專利名稱：一種激光條碼閱讀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及激光條碼閱讀器，具體涉及一種不對模擬條碼掃描信號進行整形的激光條碼閱讀器。
背景技術(shù)：
隨著社會的發(fā)展，條碼技術(shù)作為一種高效率、低成本的自動信息錄入技術(shù)被越來越多地應用到倉儲管理、物流、快遞、醫(yī)療等行業(yè)。條碼技術(shù)的應用，大大提高了信息錄入的效率，并有效的節(jié)省了人工成本。條碼閱讀器用于自動讀取條碼信息，并傳輸?shù)侥繕嗽O(shè)備，是條碼系統(tǒng)的關(guān)鍵部分之一。條碼閱讀器包括激光條碼閱讀器、影像式條碼閱讀器等種類。而對于一維條碼的讀取，激光條碼閱讀器性能最高，成本較低，因此得到廣泛的應用。激光條碼閱讀器主要由如下幾部分組成掃描激光光源(包括激光器和掃描機構(gòu))、光電接收系統(tǒng)(光電接收系統(tǒng)包括光學接收裝置、光電轉(zhuǎn)換器和光電信號處理電路，光電處理電路包括放大電路、自動增益控制電路和整形電路)、解碼電路、接口電路。其中光源和光電接收系統(tǒng)組成激光掃描模塊， 解碼電路和接口電路組成解碼模塊。工作時，由激光器產(chǎn)生一束合適尺寸的激光。激光經(jīng)過掃描機構(gòu)反射后產(chǎn)生掃描光束。當掃描光束投射到條碼上面時，由于條碼是由反射率不同的條(通常為黑色)和間隙(通常為白色)組成，因此掃描光束在條碼上掃描時，反射光線的強弱會隨著條和空的變化而變化。光電接收系統(tǒng)接收該反射光，并轉(zhuǎn)換為電信號(如圖1第二行波形所示)。該模擬電信號經(jīng)過濾波、整形等處理后，變形成與原來條碼對應的方波信號。解碼電路通過測量上述方波信號，并根據(jù)相應的條碼碼制的編碼規(guī)則，便可以獲得條碼信息。然而，現(xiàn)有的激光條碼閱讀器都是通過整形的方式來對光電接收機構(gòu)獲得的信號進行處理，即把模擬信號轉(zhuǎn)化為高電平(對應數(shù)值‘1’ )或低電平(對應數(shù)值‘0’ )的二值化信號。雖然二值化的信號方便處理，然而，信號的二值化過程會產(chǎn)生信息的丟失，從而影響信息還原的能力。而對于條碼閱讀器而言，整形(二值化)處理同樣在簡化信息處理的同時，也顯著降低了閱讀器從條碼掃描信號中提取條碼數(shù)據(jù)的能力。本實用新型正是針對現(xiàn)有方案的這一缺陷而設(shè)計的。

實用新型內(nèi)容本實用新型目的在于克服現(xiàn)有激光條碼掃描器中因使用整形方式對模擬條碼掃描信號進行處理，造成信息量減少、解碼性能下降的不足，提供一種不需要對模擬條碼掃描信號進行整形的激光條碼閱讀器，具體技術(shù)方案如下?！N激光條碼閱讀器，包括激光掃描模塊和解碼模塊，解碼模塊包括解碼電路和接口電路，激光掃描模塊包括光源和光電接收系統(tǒng)，光電接收系統(tǒng)包括順次連接的光學接收裝置、光電轉(zhuǎn)換器和光電信號處理電路，所述光電信號處理電路的模擬條碼掃描信號輸出端與解碼電路的輸入端連接，解碼電路對未經(jīng)整形處理的所述模擬條碼掃描信號進行解碼后輸出信號至所述接口電路(即解碼電路的輸出端與所述接口電路相連)?？梢?，本方案中，所述光電接收系統(tǒng)的光電信號處理電路輸出端與所述解碼模塊的輸入端相連，其輸出給解碼模塊的條碼掃描信號是未經(jīng)整形處理(或者二值化處理)的模擬信號，解碼模塊直接對采集到的條碼掃描信號進行解碼，而不進行整形處理。上述的激光條碼閱讀器進一步優(yōu)選的方案中，所述光電信號處理電路包括放大電路和自動增益控制電路；自動增益控制電路的輸出端與解碼電路的輸入端連接，自動增益控制電路的輸出端即為所述光電信號處理電路的模擬條碼掃描信號輸出端。上述的激光條碼閱讀器進一步優(yōu)選的方案中，所述解碼電路包括將未經(jīng)整形處理的所述模擬條碼掃描信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器和從所述數(shù)字信號提取條碼數(shù)據(jù)的微處理器，所述自動增益控制電路的輸出端與所述模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器的輸入端連接， 模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述微處理器連接。