一維條碼閱讀器的製作方法
2023-12-02 13:16:01 2
專利名稱：一維條碼閱讀器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及條碼閱讀器，更具體地說，涉及可用於物流、倉儲管理等場合的條碼採集系統的微型一維條碼閱讀器。
背景技術：
隨著物流和商品條碼行業的發展，條碼閱讀器被廣泛應用於倉庫、商場和醫院等場合，以達到貨物自動歸類、提高生產效率等目的。條碼閱讀器是用於讀取條碼中所包含的信息並通過輸出接口將結果輸出到計算機或其它儀器的設備，它通常由以下幾部分構成 光源、光接收裝置、光電轉換部件、解碼電路、輸出接口。如圖1所示，條碼閱讀器解讀條碼的過程是這樣的，由雷射二極體發出的某個波長的光經過光學系統照射到條碼上面，條形碼的黑線和空白間隙對光線產生不同強度的光學反射，這些反射光經過光傳感系統產生對應的電信號，該電信號經過放大器放大後形成一個如圖1中第三行所示的模擬電壓信號； 如圖1中的第四行所示，模擬電壓信號經過濾波、整形後，可形成與模擬信號對應的方波信號；將該方波信號送到解碼電路，再按預定規則處理，條碼包含的信息就被翻譯出來了 ；代表條碼信息的二進位比特流最後通過輸出接口發送給控制主機，此時條碼的解讀過程完成了。現有條碼採集系統的功能要求越來越多，同時體積卻要求越來越小。而市場上現有的大部分條碼採集系統的前端部分的條碼閱讀器就顯得體積大而笨重，同時不利於集成應用，特別使用在便協式設備中。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題在於，針對現有條碼閱讀器體積較大的缺陷，提供一種微型的一維條碼閱讀器。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是構造一種一維條碼閱讀器，通過將雷射源的控制，光接收裝置的控制，以及模數轉換、解碼和數據通信接口都集成到微處理器晶片上，從而有效地降低閱讀器的體積。根據本實用新型，提供了一種一維條碼閱讀器，包括雷射源及與之相連的用於驅動所述雷射源的雷射驅動電路；光接收裝置及與之相連的用於驅動所述光接收裝置的電機驅動電路；輸入端與所述光接收裝置相連、用於對光接收裝置接收的反射光信號進行光電轉換及信號處理的光電信號處理電路；以及與所述雷射驅動電路、電機驅動電路、以及光電信號處理電路輸出端相連的控制解碼通信電路，所述控制解碼通信電路包括用於完成對雷射驅動電路和電機驅動電路的控制以及對光電模擬信號的整形、解碼功能和數據傳輸的微處理器。在根據本實用新型所述的一維條碼閱讀器中，所述光接收裝置包括接收反射光的光學組件，以及用於驅動所述光學組件工作的電機；所述電機與所述電機驅動電路相連，所述光學組件與所述光電信號處理電路的輸入端相連。[0008]在根據本實用新型所述的一維條碼閱讀器中，所述光電信號處理電路包括輸入端與所述光接收裝置相連、用於對光接收裝置接收的反射光信號進行光電轉換的光電轉換電路；用於進行噪聲濾波處理和信號等幅放大的模擬信號處理電路，所述模擬信號處理電路的輸入端與所述光電轉換電路相連，輸出端與所述微處理器的高速模擬信號輸入端相連。在根據本實用新型所述的一維條碼閱讀器中，所述微處理器包括同步控制所述雷射驅動電路和電機驅動電路的控制模塊。在根據本實用新型所述的一維條碼閱讀器中，所述微處理器還包括在光接收裝置異常時強制關閉所述雷射源的異常關閉模塊。在根據本實用新型所述的一維條碼閱讀器中，所述微處理器採用STM32系列晶片。在根據本實用新型所述的一維條碼閱讀器中，所述微處理器包括實現數據傳輸的串口。實施本實用新型的一維條碼閱讀器，具有以下有益效果本實用新型通過將雷射源和光接收裝置的控制、信號的解碼和數據傳輸等功能集成在控制解碼通信電路的微處理器晶片上，大大降低了外圍電路所需的元件數量和電路板佔用的物理空間，從而有效地降低閱讀器的體積。同時由於所有的控制信號都由MCU直接發出，各控制信號間的時間間隔可以達到更精確的同步控制，可以大大降低漏碼率，提高捕捉條碼閱讀的準確率，從而提高條碼識別能力以及閱讀速度。
