专利名称：脱机便携式扫描仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及扫描仪，更具体地说，是一种作为计算机输入设备的扫描仪。
背景技术：
扫描仪作为图象、图形和文本的输入设备，其应用越来越普遍，成为继键盘和鼠标之后的第三代微机输入设备。但是当前市场上各式扫描仪都是必须与计算机联机才能投入使用。这给在某些场合下使用扫描仪带来了极大的不方便。例如，在野外进行现场操作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种可脱离计算机单独使用的脱机便携式扫描仪。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是本发明由扫描头和控制电路构成。
本发明的结构特点是所述控制电路包括CPU单元CP1，外接振荡器CRY1和复位电路S2；存储单元，由单片机的P0口和P2口提供A0-A15共16根地址线，并选用P1口的P1.0作为第17根地址线A16，用单片机P1口的P1.2、P1.3和P14三根线作为译码器U8输入端，输出端Y0-Y3分别接至四片存储器U1、U2、U3、U4的CS1管脚；扫描头信号单元，由缓冲器U7为扫描信号电平整形，整形输出的串行CCD图像信号经移位寄存器U5转换为并行信号，通过三态触发器U6送入数据总线D0-D7，并由所述三态触发器U6分时控制图象信号与数据总线的联系；
扫描头开关单元，由三极管Q1、Q2构成，单片机定时输出信号在其T1端输出至三极管Q2的基极。
采用直接通讯的RS-232接口，三极管Q3和三极管Q4及附加元器件构成了RS-232信号电平与TTL电平不匹配的转换电路。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在本发明是将扫描的图形、图象和文字数据进行存储，存储后的数据可随时输入计算机中做进一步处理。本发明可脱离计算机独立完成扫描工作，其适应性强、成本低、质量高。
附图为本发明电路原理图。
具体实施例方式本实施例由扫描头和控制电路构成，其控制电路包括CPU单元、存储单元、扫描头信号单元、扫描头开关单元和通讯接口。
CPU单元CP1采用MCS-51系列的87C51，外接振荡器CRY1和复位电路S2；存储单元采用128K*4RAM和64KROM的扩展存储结构。由于628128有128K*8个存储单元，共17根地址线。而8051单片机的P0口和P2口仅提供了A0-A15共16根地址线，因此，又选用P1口的P1.0作为第17根地址线A16。本设计中，用了U1、U2、U3和U4四片628128共512K存储空间，取用单片机P1口的P1.2、P1.3和P14三根线作为译码器U8 74HC138输入端，输出端的Y0-Y3分别接至四片存储器U1、U2、U3和U4 628128的CS1管脚，以此解决寻址问题。译码器U8 74HC138有三个片选端，若未被选中，所有输出均为高电平，四片68128也均未被选中，此时，数据总线可主与图象信号使用，解决了RAM与图象信号分时共用总线。
扫描头信号单元由缓冲器U7 74HC244为扫描信号电平整形，整形输出的串行CCD图像信号经移位寄存器U5 74HC164转换为并行信号，通过三态触发器U6 74HC374送入数据总线D0-D7，并由所述三态触发器U674HC374分时控制图象信号与数据总线的联系。
该电路中的缓冲器U7 74HC244有两个作用。首先，对扫描头的五个信号电平整形；其次，由于87C51 CPU的I/O脚有限，在确定了扫描仪的分辩率后，将同步信号关断，使CPU的P1.7脚可分时分作他用，这时U774HC244的第19脚应加一低电平。
因为CCD图象信号是负极性的，所以用U12B 74HC04的一个反相器进行处理，使之转换为正极性信号。
三态触发器U6 74HC374也有两个作用，一个是将U5 74HC164输出的并行图象信号送入数据线总线；另一是分时控制图象信号与数据总线的联系。当取样控制信号在U5 74HC164的时钟端CLX对CCD图象信号采样时，另一个取样控制信号送入计数器U13A 74HC393进行计数。计数器的八分频输出端送入U6 74HC374的时钟端CLX。当经过八个取样脉冲周期后，74HC374时钟被触发，此时，74HC164恰好将串行图象数据转换为8位并行数据，经由74HC374输出至数据总线。
