專用條形碼無線掃描器設計

    在當今工業社會向信息社會，工業經濟向知識經濟發展過程中，自動識別技術正發揮著越來越重要的作用。在需要物品識別，數據掃描，信息登陸的業務領域，使用自動識別技術，可提高對物品及相關信息進行管理的效率和可靠性。條碼數據掃描器正是為此設計的。 
　　本無線掃描器以單片機mPSD3254BV 為核心，通過掃描子系統可以掃描一維或二維條型碼，鍵盤和顯示系統方便用戶進行人機交流，無線傳送模塊可以將現場采集到的數據發送到其它設備，同時本掃描器也能存儲上萬條數據信息，整個系統采用鋰電池供電，可以連續工作40小時，當采集數據異常狀態時，系統會自動蜂鳴，振動提醒用戶。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UART接口，還增加了PLD(可編程邏輯器件)的功能；同時片內包括兩塊大容量的FLASH存儲塊和SR AM存儲器，并可根據實際需要將其配置為數據存儲器或者程序存儲器來使用。

　　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、低功耗線性穩壓器，用來保證系統工作電壓的穩定。鋰電池隨著使用時間的增加，電量將會逐漸降低，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，可以用來控制穩壓芯片是否輸出電壓。當OFF端上是高電平“1”時，該模塊就有輸出電壓；當OFF端上是低電平“0”時，該模塊就無輸出電壓。本系統利用這一個特性，實現電源的開關和休眠的喚醒。其硬件原理圖如圖2所示。




　　圖2 電源控制電路

　　充電模塊

　　充電模塊是用來在電池的電量不足的情況下，及時的對電池進行充電。

　　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，就要對電池進行充電，充電最高電壓可以達到4.1V。在系統中要實時檢測電池電壓，當電池電壓過低時，能及時提醒用戶充電，以防止電池電壓過低繼續使用時，損壞電池。本設計采用LM317元件構成恒流源充電方式的電路，在充電過程實時檢測電池電壓，當電池充滿時，能自動切斷電源，以防止電池過充而損壞。充電電源的開關采用MOS管控制，從而避免了用繼電器開關時火花的產生，使掃描器達到防爆設計的要求。

　　無線數據傳輸模塊

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

　　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、自動識別等一維條碼標致等特點。

　　本掃描器使用了mPSD3200單片機用的另一個TTL串行口直接與掃描模塊通訊，用戶通過按鍵來觸發掃描，掃描模塊把一維或二維碼的信息通過串口發到單片機。掃描模塊在掃描不成功時給單片機發送錯誤的聲音提示；在長時間不進行掃描時，掃描模塊自動轉入休眠狀態，以減少功耗。

　　鍵盤輸入模塊

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




　　圖3 鍵盤控制電路

　　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模塊，驅動模塊與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 linux操作系統文章專題:linux操作系統詳解（linux不再難懂）