下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中圖1為條碼閱讀器的工作原理示意圖；圖2為根據本實用新型優選實施例中一維條碼閱讀器的模塊示意圖；圖3為根據本實用新型優選實施例中雷射驅動電路原理圖；圖4為根據本實用新型優選實施例中電機驅動電路原理圖；圖5為根據本實用新型優選實施例中光電信號處理電路原理圖；圖6為根據本實用新型優選實施例中控制解碼通信電路的原理圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。請參閱圖2，為本實用新型優選實施例中一維條碼閱讀器的模塊示意圖。如圖2 所示，本實用新型提供的一維條碼閱讀器包括雷射源101、雷射驅動電路102、光接收裝置 103、電機驅動電路109、光電信號處理電路110和控制解碼通信電路108。其中，光電信號處理電路110又包括光電轉換電路106和模擬信號處理電路107。其中，雷射源101與雷射驅動電路102相連，由雷射驅動電路102驅動發光。雷射源101發出的光照射到條碼上面，條形碼的黑線和空白間隙對光線產生不同強度的光學反射，這些反射光經過光接收裝置103接收。雷射源101採用雷射管實現。[0024]光接收裝置103與電機驅動電路109相連，由電機驅動電路109驅動運轉。其中光接收裝置103又包括光學組件104和電機105。光學組件104可用於感應反射光。電機 105用於帶動光學組件104工作。電機105與電機驅動電路109相連，由其驅動。光電信號處理電路110包括光電轉換電路106和模擬信號處理電路107。光電轉換電路106的輸入端作為光電信號處理電路110的輸入端，該光電轉換電路106輸入端與光學組件104相連，由光敏二級管和運放組成，完成光信號到電壓信號的轉換。模擬信號處理電路107輸入端與光電轉換電路106輸出端相連，對經光電轉換後的電信號進行噪聲濾波處理和信號等幅放大。模擬信號處理電路107的輸出端作為光電信號處理電路110的輸出端，其連接至控制解碼通信電路108，將經過處理的模擬信號送至控制解碼通信電路108 中微處理器的高速模擬信號輸入端。控制解碼通信電路108 —方面與雷射驅動電路102和電機驅動電路109相連，完成對雷射源101和光接收裝置103的控制；另一方面與光電信號處理電路110的輸出端，也就是圖2中模擬信號處理電路107的輸出端相連，實現對光電模擬信號的整形、解碼功能和數據傳輸，將解碼後數據送至控制主機200。控制解碼通信電路108包括實現上述功能的微處理器，其同時集成了雷射源和光接收裝置的控制、信號的解碼和數據傳輸等功能。因此， 對比現有的條碼閱讀器，本實用新型實現了閱讀器的體積微型化，功能的集中化。本實施例的微型一維條碼閱讀器與一般的條碼閱讀器的區別在於雷射源的控制和光接收裝置電機的控制。如圖2中，虛線箭頭表示傳遞中的掃描信號或掃描數據，而實線箭頭則由表示控制信號和反饋信號。雷射源101的開關實時受控於控制解碼通信電路108， 實現與光接收裝置103位置的同步。因此，控制解碼通信電路108的微處理器包括同步控制雷射驅動電路102和電機驅動電路109的控制模塊。