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基於微控制器的條形碼掃描系統設計

 

行動式商品條形碼識別器,上面提到主要由四大模組組成。鐳射掃描,微控制器,12864液晶顯示器,電源模組。其工作的大致原理為,鐳射掃描到條形碼並進行儲存。同時蜂鳴器開始鳴響,然後掃描器將資料資訊通過串列埠通訊傳輸給微控制器,微控制器收到資訊後會與事先設定好的程式進行對比,並將對比後的資訊傳輸給12864液晶顯示器。顯示器也會根據事先設計好的程式進行相應的顯示格式,並完成工作。

               

系統總體方案設計

 

 

系統由五個模組組成:

1.考慮系統整體的採集速度,掃描器使用鐳射式條形碼掃描器。

2.按鍵模組,由於沒有過多的功能選擇,所以本裝置使用獨立鍵盤。

3.本裝置處理器選擇使用STC89C52微控制器。

4.由於本裝置先顯示內容較多,所以選擇12864液晶顯示模組。

5.電源首先選用開關電源將市電轉換為12V直流電源,然後再由78系列晶片轉到系統需要的電壓。

以上問題的解決方案:

1.電源模組使用開關電源模組將市電220V轉換為系統所需要的5V,3.3V等。

2.復位電路使用微控制器經典復位電路。

3.顯示模組使用液晶顯示。

4.按鍵模組使用獨立鍵盤做鍵盤輸入。

5.掃描器模組使用鐳射式掃描模組。

6.時鐘模組使用石英晶振和微控制器內部起振電路。

 

本次設計行動式商品條形碼商品識別器硬體主要可分為4大模組。由鐳射掃描模組,52微控制器控制模組,電源模組,顯示器模組組成。其在本次設計系統中的功能分別介紹如下:

 

條形碼識別電路設計

 

鐳射掃描模組在本次設計中負責採集條碼資訊,進行快速的讀取和識別功能。是本次設計中的總輸入埠。由於其不能和微控制器直接相連線,所以連線了RS232電平轉換模組。由鐳射掃描讀取條碼資訊後,傳輸給相應的蜂鳴器進行告知。關於鐳射掃描的原理和結構組成,可參考本文的2.3章節。注意鐳射掃描模組的規定電壓為5V。鐳射掃描電路設計如圖所示。

 

 

電源電路設計

 

電源模組主要負責給整個設計系統進行供電的作用。本次設計採用的是市場比較常見的5V線上式充電插頭進行供電。這裡市電為220V,通過這個電源的一些電路結構會產生12V電壓,但這也不是我們所需要的,因為微控制器的規定電壓為5V,而鐳射掃描的規定電壓為3.3V。所以我們需要在傳入12V電壓時,連線個7805型號的穩壓晶片,將電壓進行轉換變成5V,給52微控制器等需要5V的模組進行供電。之後又通過型號為1117的穩壓晶片,將5V電壓轉換為3.3V電壓,繼續給鐳射掃描模組進行供電。電源電路設計如圖所示。

 

 

顯示電路設計

 

本次選用的顯示器為比較適用的12864液晶顯示器。其最明顯的優勢是顯示的字元多,可以顯示漢字。並且使用了串列埠通訊。這正好符合微控制器的特點,通過微控制器的串列埠傳輸介面,把從程式中對比之後的資訊結果呈現出來。其在本次設計系統中的硬體電路圖如圖所示。

 

 

按鍵電路設計

 

在由微控制器組成的行動式商品條形碼識別器,最實用的獨立式鍵盤。這種鍵盤具有硬體與軟體相對簡單的特點,其缺點是按鍵數量較多時,要佔用大量口線。獨立按鍵電路設計如圖所示。

 

時鐘電路設計

 

微控制器的時鐘電路分為採用外部時鐘訊號和使用片內的震盪電路兩種形式。前者工作時,時鐘訊號需從引腳1輸入,這時引腳2處於懸空狀態,因為CPU片內時鐘訊號取自作為反饋放大元件的二輸入與非門的一個輸入端;後者工作時,時鐘訊號從引腳1輸入,引腳2輸出,這時晶振、電容以及片內與非門(起反饋、放大作用的元件,類似於電容三點式震盪電路中的三極體)構成電容三點式振盪器。由於石英晶體振盪器中的靜態電容、外接震盪電容均遠大於晶體彈性等效串聯電容,正因如此,晶體振盪器與諧振並聯所產生的頻率決定了震盪的頻率。在本系統中,採用外部時鐘訊號的形式作為晶振電路,如果微控制器內部沒有晶振,就沒有時鐘週期,沒有時鐘週期,就無法執行程式程式碼,就無法實現整個電路,系統時鐘電路設計如圖所示。

 

 

系統總程式設計

 

本次設計的流程大致為初始化LCD,初始化個串列埠,接下來由鐳射掃描讀取條碼資訊,並識別條碼。將結果傳送給微控制器,進行與資料庫做對比,並將對比結果傳送給液晶顯示器,並呈現出來。整個程式設計如圖所示。

 

 

條形碼識別程式設計

 

在讀取和掃描條形碼的電路設計上,我採用了鐳射掃描器的流程設計。其優點是速度快,精度高。其流程如圖所示。

 

 

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