专利名称：基于以太网的条码识读器的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动控制领域，具体说是一种基于以太网的条码识读器。
背景技术：
现有条码扫描仪器只具有条码扫描的功能，不具备控制的能力，仅将扫描得到的条码信息通过串行接口发送到计算机，由计算机来负责数据的管理和发送等操作。要求为每一台条码扫描器专门配置计算机，因而整体的系统成本较高，灵活方便性差，串行接口的传输速率也很低，而且不方便联网。
发明内容
为了克服传统条码扫描器传输速率低、整体设备成本高、联网和使用不方便等缺陷，本发明目的在于提供一种全新的包括物品信息采集和控制在内的条码识读器。它集合了嵌入式计算技术、以太网技术、数据库技术和以太网供电技术，嵌入式计算技术的应用使得条码扫描终端具备了数据处理、发送等控制功能；数据库技术的应用使得信息控制和查询得以实现；以太网和以太网供电技术的应用使得设备的联网和使用更加方便，并且传输速率高、成本低。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下包括条码扫描终端和数据控制程序两部分，条码扫描终端通过以太网与数据控制程序通信；即条码扫描终端由供电模块供电，由识读模块、控制模块、网络模块、显示模块、存储模块组成，识读模块的输入端为对条码信息进行扫描和识读的信号，输出经控制模块接入网络模块，与数据控制程序通信，存储模块分别与控制模块、网络模块相连接，显示模块的输入端接至控制模块；数据控制程序具体流程为数据控制程序保存有大量的物品信息和液晶屏的显示代码，首先数据控制程序等待以太网端口的从条码扫描终端发送过来的条码信息，当从以太网接收到条码扫描终端发送过来的扫描数据后，以条码信息为关键词在物品信息库中查找其所对应的物品信息，并将该物品信息输出到本地主机端显示，同时接收用户对该物品的修改信息，而后根据用户的修改信息对该物品信息作以更新，再根据条码扫描终端的显示需求确定需求显示信息，从物品信息中摘取需要的显示信息，并在显示信息对应代码库中查找显示信息对应的代码和显示位置，通过以太网将显示数据发送给条码扫描终端，实现条码扫描终端的显示输出。
所述供电模块包括需求供电控制器、直流电压转换器及变压器，其中需求供电控制器运行IEEE802.3af-2003协议，输入接收来自变压器的中央抽头，输出接入直流电压转换器，直流电压转换器输出的电压为其它模块供电；变压器输入端接以太网的TX和RX网线对，次级接网络模块；所述存储模块包括闪存和静态随机访问存储器，其中闪存存储有嵌入式操作系统和条码扫描终端控制程序，通过地址线、数据线与静态随机访问存储器相连接，并分别与控制模块及网络模块通信；所述条码扫描终端控制程序流程为首先条码扫描终端始终保持在循环等待状态，当有扫描指令中断时，由控制模块控制识读模块进行条码扫描，当有条码信息输入时，控制模块按照串行通讯的协议，从识读模块读入条码信息，并对其进行预处理；然后，将条码信息通过以太网发送给主机端数据控制程序，为数据检索提供必要信息，再等待接收从主机端数据控制程序发送过来的显示数据，调用显示函数，根据显示代码和显示位置来控制显示模块将信息输出到液晶显示屏显示；所述控制模块以微处理器为核心，分别与识读模块、网络模块、显示模块、存储模块相连；所述显示模块包括液晶显示屏、液晶控制器、第一～二分段驱动器，其中液晶控制器输出端接液晶显示屏，通过串行接口从控制模块获得显示信息，通过控制和数据总线分别与第一～二分段驱动器连接；所述网络模块以网络控制器为核心，与控制模块、存储模块相连。
本发明涉及以下几项关键技术1)将嵌入式计算技术与扫描识读技术相结合，替代传统的条码扫描设备与电脑直接相连的解决方案，为条码识读器提供低成本的设计方案；2)将条码扫描终端接入到以太网，进而实现与主机端数据控制程序的高速通信，并可通过以太网对条码扫描终端供电；3)数据库技术的应用使得数据控制程序对大量信息的搜索和更新得以实现。
本发明是用来完成物品信息采集、存储、控制的条码识读器。本条码识读器的核心技术--基于以太网的嵌入式计算技术、以太网技术和以太网供电技术，该技术与传统扫描识读设备和数据库技术相结合，体现出如下优点
1.操控方便。嵌入式计算技术的应用使得扫描显示系统的操控方便。
2.高速传输。100Mbit/s的传输速率可以充分满足数据信息传输需求。
3.联网方便。应用广泛的以太网使得条码扫描终端可以轻松接入网络与主机端数据控制程序相连。
4.降低成本。多套条码扫描终端可同时通过以太网与同一主机相连，而不必为每一套条码扫描终端配备一台计算机；以太网供电技术的应用，从安装线缆方面节省了安装费用，因而可大幅度降低系统的整体成本。