如果光接收裝置103偏離平衡位置最大幅度為單位1，那麼光接收裝置103會在平衡位置來回運動，幅度範圍從-1到1 ；雷射源101隻在光接收裝置103位置落在-0. 9到0. 9的區間時才打開；而一般的條碼閱讀器無法實現雷射源101與光接收裝置103的同步控制。控制解碼通信電路108在光接收裝置 103異常，擺動幅度過小時，控制解碼通信電路108強制關閉雷射源101。因此，微處理器還包括在光接收裝置103異常時強制關閉所述雷射源101的異常關閉模塊，以防止雷射長時間照射在某一固定點等狹窄的面積上。該微型一維條碼閱讀器工作時，首先控制解碼通信電路108進行系統檢測，然後等待控制主機200發出觸發信號。當控制解碼通信電路108收到觸發信號後，發出控制信號給電機驅動電路109，產生調頻調幅信號啟動電機105，根據電機的位置反饋信號對調頻調幅信號自動調整；同時，同步控制雷射驅動模塊102的開關和控制解碼通信電路108內部的解碼解碼。雷射源101開啟後，光接收裝置103同時收到條碼的光反射信息，光反射信息經過光電轉換電路106和模擬信號處理電路107，到達控制解碼通信電路108的微處理器的 ADC 接口。請參閱圖3，為根據本實用新型優選實施例中雷射驅動電路原理圖。如圖3所示， 該電路用於驅動雷射管產生恆定雷射功率。其中，接口 Laser_0N接收控制解碼通信電路 108的微處理器發出的雷射控制信號。當Laser_0N電壓等於電源電壓時，三極體UlA斷開， 進而三極體UlB的基極電流受控於U6D的輸出電壓，從而啟動雷射源工作，產生恆定光功率的雷射輸出；當Laser_0N電壓等於OV時，雷射關閉。[0030]請參閱圖4，為根據本實用新型優選實施例中電機驅動電路原理圖。如圖4所示， 接口 FB_AD將電機的反饋信號送至微處理器，微處理器根據該反饋信號，實時調整電機控制信號發送至接口 MirrorSwingl、MirrorSwing2 和 PWM_DAC。請參閱圖5，為根據本實用新型優選實施例中光電信號處理電路原理圖。由光敏二極體、運放、前置放大電路、濾波電路、自動增益控制電路組成。如圖5所示，接收管電路力圖通過光敏二極體D5接收反射光信號，實現光電轉換；隨後通過噪聲濾波處理、信號等幅放大等前端模擬信號處理過程；最後的經模擬處理後的信號通過接口 Sig_out送到控制解碼通信電路108的微處理器。請參閱圖6，為根據本實用新型優選實施例中控制解碼通信電路的原理圖。如圖6所示，該電路主要採用意法半導體公司的STM32F系列下任一款型號的MCU晶片 STM32F103CB, STM32F103C8, STM32F103TB, STM32F103T8 等。該微處理器通過與微處理器第 27腳連接的接口 Laser_0N輸出雷射控制信號控制雷射源，根據與微處理器第19腳連接的接口 FB_AD接收的反饋信號，通過與微處理器第四腳連接的接口 MirrorSwingl、與微處理器第沈腳連接的接口 MirrorSWing2，以及與微處理器第40腳連接的接口 PWM_DAC輸出實時調整電機控制信號控制光接收裝置工作。該電路還通過接口與微處理器第15腳連接的接口 Sig_out接收模擬信號處理電路輸出的模擬信號，提取條碼信息和解碼；然後將解碼結果直接或者打包成特定格式，通過串口發送出去。綜上所述，本實用新型的微型一維條碼閱讀器將雷射源的控制，光接收裝置的控制，模數轉換，解碼和數據通信接口都集成到MCU晶片上，大大降低了外圍電路所需的元件數量和電路板佔用的物理空間，從而有效地降低閱讀器的體積。同時由於所有的控制信號都由MCU直接發出，各控制信號間的時間間隔可以達到更精確的同步控制，可以大大降低漏碼率，提高捕捉條碼閱讀的準確率，從而提高條碼識別能力以及閱讀速度。