專(zhuān)用條形碼無(wú)線(xiàn)掃描器設(shè)計(jì)

    在當(dāng)今工業(yè)社會(huì)向信息社會(huì)，工業(yè)經(jīng)濟(jì)向知識(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中，自動(dòng)識(shí)別技術(shù)正發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。在需要物品識(shí)別，數(shù)據(jù)掃描，信息登陸的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，使用自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，可提高對(duì)物品及相關(guān)信息進(jìn)行管理的效率和可靠性。條碼數(shù)據(jù)掃描器正是為此設(shè)計(jì)的。 
　　本無(wú)線(xiàn)掃描器以單片機(jī)mPSD3254BV 為核心，通過(guò)掃描子系統(tǒng)可以?huà)呙枰痪S或二維條型碼，鍵盤(pán)和顯示系統(tǒng)方便用戶(hù)進(jìn)行人機(jī)交流，無(wú)線(xiàn)傳送模塊可以將現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到其它設(shè)備，同時(shí)本掃描器也能存儲(chǔ)上萬(wàn)條數(shù)據(jù)信息，整個(gè)系統(tǒng)采用鋰電池供電，可以連續(xù)工作40小時(shí)，當(dāng)采集數(shù)據(jù)異常狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)蜂鳴，振動(dòng)提醒用戶(hù)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1如示。 




 圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
　　 
    硬件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)的主控制芯片選用SoC單片機(jī)mPSD3254BV。mPSD3200單片機(jī)是ST公司將51內(nèi)核與PSD(可編程系統(tǒng)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(nèi)核，擴(kuò)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(nèi)包括兩塊大容量的FLASH存儲(chǔ)塊和SR AM存儲(chǔ)器，并可根據(jù)實(shí)際需要將其配置為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或者程序存儲(chǔ)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(wěn)壓芯片MAX604。MAX604芯片是一種低壓差、低功耗線(xiàn)性穩(wěn)壓器，用來(lái)保證系統(tǒng)工作電壓的穩(wěn)定。鋰電池隨著使用時(shí)間的增加，電量將會(huì)逐漸降低，不能有效保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作。因此在鋰電池后端加一片MAX604，電壓始終穩(wěn)定在3.3V。

　　MAX604芯片上的OFF端，可以用來(lái)控制穩(wěn)壓芯片是否輸出電壓。當(dāng)OFF端上是高電平“1”時(shí)，該模塊就有輸出電壓；當(dāng)OFF端上是低電平“0”時(shí)，該模塊就無(wú)輸出電壓。本系統(tǒng)利用這一個(gè)特性，實(shí)現(xiàn)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(duì)電池進(jìn)行充電。

　　鋰電池的電量參數(shù)為：正常情況下電壓是3.6V，電壓低于2.5V時(shí)，就要對(duì)電池進(jìn)行充電，充電最高電壓可以達(dá)到4.1V。在系統(tǒng)中要實(shí)時(shí)檢測(cè)電池電壓，當(dāng)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(xù)使用時(shí)，損壞電池。本設(shè)計(jì)采用LM317元件構(gòu)成恒流源充電方式的電路，在充電過(guò)程實(shí)時(shí)檢測(cè)電池電壓，當(dāng)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(dá)到防爆設(shè)計(jì)的要求。

　　無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸模塊

　　無(wú)線(xiàn)傳輸模塊采用STR-11微功率無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)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(nèi)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(jī)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(dāng)有無(wú)線(xiàn)傳送請(qǐng)求時(shí)，單片機(jī)用一個(gè)IO信號(hào)將其激活，響應(yīng)無(wú)線(xiàn)傳送請(qǐng)求。

　　條碼掃描模塊

　　系統(tǒng)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(shí)別等一維條碼標(biāo)致等特點(diǎn)。

　　本掃描器使用了mPSD3200單片機(jī)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(jī)。掃描模塊在掃描不成功時(shí)給單片機(jī)發(fā)送錯(cuò)誤的聲音提示；在長(zhǎng)時(shí)間不進(jìn)行掃描時(shí)，掃描模塊自動(dòng)轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)，以減少功耗。

　　鍵盤(pán)輸入模塊

　　本掃描器共設(shè)計(jì)28個(gè)按鍵；將mPSD3200單片機(jī)的PA，PB口設(shè)置成普通的I/O接口以構(gòu)成一個(gè)行列式鍵盤(pán)矩陣。將PA0~6設(shè)置為七根列線(xiàn)，PB0~3設(shè)置為四根行線(xiàn)，并將PA7設(shè)置成邏輯輸入。用PA7口來(lái)檢測(cè)列線(xiàn)上是否有鍵按下。當(dāng)檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，PA7向CPU申請(qǐng)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(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)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(jí)。它可以顯示文字與圖片，該液晶屏最多可以顯示8 linux操作系統(tǒng)文章專(zhuān)題:linux操作系統(tǒng)詳解（linux不再難懂）