上述的激光條碼閱讀器進一步優(yōu)選的方案中，所述解碼電路包括內(nèi)置有模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器的微處理器，所述自動增益控制電路直接與所述微處理器連接。上述的激光條碼閱讀器進一步優(yōu)選的方案中，所述微處理器還與所述激光掃描模塊中的光源和光電接收系統(tǒng)連接。上述的激光條碼閱讀器進一步優(yōu)選的方案中，所述激光掃描模塊還包括用于在有物體靠近激光掃描模塊的掃描區(qū)域時向解碼模塊發(fā)出讀碼請求信號的自動感應電路，所述自動感應電路與解碼電路中的微處理器連接。上述的激光條碼閱讀器進一步優(yōu)選的方案中，所述微處理器為集成有USB接口的微處理器。上述的激光條碼閱讀器進一步優(yōu)選的方案中，所述解碼電路中采用的微處理器為 ARM7或者Cortex-M3系列芯片之一。上述的激光條碼閱讀器進一步優(yōu)選的方案中，所述激光掃描模塊還包括用于在有物體靠近激光掃描模塊的掃描區(qū)域時向解碼電路發(fā)出讀碼請求信號的自動感應電路，所述自動感應電路與解碼電路連接。上述的激光條碼閱讀器進一步優(yōu)選的方案中，所述接口電路是USB 口、P/S 2鍵盤口、RS232串口、RS485接口或無線通信電路中的一個或兩個以上的組合接口。USB接口的協(xié)議由解碼模塊的微處理器內(nèi)部集成，不需要接任何轉(zhuǎn)接芯片。本實用新型中，所述光源最好具備對激光器進行恒定功率輸出控制的能力，以便獲得亮度穩(wěn)定的掃描激光，并延長激光器的使用壽命；由于隨著條碼和閱讀器距離的增加， 掃描反射光信號迅速下降，因此所述光電接收系統(tǒng)可包含自動增益控制電路，以便能夠適應不同距離的條碼掃描。本實用新型中，所述光源、光電接收系統(tǒng)可以組合成一個整體，作為激光掃描模塊，掃描模塊的工作狀態(tài)受控于微處理器。所述激光掃描模塊和解碼控制模塊之間可以通過一個數(shù)據(jù)接口連接，以傳遞條碼掃描信號以及激光掃描模塊工作所必要的控制信號。從上述方案可以看出，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的激光條碼閱讀器可以根據(jù)激光掃描模塊獲得的條碼掃描模擬信號，直接提取條碼數(shù)據(jù)，并通過輸出電路，以不同的接口方式，把條碼數(shù)據(jù)輸出到目標設(shè)備(比如PC、pos機等設(shè)備)。由于采用了從未整形的信號中直接提取條碼數(shù)據(jù)的方式，克服了現(xiàn)有技術(shù)中因模擬信號整形成二值化的數(shù)字信號而產(chǎn)生信息丟失的缺陷，提高了從條碼掃描信號中提取條碼數(shù)據(jù)的能力，即提高了條碼閱讀器讀取條碼的能力。

圖1是激光條碼閱讀器的工作原理示意圖。圖2是本實用新型中的激光條碼閱讀器工作原理框圖。圖3是本實用新型的一個優(yōu)選實施例中的激光條碼閱讀器的構(gòu)成圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型的實施做進一步，但本實用新型的實施不限于此。本實用新型的一個優(yōu)選實施例中的激光條碼閱讀器的原理如圖2所示。由圖2可知，該條碼閱讀器包含解碼模塊100和激光掃碼模塊200。由公知常識可知，激光掃描模塊 200包含掃描激光光源、光電接收系統(tǒng)兩部分。而光電接收系統(tǒng)包含光學接收裝置、光電轉(zhuǎn)換器和光電信號處理電路三部分，現(xiàn)有的光電處理電路除了包括放大電路、自動增益控制電路外，還包括整形電路。本實施例的激光條碼閱讀器和傳統(tǒng)同類產(chǎn)品的區(qū)別在于兩部分一是激光掃描模塊中的光電信號處理電路，比傳統(tǒng)同類產(chǎn)品少了模擬整形電路。 因此激光掃描模塊輸出給解碼模塊的信號不再是方波(二值化信號)，而是模擬的條碼掃描信號。二是解碼模塊的輸入條碼掃描信號是模擬信號、采用模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器進行信號采集，并直接從采集到的條碼掃碼信號中直接解碼。