī)及其外圍電路設(shè)計(jì) 微 處理電路采用 AEMEL 公司的單片機(jī)，價格便宜、功能齊全、可靠性高、使用普遍。 AT89C51 單片機(jī)是 ATMEL 公司 8 位單片機(jī)系列產(chǎn)品之一，是一種 40引腳雙列直插式芯片。 AT89C51 有 4K FLASH； 128 字節(jié) RAM； 32 條 I/O 引線；2 個 16 位定時器 /計(jì)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(jì)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(jì)數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉點(diǎn)方式保 持 RAM 內(nèi)容，但振蕩 5 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 MCS51 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； ~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(jì)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)模擬比較器；低功耗空載和掉電方式。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路圖 2 所示 ： 圖 2 單片機(jī)電路 圖 如圖 2 所示 ， P0 口為 LCD 的八根數(shù)據(jù)總線 ， 、 、 三根線為 LCD的讀寫控制線和使能端。 、 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(shí)現(xiàn) 4X4 鍵盤，完成相關(guān)的工能操作，比如說，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(jī)內(nèi)部各部分有序的工作。 、 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。 （二） 鍵盤電路的設(shè)計(jì) 這里采用的是矩陣鍵盤。如圖 3 所示： 6 圖 3矩陣鍵盤實(shí)物圖 矩陣鍵盤的實(shí)現(xiàn)可采用查詢的辦法，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(jìn)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(jī)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 H H H H8 的值。若 H5 為“ 1”，其它都為“ 0”，則“ F”按下。依次類推，當(dāng) H8 為“ 1”，其它都為“ 0”，則“ 3”按下。根據(jù)此道理，可判斷，哪個按鍵按下。本設(shè)計(jì)就是根據(jù)此，判斷數(shù)據(jù)的輸入和各功能的實(shí)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(jì) 這里采用的是兩行字符型 1602 顯示器，下面詳細(xì)介紹 1602 及其使用。 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 7 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，如傳真機(jī)，復(fù)印機(jī)，以及一些娛樂器材玩具等也常常見到 LCD 的足跡。 本設(shè)計(jì)要介紹的 LCD 為字符型點(diǎn)陣式 LCD 模塊（ Liquid Crystal Display Module）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(diǎn)陣式液晶顯示模塊。在顯示器件上的電極圖型設(shè)計(jì)，它是由若干個 5*7 或 5*11 等點(diǎn)陣符位組成。每一個點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個字符。點(diǎn)陣字符位之間有一空點(diǎn)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?jǐn)?shù)各不相同，但是都具有相同的輸入輸出界面。本設(shè)計(jì)將以 WINTECH 16*2 字符型液晶顯示模塊WMC1602N 為例，詳細(xì)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 WNC1602N 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分成三部分： LCD 挖掘器、 LCD驅(qū)動器和 LCD 顯示裝置。如圖 5 所示： 圖 5 LCD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(diǎn) 有： （ 1） HD44780 不僅作為控制器而且還具有驅(qū)動 40*16 點(diǎn)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(kuò)展 360 列驅(qū)動。 （ 2） 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 8 在芯片內(nèi)。 （ 3） 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。 （ 4） HD44780 具有簡單而功能較強(qiáng)的指令集，可實(shí)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(dá)每行 80個字，也就是 5*80=400 點(diǎn)， 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(diǎn)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(kuò)展多 40 路 /列驅(qū)動，則可驅(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(diǎn)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。比如數(shù)字 “ 1” 的代碼是00110001B（ 31H），又如大寫的英文字母 “ A” 代 碼是 01000001B（ 41H）。 表 1 WMC1602N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，則只需將 ASCII 碼 31H 存入 DDRAM 即可。 顯示時模塊把地址 31H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，就能看到數(shù)字 “1” 了。 9 DDRAM 有 80bytes 空間，共可顯示 80個字，地址與實(shí)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 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接 地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度。 RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。RW為讀寫信號線，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)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。 D0D7為 8位雙向數(shù)據(jù)線。 表 2 LCD1602 引腳說明 表 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 Data I/O 2 VDD 電源正極 10 D3 Data I/O 3 VL 液晶顯示偏壓信號 11 D4 Data I/O 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇端 (H/L) 12 D5 Data I/O 5 R/W 讀 /寫選擇端 (H/L) 13 D6 Data I/O 6 E 使能信號 14 D7 Data I/O 7 D0 Data I/O 15 BLA 背光源正極 8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源正極 本設(shè)計(jì)電路如圖 6所示： 圖 6 LCD1602電路 連接圖 如圖 6 所示，有八根數(shù)據(jù)線與單片機(jī)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。 10 （四） 存儲器電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)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(jī)存儲器（ RAM）和非易失性存儲器（ EPROM、 E2ROM、FLash）的特性。 1. 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(yùn)動，達(dá)到穩(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(dá)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. 存儲器的基礎(chǔ)知識 傳統(tǒng)存儲器有兩大類：易失存儲器（ volatile memory）和非易失存儲器（ nonvolatile memory），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(diǎn)。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(diǎn)。 表 3 是 16K 位鐵電存儲器（ FRAM）的性能和 16K 位 E2ROM 性能比較情況，F(xiàn)RAM 第一個最明顯的優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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 性能比較 表 型號 待機(jī)電流 寫