取样控制信号经一非门反相后再送入计数器是由于74HC393在时钟的下跳沿开始计数；而其八分频端经一与非门U11D送入74HC374，则是由于74HC374是在时钟的上跳沿将数据送至输出端的，该与非门实际上作为一非门使用。
74HC393的八分频端还连接至CPU的外部中断INT1端。CPU通过中断信号的下降沿到来，可以知道74HC374 E将图象数据送入其输出端，它可以打开总线开关读取图象数据。74HC393的四分频端作为CPU的外部计数脉冲送入其T0端，根据扫描仪的分辩率设置，决定每个扫描行的取样个数。
74HC244输入端的4.7K电阻RP1的作用是当扫描头未接入控制器时，通过这些电阻将输入端上拉至高电平，使输入端在任何情况下均有一确定的状态。
设置电子定时开关电路，以保护扫描头的CCD器件和发光管阵列。由三极管Q1、Q2及其附件构成，单片机定时输出信号在其T1端输出至三极管Q2的基极。一旦达到30秒，从CPU的T1端输出低电平，使三极管Q2截止，从而导致三极管Q1截止，关闭扫描头12V电源。
本实施例采用直接通讯的RS-232接口。由于CPU的I/O端子数目有限，在用RS-232标准接口进行通讯时，不能提供其它控制信号，只能采用直接通讯的方法。
由于RS-232的信号电平与TTL电平相差很大，所以这两种电平需要转换。从降低成本考虑，采用分立元件设计电平转换电路。由三极管Q3和三极管Q4构成，其中，Q3集电极接RXD端，Q4基极通过电阻R9接TXD端。由Q3单元将RS-232电平转换为TTL电平；Q4单元将TTL电平转换为RS-232电平。其工作原理是当三极管Q3的基极输入端为RS-232的逻辑0电平(+12V)，则三极管Q3导通，集电极RXD端输出TTL逻辑0电平；若其基极输入端为RS-232的逻辑1电平-12V，则Q3截止，集电极输出TTL逻辑1电平。当三极管Q4的基极输入端TXD为TTL逻辑1电平，则三极管Q4截止。由于RS-232输出停止位时，电平转换单元连接RS232接 的这一端电平为-12V，此时，电容C8被充电至-12V，Q4集电极为-12V，正好在RS-232的逻辑1电平-3至-15V的范围之内；若输入端TXD为TTL逻辑0电平，则Q4导通，其集电极输出为+5V，也属于RS-232的逻辑0电平+3V至+5V范围内，实现了电平转换。
本实施例中同时设置供电转换电路。在扫描仪不工作时，主电源关断，用钮扣电池仅对RAM供电，以维持其中的图象信息。而当扫描仪工作时，所有器件均由主电源供电。
本实施例中的MCS-51软件设计应包括内部与外部存储器的分配、CPU的初始化、扫描仪的分辩率确定、扫描仪拖动速度的判断、图象数据的采集与存放、扫描头电源的定时以及与PC机通讯。
应用在本实施例中的PC机软件应包括初始化、呼号联络、建立图象文件、接收单片机传送的图象数据、向硬盘上存放图象数据，并将接收到的图象数据转换为TIF格式的图象文件。
权利要求
1.一种脱机便携式扫描仪，由扫描头和控制电路构成，其特征是所述控制电路包括CPU单元(CP1)，外接振荡器(CRY1)和复位电路(S2)；存储单元，由单片机的P0口和P2口提供A0-A15共16根地址线，并选用P1口的P1.0作为第17根地址线A16，用单片机P1口的P1.2、P1.3和P14三根线作为译码器U8(74HC138)输入端，输出端Y0-Y3分别接至四片存储器U1、U2、U3、U4(628128)的CS1管脚；扫描头信号单元，由缓冲器U7(74HC244)为扫描信号电平整形，整形输出的串行CCD图像信号经移位寄存器U5(74HC164)转换为并行信号，通过三态触发器U6(74HC374)送入数据总线D0-D7，并由所述三态触发器U6(74HC374)分时控制图象信号与数据总线的联系；扫描头开关单元，由三极管Q1、Q2构成，单片机定时输出信号在其T1端输出至三极管Q2的基极；采用直接通讯的RS-232接口，三极管Q3和三极管Q4及附加元器件构成了RS-232信号电平与TTL电平不匹配的转换电路。
全文摘要
一种脱机便携式扫描仪，由扫描头和控制电路构成，其特征是所述控制电路包括CPU单元、存储单元、扫描头信号单元、扫描头开关单元以及采用直接通讯的RS－232接口及其电平转换电路。本发明是将扫描的图形、图象和文字数据进行存储，存储后的数据可随时输入计算机中做进一步处理。可脱离计算机独立完成扫描工作，适应性强、成本低、质量高。
文档编号G06F3/00GK1398107SQ01113790
公开日2003年2月19日 申请日期2001年7月12日 优先权日2001年7月12日
发明者陈军宁, 柯导明, 梁栋, 王年, 宣长林 申请人:安徽大学