本實用新型與現有技術相比具有如下優點和有益效果1、體積小。一維條碼閱讀器應用在可攜式的採集器時，採集器可以節省更多的空間來安裝更多的功能模塊或者減小採集器本身的體積。2、速度快。市場上的同類型產品的掃描速度50線/秒；本實用新型的一維條碼閱讀器的掃描速度達到100線/秒，在1秒鐘內完成100次條碼掃描並將結果發送給採集器等接收端。3、重量輕。該一維條碼閱讀器的整體重量只有12克。4、光學故障雷射自動關閉功能。當光接收裝置發生故障時，雷射被強制關閉以防止雷射長時間發射在某一固定點上，防止對光強敏感的器件造成傷害。本實用新型是根據特定實施例進行描述的，但本領域的技術人員應明白在不脫離本實用新型範圍時，可進行各種變化和等同替換。此外，為適應本實用新型技術的特定場合或材料，可對本實用新型進行諸多修改而不脫離其保護範圍。因此，本實用新型並不限於在此公開的特定實施例，而包括所有落入到權利要求保護範圍的實施例。
權利要求1.一種一維條碼閱讀器，其特徵在於，包括雷射源及與之相連的用於驅動所述雷射源的雷射驅動電路； 光接收裝置及與之相連的用於驅動所述光接收裝置的電機驅動電路； 輸入端與所述光接收裝置相連、用於對光接收裝置接收的反射光信號進行光電轉換及信號處理的光電信號處理電路；以及與所述雷射驅動電路、電機驅動電路、以及光電信號處理電路輸出端相連的控制解碼通信電路，所述控制解碼通信電路包括用於完成對雷射驅動電路和電機驅動電路的控制以及對光電模擬信號的整形、解碼功能和數據傳輸的微處理器。
2.根據權利要求1所述的一維條碼閱讀器，其特徵在於，所述光接收裝置包括接收反射光的光學組件，以及用於驅動所述光學組件工作的電機；所述電機與所述電機驅動電路相連，所述光學組件與所述光電信號處理電路的輸入端相連。
3.根據權利要求1所述的一維條碼閱讀器，其特徵在於，所述光電信號處理電路包括 輸入端與所述光接收裝置相連、用於對光接收裝置接收的反射光信號進行光電轉換的光電轉換電路；用於進行噪聲濾波處理和信號等幅放大的模擬信號處理電路，所述模擬信號處理電路的輸入端與所述光電轉換電路相連，輸出端與所述微處理器的高速模擬信號輸入端相連。
4.根據權利要求1-3中任意一項所述的一維條碼閱讀器，其特徵在於，所述微處理器包括同步控制所述雷射驅動電路和電機驅動電路的控制模塊。
5.根據權利要求1-3中任意一項所述的一維條碼閱讀器，其特徵在於，所述微處理器還包括在光接收裝置異常時強制關閉所述雷射源的異常關閉模塊。
6.根據權利要求1-3中任意一項所述的一維條碼閱讀器，其特徵在於，所述微處理器採用STM32系列晶片。
7.根據權利要求1-3中任意一項所述的一維條碼閱讀器，其特徵在於，所述微處理器包括實現數據傳輸的串口。
專利摘要本實用新型涉及一種一維條碼閱讀器，包括雷射源、雷射驅動電路、光接收裝置、電機驅動電路、光電信號處理電路、控制解碼通信電路；其中，控制解碼通信電路與所述雷射驅動電路、電機驅動電路、以及光電信號處理電路輸出端相連的控制解碼通信電路，所述控制解碼通信電路包括用於完成對雷射驅動電路和電機驅動電路的控制以及對光電模擬信號的整形、解碼功能和數據傳輸的微處理器。本實用新型的控制解碼通信電路中的微處理器同時集成了雷射源和光接收裝置的控制、信號的解碼和數據傳輸等功能，對比現有的條碼閱讀器，本實用新型實現了閱讀器的體積微型化，功能的集中化。
文檔編號G06K7/10GK201946011SQ20102069210
公開日2011年8月24日 申請日期2010年12月30日 優先權日2010年12月30日
發明者藍敏智 申請人:深圳市民德電子科技有限公司