對激光掃描模塊省略整形電路是一個簡單的工作，只需直接刪除掉整形電路，并把整形電路的輸入作為激光掃描模塊的輸出即可。下面重點描述解碼模塊的實施。由圖2可知，解碼模塊主要包含一個用于把模擬條碼掃描信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器102、用于直接從未經(jīng)整形處理的數(shù)字條碼掃描信號中提取條碼數(shù)據(jù)和控制協(xié)調(diào)整個閱讀器的微處理器101和接口電路103三部分。所述模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器可以是獨立的電路，也可以由微處理器集成在同一芯片中；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端與所述光電接收系統(tǒng)的輸出端連接，其輸出端則與微處理器的數(shù)據(jù)通信口連接；所述微處理器的數(shù)據(jù)輸出端與所述接口電路的輸入端連接，可通過相應的數(shù)字信號處理，從模數(shù)轉(zhuǎn)換器所輸入的信號中提取條碼數(shù)據(jù)，并通過輸出電路輸出相應的條碼數(shù)據(jù)；所述微處理器同時還根據(jù)控制時序控制光源和光電接收系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作(例如激光器的開關(guān)等)。在圖2中，實心箭頭表示的是條碼掃描信號或者解碼后的條碼數(shù)據(jù)流動的方向；從微處理器指向激光掃描模塊的空心箭頭表示微處理器傳輸給激光掃描模塊的控制信號；從激光掃描模塊指向微處理器的是掃描“幀信號”(這里的幀信號指的是當掃描光束掃描到邊緣的時候，激光掃描模塊輸出一個電壓跳變)；而從激光掃描模塊指向外面的空心箭頭表示的是掃描激光光線。本實施例的激光條碼閱讀器工作流程如下1.設(shè)備上電，微處理器101初始化模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器等外部設(shè)備；同時激光掃描模塊的描激光光源、光電接收系統(tǒng)開始工作。2.公共初始化外設(shè)后，微處理器不斷循環(huán)讀取用戶的條碼讀取按鍵是否按下。3.讀取到用戶按下讀碼按鍵后，微處理器向激光掃描模塊200發(fā)送“開燈信號”， 打開激光器。4.打開激光器后，激光掃描模塊200開始掃描條碼，并同時把掃描信號和幀信號分別傳輸給微處理器101和模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器102。5.當檢測到幀信號發(fā)生跳變時，表明激光掃描模塊200已經(jīng)掃描到了邊緣，微處理器101打開模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器102，使其按一定的采樣頻率采集條碼掃描信號，并把采集到的數(shù)據(jù)傳輸給微處理器。6.當再次檢測到幀信號發(fā)生跳變時，激光掃描模塊200已經(jīng)掃描到另外一個邊沿，一組條碼掃描數(shù)據(jù)采集已經(jīng)完成。此時微處理器101關(guān)閉模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器102，并開始解碼條碼掃描信號。7.如果解碼不成功，則重復步驟4 6。8.如果解碼成功，則通過接口電路103，按照相應接口的通信協(xié)議(例如USB鍵盤、P/S 2鍵盤等)，輸出條碼數(shù)據(jù)。本實施例中微處理器最好為32位嵌入式處理器，比如ARM7系列處理器、 Cortex-M3系列處理器等。本實施例微處理器101解碼的對象是數(shù)字化的條碼掃描信號，它所攜帶的信息量遠遠超過傳統(tǒng)條碼閱讀器中整形后的二值化條碼信號。微處理器從所述數(shù)字化的條碼掃描信號提取條碼數(shù)據(jù)具體是對所述數(shù)字化的條碼掃描信號進行高通濾波和微分處理后，微處理器可以通過極值點(信號跳變處微分后產(chǎn)生一個極值點)的高度等信息，更好的判斷信號中的一些跳變是條碼掃描信號，還是由于噪聲干擾、或者條碼污損引起的信號跳變，可見條碼閱讀器具有更好的解碼能力。