基于单片机的条形码数据采集系统

基于单片机的条形码数据采集系统

摘要:条码技术是自动识别技术中最成熟,也是应用最广泛和最成功的技术。条码技术为快速准确的数据采集、数据录入提供了有效、可靠的手段,它与计算机、网络通讯等一起构成了现代商业自动化的基础,条码符号制作容易,扫描操作简单易行,信息采集速度快采集信息量大设备结构简单,成本低廉等优点,已广泛应用于许多领域[1 ] .

关键词:单片机;条形码;无线传输;扫描器；数据采集

正文：

条形码(barcode)是将宽度不等的多个黑条和空白，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符。常见的条形码是由反射率相差很大的黑条（简称条）和白条（简称空）排成的平行线图案。条形码可以标出物品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期、图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等许多信息，因而在商品流通、图书管理、邮政管理、银行系统等许多领域都得到广泛的应用[6].

一、条形码数据采集的实现

1. 1 扫描器内部结构和工作原理

条形码扫描内部结构主要由以下部分组成:光电扫描电路、放大整形电路、译码接口电路等,如图1 所示. 条形码扫描器光源发出的光线经凸透镜1 ,照射到条形码,反射光经透镜2 聚焦照射到光电转换器上,通过放大整形电路转换成相应的0 ,1 数字信号,译码电路按照相应的编码原则将其转换成对应的数字、字符息,通过接口电路送给计算机进行数据处理与管理,完成条形码辨读的过程[2].

图1 条形码扫描器模块结构

1. 2 条码扫描器与单片机的接口设计

目前,条形码扫描器常用接口有串行口、PS/ 2口、USB 口、RJ245 电话接头等,本次选用TYYSO公司KB/ RS232 型的条形码扫描器,该扫描器配有PS/2 ,RS232 两个标准接口,我们选用标准的PS/ 2键盘接口和单片机通信. PS/ 2 接口为6 针接口,其中只有4 根有用,具体定义为:1 为NC(未定义) 、2为SIO(数据线) 、3 为VCC、4 为GND、5 为NC(未定义) 、6 为SCK(时钟线) [2 ] . 标准PS/ 2 接口键盘数据通信格式和键盘发送数据的时序图分别如图2和图3 所示[3].

图2 PS/ 2 接口键盘数据通信格式

SCK

SIO

图3 条形码扫描器发送数据时序

由图2 ,图3 可知, PS/ 2 接口的条形码扫描器数据通信格式与时序同于键盘,当SIO 和SCK 同时为高电平时,条形码扫描器可以发送数据给单片机,如果单片机将SCK拉低,则禁止条形码扫描器发送数据[3]. 因此,只需单片机在要接收数据前,先把SCK和SIO 都拉高,释放总线,条形码就能自行控制总线,完成数据正确发送,但主机可在任意时刻拉低SCK来终止扫描器发送数据. 根据时序图,可把时钟的第1 个下降沿作为条形码扫描器开始发送数的标志,因此,可接至单片机的外

部中断0引脚上,采用中断方式完成数据的接收,以后每个时钟下降沿时刻,送出的数据有效,上升沿改变数据,其同步时钟频率约为10～20 kHz ,周期为50～100μs ,按照上述时序进行操作,单片机可正确读取所有数据. 条形码扫描器

AT89C51 单片机DE 连线图如图4 所示：

图4 扫描器单片机接口

二、条码数据的保存与远传

2. 1 条码数据处理和保存

由于条形码扫描器遵循PS/ 2 键盘接口协议,针对该协议标准,扫描器发送给单片机的每个条形码字符由3 个字节数据组成,第1 个字节为接通扫描码,第2 字节为断开标识码0F0H ,第3 个字节为断开扫描码,断开扫描码在数值大小上同于第1个字节的接通扫描码. 例如条码字符为“1”,那么扫描器发送的2 个字节数据分别为: 16H - 0F0H -16H ,字符扫描码大小只与键盘按键位置有关. 具体字符所对应的扫描码可参照IBM PC/ AT 机键盘扫描码一览表[1 ] . 由于扫描码的排列顺序和常用的ASC Ⅱ码不同,在软件编程上不便于操作. 因此,可通过设置1 个扫描码表格,通过获取相应字符在表格中的偏移量便可将各种字符处理成相应的ASCⅡ码. 扫描出的条形码数据经过上述处理存入串行E2PROM - AT24C16 中,以便进行后续处理.

2. 2 条形码数据的显示

为方便用户判断条形码是否已被正确识别,提高人机交互界面的友好程度,扫描器识别出的条形码数据应当给予显示. 显示器件选用北京青云创新公司的图

形点阵液晶显示模块LCM12864ZK,液晶显示器件与L ED 相比,具有工作电压低、功耗低、显示信息量大、寿命长等优点,该显示模块和单片机接口支持串、并行两种方式,带有两级汉字库,使得汉字的显示更加方便.

三、结论

条形码技术作为一种成熟的应用技术,具有输入速度快(是键盘输入速度的5 倍) ,制作打印简单,识别设备操作容易,设备成本低等优点,目前,已经广泛应用于各种领域. 单片机以其成本低、扩展性好、功能强的独特优势,被广泛应用于各种计算机控制系统中[4]. 本系统选用AT89C51 单片机及简单的逻辑器件,充分利用单片机内部可编程的定时器和中断的功能,设计并开发了一套基于单片机的条形码数据采集系统, 实际上，在全球范围内，每天需要运用到条码扫描的次数已经超过上亿次，其应用范围也涉及到各个领域和行业，其中包括物流、仓储，图书馆，银行，pos收银系统，医疗卫生、零售商品、服装、食品服务以及高科技电子产品等等，而目前仍然会在每天都在一些新增加的项目上持续的用到条码应用领域。随着市场的不断发展，我们有足够的信心相信，条码必定会推动我们去体验更优质的生活并能节省我们宝贵的时间.

参考文献:

[1 ]李金哲,朱俊喜. 条形码自动识别技术[M] . 北京:国防工业出版社,1991.

[2 ]郑新景,蒋洪. PS/ 2 键盘鼠标协议[J ] . 电脑世界,2001 ,(17) .

[3 ]仲崇权. 微机键盘接口的研究及其在仪器仪表中的应用[J ] . 电子技术应用,2001 .

[4 ]张新国,尚建宇,高慧颖. 基于一维条形码技术的新生注册系统的设计与实现[J ] . 计算机系统应用,2005 .

[5 ]李鸣,彭大海,高娜,魏震生.基于混沌和遗传算法的优化测试生成算法[J]微计算机息.

[6 ]基于条形码输入的实验室设备信息管理系统-实验室研究与探索-2011年第2期 (30).