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一、系统整体设计方案

本系统以 51 系列单片机（如 STC89C52RC）为核心，搭建自动超市收银机电子控制仿真系统，旨在模拟超市收银的商品扫描、金额计算、支付处理及小票生成等核心功能，满足低成本、高仿真度的设计需求。系统遵循 “功能模块化、操作简易化” 原则，划分为四大核心模块：商品信息采集模块、单片机控制模块、人机交互模块及数据显示与存储模块。
商品信息采集模块通过仿真条形码扫描模块实现，该模块可模拟读取商品条形码信息，并将商品编号传输至单片机。单片机控制模块作为系统核心，负责接收商品编号后，从存储的商品数据库中调取对应商品的单价、名称等信息，完成金额累加、找零计算等逻辑运算，同时协调各模块的工作时序。
人机交互模块包含按键输入与小票打印仿真两部分，按键用于实现结算、支付方式选择（如现金、扫码）、取消操作等功能；小票打印仿真通过与单片机连接的显示模块，模拟输出购物清单，包含商品名称、单价、数量、总金额、支付金额及找零等信息。数据显示模块采用 LCD1602 显示屏，实时显示当前扫描商品信息、累计金额及操作提示，确保操作人员清晰掌握收银流程。

二、系统硬件设计

系统硬件围绕 51 单片机搭建，各模块元器件选型以低成本、高稳定性为原则，适配仿真系统需求。商品信息采集模块选用仿真条形码传感器，通过串口与单片机连接，无需实际扫描硬件，可通过软件模拟输入商品编号，简化硬件结构，同时满足信息传输的实时性，编号传输响应时间小于 100ms，确保收银流程顺畅。
人机交互模块中，按键输入部分采用 4×4 矩阵键盘，共 16 个按键，分别对应数字键（用于手动输入商品编号）、功能键（结算、取消、支付选择），矩阵键盘通过单片机 IO 口连接，采用逐行扫描法识别按键指令，相比独立按键节省 IO 口资源，且按键防抖处理通过软件延时与硬件电容滤波结合实现，避免误操作。小票打印仿真模块无需实际打印机，通过将购物数据传输至 LCD12864 显示屏，以文本形式模拟小票内容，显示屏与单片机通过并行接口连接，数据传输速率高，可快速刷新小票信息。
数据显示模块采用 LCD1602 显示屏，其工作电压为 5V，与单片机供电一致，通过 8 位数据总线与 4 位控制总线连接，可同时显示两行字符，每行 16 个，能清晰呈现商品单价、累计金额等关键信息。此外，系统设置 5V 稳压电源模块，为单片机、显示屏、按键等模块供电，电源输入端并联 1000μF 电容滤波，确保供电稳定，避免电压波动影响系统运行。

三、系统软件设计

系统软件基于 Keil C51 开发环境编写，采用模块化编程思想，分为主程序、商品信息处理子程序、人机交互子程序及显示与打印仿真子程序，各模块通过函数调用实现协同，提升代码可维护性与移植性。
主程序负责系统初始化与流程调度，初始化阶段完成单片机 IO 口、LCD 显示屏、串口通信的参数配置，建立商品信息数据库（存储商品编号、名称、单价等数据，采用数组形式存储，支持最多 100 种商品信息），并设置定时器中断用于按键防抖与数据刷新。初始化完成后，主程序进入循环状态，实时检测商品信息采集模块的输入信号，若接收到商品编号，则调用商品信息处理子程序；若检测到按键操作，则调用对应的人机交互子程序。
商品信息处理子程序是核心功能模块，接收商品编号后，通过遍历商品数据库数组，匹配对应的商品信息，将单价累加到总金额变量中，并更新 LCD1602 显示屏的累计金额显示。当接收到结算按键指令时，子程序计算总金额，等待支付金额输入后，自动计算找零金额，并将购物数据（商品列表、总金额、找零等）传输至小票打印仿真子程序。
人机交互子程序包含按键处理与小票仿真两部分，按键处理子程序通过扫描矩阵键盘，识别按键类型并执行对应操作，如数字键输入时存储商品编号，结算键触发金额计算，支付键确认支付方式并生成小票数据；小票打印仿真子程序接收购物数据后，控制 LCD12864 显示屏按格式显示小票内容，每行显示一项信息，显示完成后等待下一操作指令。显示子程序则实时更新 LCD1602 内容，确保商品信息、金额数据与操作提示同步刷新，提升用户操作体验。

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