圖3所示的是本實用新型的另一個優(yōu)選實施例的組成圖。該實施例包含激光掃描模塊和解碼模塊兩大部分。激光掃描模塊由掃描激光光源和光電接收系統(tǒng)兩部分組成。光電接收系統(tǒng)由光學接收裝置、光電轉(zhuǎn)換器、光電信號處理電路(包含放大電路和自動增益電路兩部分)組成。 解碼模塊包含微處理器和接口電路，以及提示電路、讀碼按鍵、存儲器、電源電路等輔助電路。本實施例所選用的微處理器內(nèi)部集成了模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器、USB 口和串口等外設(shè)，并且具有20根以上的通用輸入輸出引腳。因此，本實施例采用的微處理器可以是Atmel公司以下的任意一款 ARM7 芯片AT91SAM7S64、AT91SAM7S128、AT91SAM7S256、AT91SAM7S128、 AT91SAM7S161、AT91SAM7S321等。由于微處理器本身已經(jīng)集成了模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器，因此本實施例中無需使用獨立的模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器。這樣不僅節(jié)省了成本，也節(jié)約了印刷電路板的面積。接口電路包含P/S2接口電路、USB接口電路和RS232接口電路，以及用于和外部設(shè)備相連的10針插座。圖3中，掃描激光光源用于發(fā)射掃描條碼用的激光。它的輸入端接微處理器的通用輸入輸出口，用于接收微處器理的控制信號；它的輸出端連接微處理器的外部中斷。當掃描激光光源掃描到邊緣的(最左端或最右端)時候，其輸出端將產(chǎn)生一個電平跳變，并引發(fā)微處理器的發(fā)生一次外部中斷。光學接收裝置用于收集掃描激光光源掃描條碼時的反射光，并輸出到光電轉(zhuǎn)換器 (即把反射光線聚焦并投射到光電轉(zhuǎn)換器的敏感面上)。光電轉(zhuǎn)換器把光信號轉(zhuǎn)換為電信號，其輸出端連接放大電路的輸入端。放大電路的輸出端連接自動增益控制電路的輸入端， 而自動增益控制電路的輸出端則連接解碼模塊中微處理器的模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器的輸入端。光電處理電路加入自動增益控制電路是為了克服由于掃描條碼距離的不同而造成條碼掃描信號的強弱變化。P/S2接口電路、USB接口電路和RS232接口電路的輸入端分別連接到微處理器的通用輸出輸出口、USB 口和串口，它們的輸出端都連接到用于接外部設(shè)備的10針插座。其他輔助電路功能如下提示電路用于向用戶提示閱讀器的工作狀態(tài)。它包含一個發(fā)出提示音的蜂鳴器和兩顆用于發(fā)光提示的LED。它們都連接到微處理器的通用輸入輸出口。讀碼按鍵用于讀取用戶的讀碼指令。讀碼按鍵的輸出端接微處理器的通用輸入輸出口，并在用戶按下案件的時候，向微處理器發(fā)送一個低電平。存儲器用于存儲用戶設(shè)置信息和其他相關(guān)數(shù)據(jù)。它與微處理器的通用輸入輸出口相連。電源電路用于為閱讀器各部件提供合適的工作電壓。它的輸入端接10針插座的電源輸出端，輸出端接閱讀器各部件的電源輸入端。本實施例中，激光掃描模塊和解碼模塊可以獨立制作成兩部分，并通過一個的接口相連接，也可以集成到同一片印刷電路板上。本實施例激光條碼閱讀器工作過程與實施例1相似，這里不再贅述。本實施例中，微處理器通過本身集成的模數(shù)信號采集器直接采集條碼掃描信號， 并直接通過數(shù)字信號處理的方法從條碼掃描信號中解碼出條碼數(shù)據(jù)。相比傳統(tǒng)的模式，由于沒有對條碼掃描信號進行整形處理(二值化處理)，避免了整形處理帶來的信號信息量的減少，因此有更多的信息用于排除干擾，明顯的提高的條碼的讀碼能力，尤其是對于磨損或者遠離條碼閱讀器的條碼效果更為明顯。
