條碼精密測量系統(tǒng)設(shè)計

　　基于ARM單片機的條碼定位技術(shù)具有讀數(shù)客觀、測量速度快、精度高的優(yōu)點，可以克服傳統(tǒng)目視讀數(shù)存在的讀數(shù)過程繁瑣、讀數(shù)時間長、人為誤差大、自動化程度低等缺點。該技術(shù)具有相當廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，既適合于近距離、高精度定位要求的各種光電絕對式位移編碼器；也適合于測量距離大范圍變化、大量程要求的大地高程測量、大壩沉陷觀測、路面平整度測量等方面。本文提出了一種基于ST半導(dǎo)體公司的32位高性能處理器STR912FW44X6的測量系統(tǒng)方案。

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　本系統(tǒng)由以下幾個部分組成：條碼標尺、光學(xué)系統(tǒng)、CMOS圖像采集模塊、STR912主控板、鍵盤與液晶顯示模塊、電源模塊和計算機測試系統(tǒng)。 硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

　　系統(tǒng)工作原理如下：帶有精密位置信息的條碼圖像通過光學(xué)系統(tǒng)，成像在CMOS圖像傳感器光敏面上，STR912FW44X6處理器對SVI公司的LIS-1024圖像傳感器進行自動曝光控制后，采集圖像信息，經(jīng)過算法處理，獲得條碼帶有的位置信息。

　　當系統(tǒng)進行高速圖像采集時，STR912FW44X6處理器將采集信號通過以太網(wǎng)接口送往計算機測量系統(tǒng)，進行最終的數(shù)據(jù)處理。

　　硬件設(shè)計

　　圖像采集模塊

　　圖像采集模塊主要由線陣CMOS圖像傳感器（LIS-1024）、運算放大器（TLV2221IDBVR）組成。視頻信號經(jīng)運算放大器放大后傳送到STR912FW44X6主處理器進行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字圖像信號。 字串8

　　STR912FW44X6主處理器直接控制圖像采集時序，圖像采集模塊本身并沒有自動曝光功能，對環(huán)境光強的變化需要由主芯片對采集到的圖像信號進行分析，然后通過對圖像傳感器的控制來實現(xiàn)自適應(yīng)環(huán)境光強的功能。

　　主機板模塊

　　系統(tǒng)主芯片是基于ARM966E-S核的高性能嵌入式芯片STR912FW44X6,運算速度達96MIPS,支持單周期DSP指令。芯片的系統(tǒng)外圍包括時鐘、復(fù)位、電源管理、向量中斷控制器（VIC）、內(nèi)部PLL、RTC、定時器、9個可編程DMA通道和多達80個GPIO.還有8通道10位ADC、3相電機控制器、PWM輸出和多種通訊接口。

　　芯片內(nèi)建雙組Flash,可利用芯片上任意通訊口實現(xiàn)在系統(tǒng)編程功能。主芯片外接1 片64MB內(nèi)存（芯片ST-M25P64）來擴展存儲空間。

　　主機板外圍接口

　　主要有CMOS圖像傳感器接口、RS-232接口、I2C接口和10/100M以太網(wǎng)接口。

　　CMOS圖像傳感器的接口主要實現(xiàn)對圖象傳感器的自動曝光控制和圖象采集；RS-232接口（芯片SP3222）實現(xiàn)程序下載，與上位機通訊，接受上位機指令控制；I2C接口實現(xiàn)主芯片與鍵盤和液晶顯示模塊之間的通訊；10/100M以太網(wǎng)接口（芯片STE100P）配合計算機軟件實現(xiàn)高速圖像采集。 ARM開發(fā)論壇

　　鍵盤與液晶顯示屏模塊

　　鍵盤模塊選用ATMega48芯片實現(xiàn)鍵盤控制和I2C通訊，以及LCD屏模塊I2C通訊。

　　軟件設(shè)計

　　系統(tǒng)軟件的流程如圖2所示。