專(zhuān)用條形碼無(wú)線(xiàn)掃描器設計

摘要： 本文介紹了一種工程實(shí)用條碼掃描器硬件系統設計。該掃描器能快速掃描一維或二維條碼，同時(shí)還具有本地顯示、存儲信息、對外進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通訊等功能。

關(guān)鍵詞： 條形碼；無(wú)線(xiàn)傳輸；mPSD3254BV單片機

在當今工業(yè)社會(huì )向信息社會(huì )，工業(yè)經(jīng)濟向知識經(jīng)濟發(fā)展過(guò)程中，自動(dòng)識別技術(shù)正發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作用。在需要物品識別，數據掃描，信息登陸的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，使用自動(dòng)識別技術(shù)，可提高對物品及相關(guān)信息進(jìn)行管理的效率和可靠性。條碼數據掃描器正是為此設計的。

本無(wú)線(xiàn)掃描器以單片機mPSD3254BV 為核心，通過(guò)掃描子系統可以?huà)呙枰痪S或二維條型碼，鍵盤(pán)和顯示系統方便用戶(hù)進(jìn)行人機交流，無(wú)線(xiàn)傳送模塊可以將現場(chǎng)采集到的數據發(fā)送到其它設備，同時(shí)本掃描器也能存儲上萬(wàn)條數據信息，整個(gè)系統采用鋰電池供電，可以連續工作40小時(shí)，當采集數據異常狀態(tài)時(shí)，系統會(huì )自動(dòng)蜂鳴，振動(dòng)提醒用戶(hù)。系統結構如圖1如示。

圖1 系統結構框圖
　　
硬件設計

系統的主控制芯片選用SoC單片機mPSD3254BV。mPSD3200單片機是ST公司將51內核與PSD(可編程系統器件)模塊組合在一起的一款典型的SoC芯片。它在一塊芯片中集成了8052的內核，擴展了I/O端口PA~PD,增加了I2C、USB、PWM、ADC等功能部件和二個(gè)UART接口，還增加了PLD(可編程邏輯器件)的功能；同時(shí)片內包括兩塊大容量的FLASH存儲塊和SRAM存儲器，并可根據實(shí)際需要將其配置為數據存儲器或者程序存儲器來(lái)使用。

電源模塊

電源模塊由兩部分組成，1AH的鋰電池和電源穩壓芯片MAX604。MAX604芯片是一種低壓差、低功耗線(xiàn)性穩壓器，用來(lái)保證系統工作電壓的穩定。鋰電池隨著(zhù)使用時(shí)間的增加，電量將會(huì )逐漸降低，不能有效保證系統穩定工作。因此在鋰電池后端加一片MAX604，電壓始終穩定在3.3V。

MAX604芯片上的OFF端，可以用來(lái)控制穩壓芯片是否輸出電壓。當OFF端上是高電平“1”時(shí)，該模塊就有輸出電壓；當OFF端上是低電平“0”時(shí)，該模塊就無(wú)輸出電壓。本系統利用這一個(gè)特性，實(shí)現電源的開(kāi)關(guān)和休眠的喚醒。其硬件原理圖如圖2所示。

圖2 電源控制電路

充電模塊

充電模塊是用來(lái)在電池的電量不足的情況下，及時(shí)的對電池進(jìn)行充電。

鋰電池的電量參數為：正常情況下電壓是3.6V，電壓低于2.5V時(shí)，就要對電池進(jìn)行充電，充電最高電壓可以達到4.1V。在系統中要實(shí)時(shí)檢測電池電壓，當電池電壓過(guò)低時(shí)，能及時(shí)提醒用戶(hù)充電，以防止電池電壓過(guò)低繼續使用時(shí)，損壞電池。本設計采用LM317元件構成恒流源充電方式的電路，在充電過(guò)程實(shí)時(shí)檢測電池電壓，當電池充滿(mǎn)時(shí)，能自動(dòng)切斷電源，以防止電池過(guò)充而損壞。充電電源的開(kāi)關(guān)采用MOS管控制，從而避免了用繼電器開(kāi)關(guān)時(shí)火花的產(chǎn)生，使掃描器達到防爆設計的要求。

無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊

無(wú)線(xiàn)傳輸模塊采用STR-11微功率無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊。該無(wú)線(xiàn)模塊具有接收發(fā)射合一、體積小、外圍器件少，內置天線(xiàn),可直接與MCU串口相接等優(yōu)點(diǎn)，本掃描器使用了mPSD3200單片機的一個(gè)TTL串行口直接控制這一無(wú)線(xiàn)傳輸模塊，平時(shí)該模塊處于休眠狀態(tài)，當有無(wú)線(xiàn)傳送請求時(shí)，單片機用一個(gè)IO信號將其激活，響應無(wú)線(xiàn)傳送請求。

條碼掃描模塊

系統選擇的條碼掃描器件是SE-923 II類(lèi)激光掃描引擎。該掃描引擎體積小、重量輕、亮度明亮、掃描速度最快。該激光掃描器具有功耗低、掃描速度快、精度高、自動(dòng)識別等一維條碼標致等特點(diǎn)。

本掃描器使用了mPSD3200單片機用的另一個(gè)TTL串行口直接與掃描模塊通訊，用戶(hù)通過(guò)按鍵來(lái)觸發(fā)掃描，掃描模塊把一維或二維碼的信息通過(guò)串口發(fā)到單片機。掃描模塊在掃描不成功時(shí)給單片機發(fā)送錯誤的聲音提示；在長(cháng)時(shí)間不進(jìn)行掃描時(shí)，掃描模塊自動(dòng)轉入休眠狀態(tài)，以減少功耗。

鍵盤(pán)輸入模塊

本掃描器共設計28個(gè)按鍵；將mPSD3200單片機的PA，PB口設置成普通的I/O接口以構成一個(gè)行列式鍵盤(pán)矩陣。將PA0~6設置為七根列線(xiàn)，PB0~3設置為四根行線(xiàn)，并將PA7設置成邏輯輸入。用PA7口來(lái)檢測列線(xiàn)上是否有鍵按下。當檢測到有鍵按下時(shí)，PA7向CPU申請中斷，由CPU來(lái)判斷具體是哪個(gè)鍵。具體電路如圖3所示。

圖3 鍵盤(pán)控制電路

LCD顯示模塊

本掃描器顯示液晶屏采用KS0741芯片，該芯片本身自帶驅動(dòng)模塊，驅動(dòng)模塊與CPU的接口有串行或并行兩種控制方式，本掃描器采用并行控制方式。該液晶屏功耗較低，工作電流僅為毫安級。它可以顯示文字與圖片，該液晶屏最多可以顯示8