權(quán)利要求1.一種激光條碼閱讀器，包括激光掃描模塊和解碼模塊，解碼模塊包括解碼電路和接口電路，激光掃描模塊包括光源和光電接收系統(tǒng)，光電接收系統(tǒng)包括順次連接的光學接收裝置、光電轉(zhuǎn)換器和光電信號處理電路，其特征在于所述光電信號處理電路的模擬條碼掃描信號輸出端與解碼電路的輸入端連接，所述解碼電路對未經(jīng)整形處理的所述模擬條碼掃描信號進行數(shù)字化轉(zhuǎn)換和解碼后輸出至所述接口電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光條碼閱讀器，其特征在于所述光電信號處理電路包括放大電路和自動增益控制電路；自動增益控制電路的輸出端與解碼電路的輸入端連接，自動增益控制電路的輸出端即為所述光電信號處理電路的模擬條碼掃描信號輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光條碼閱讀器，其特征在于所述解碼電路包括將未經(jīng)整形處理的所述模擬條碼掃描信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器和從所述數(shù)字信號提取條碼數(shù)據(jù)的微處理器，所述自動增益控制電路的輸出端與所述模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述微處理器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光條碼閱讀器，其特征在于所述解碼電路包括內(nèi)置有模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器的微處理器，所述自動增益控制電路直接與所述微處理器連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的激光條碼閱讀器，其特征在于所述微處理器還與所述激光掃描模塊中的光源和光電接收系統(tǒng)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的激光條碼閱讀器，其特征在于所述激光掃描模塊還包括用于在有物體靠近激光掃描模塊的掃描區(qū)域時向解碼模塊發(fā)出讀碼請求信號的自動感應電路，所述自動感應電路與解碼電路中的微處理器連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的激光條碼閱讀器，其特征在于所述微處理器為集成有 USB接口的微處理器。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的激光條碼閱讀器，其特征在于所述解碼電路中采用的微處理器為ARM7或者CorteX-M3系列芯片之一。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光條碼閱讀器，其特征在于所述激光掃描模塊還包括用于在有物體靠近激光掃描模塊的掃描區(qū)域時向解碼電路發(fā)出讀碼請求信號的自動感應電路， 所述自動感應電路與解碼電路連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光條碼閱讀器，其特征在于所述接口電路是USB口、P/S 2鍵盤口、RS232串口、RS485接口或無線通信電路中的一個或兩個以上的組合接口。
專利摘要本實用新型提供一種激光條碼閱讀器，包括激光掃描模塊和解碼模塊，解碼模塊包括解碼電路和接口電路，激光掃描模塊包括光源和光電接收系統(tǒng)，光電接收系統(tǒng)包括順次連接的光學接收裝置、光電轉(zhuǎn)換器和光電信號處理電路，所述光電信號處理電路的模擬條碼掃描信號輸出端與解碼電路的輸入端連接，所述解碼電路對未經(jīng)整形處理的所述模擬條碼掃描信號進行數(shù)字化轉(zhuǎn)換和解碼后輸出至所述接口電路。本實用新型解決了現(xiàn)有產(chǎn)品中由于對條碼掃描信號進行整形處理(二值化處理)造成條碼掃描信號信息量減少而制約讀碼性能的問題；解碼電路有更多的信息用于排除干擾，明顯的提高了條碼的讀碼能力，尤其是對于磨損或者遠離條碼閱讀器的條碼效果更為明顯。
文檔編號G06K7/10GK202025332SQ20112010809
公開日2011年11月2日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者鄭錫俊, 鄭錫海 申請人:廣州市鈦碼電子科技有限公司