5.方便控制。数据控制程序中数据库技术的应用使得复杂信息的控制和查询得以实现。
6.应用广泛。除了自动控制领域外，还可应用于物流、图书出版、零售业和餐饮业等多个领域。
由于本发明有以上的优点，使控制系统从设备、安装到正常运行及其检修维护，都体现出优越性。如1.节省硬件投资。多套条码扫描终端可同时通过以太网与同一主机相连，由同一数据控制程序负责信息控制，而不必为每一套条码扫描终端配备计算机，因而使得整体成本大幅度降低。
2.节省安装费用。通用的以太网连接方式使得条码扫描终端可以方便的接入网络，只需通过双绞线将条码扫描终端接入以太网即可，以太网供电技术的应用也进一步节省了供电线缆的费用，从而降低了安装的人工费和线缆费。
3.节省维护开销。连接和供电方式的简化不仅降低了发生故障的机会，为系统的维护也提供了方便的条件，进而节省系统维护的开销。
4.方便操作。由于以太网的通用性，现场数据可以无障碍的直接传送到主机端，便于管理人员检索数据，进行控制。
图1是本发明条码扫描终端的硬件结构框图。
图2是本发明条码扫描终端中供电模块的电路原理图。
图3是本发明条码扫描终端中存储模块的电路原理图。
图4是本发明条码扫描终端中控制模块的电路原理图。
图5是本发明条码扫描终端中显示模块的电路原理图。
图6是本发明条码扫描终端中网络模块的电路原理图。
图7是本发明条码扫描终端的硬件原理图的层次图。
图8是本发明条码扫描终端中控制程序流程图。
图9是本发明数据控制程序流程图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明包括条码扫描终端和数据控制程序两部分，条码扫描终端通过以太网与数据控制程序通信；即条码扫描终端由供电模块供电，由识读模块、控制模块、网络模块、显示模块、存储模块组成，识读模块的输入端为对条码信息进行扫描和识读的信号，输出经控制模块接入网络模块，与数据控制程序通信，存储模块分别与控制模块、网络模块相连接，显示模块的输入端接至控制模块。条码扫描终端运行于嵌入式实时多任务操作系统环境，主要负责条码信息的扫描、译码、预处理、发送数据到上层数据控制程序和等待接收上层数据控制程序发送的显示代码。条码扫描终端通过对条码信息进行扫描和识读，经过信号整形和译码并经控制模块处理后，通过网络模块经以太网发送到计算机端的数据控制程序，为数据检索提供必要信息，而后等待计算机端数据控制程序发送过来的数据，其中包含该数据信息所对应的需求显示信息的显示代码和显示位置，控制模块以这些信息为依据，控制显示模块的显示输出。
数据控制程序接收由条码扫描终端发送的条码信息，查找和更新数据库中该条码信息所对应的物品的信息，再摘取需求显示的信息，通过对显示信息库的查找，找到并通过以太网发送显示信息对应代码和显示位置给条码扫描终端，并由条码扫描终端完成信息显示。另外数据控制程序还可以为管理人员提供良好的人机界面，方便其了解当前数据库的内容并手动对其更新，方便数据的查询和管理。如图9所示具体流程为数据控制程序保存有大量的物品信息和液晶屏的显示代码，首先等待以太网端口的从条码扫描终端发送过来的条码信息，当从以太网接收到条码扫描终端发送过来的扫描数据后，以条码信息为关键词在物品信息库中查找其所对应的物品信息，并将该物品信息输出到本地主机端显示，同时接收用户对该物品的修改信息，而后根据用户的修改信息对该物品信息作以更新，再根据条码扫描终端的显示需求确定需求显示信息，从物品信息中摘取需要的显示信息，并在显示信息对应代码库中查找显示信息对应的代码和显示位置，通过以太网将显示数据发送给条码扫描终端，实现条码扫描终端的显示输出。数据控制程序的信息搜索采用数据库技术，可对各类信息作以方便快捷的管理，方便查询和更新。
下面结合各模块的内部连接图来对其做以介绍
-供电模块，如图2所示，该模块包括需求供电控制器U1、直流电压转换器U2及变压器T，其中需求供电控制器U1运行IEEE802.3af-2003协议，输入接收来自变压器T的中央抽头，输出接入直流电压转换器U2，直流电压转换器U2输出的电压为其它模块供电；变压器T输入端接以太网的TX和RX网线对，次级接网络模块。
供电模块遵从IEEE802.3af-2003协议规范(IEEE802.3af-2003为以太网供电协议)，供电模块负责IEEE802.3af-2003协议中的检测和电压转换等工作。可实现通过以太网供电技术，通过双绞线供给的+48V直流电在本模块中被转换为系统其他模块所需的+5V和+3.3V供电，以太网供给的+48V供电经TX和RX网线对接入供电模块后，从变压器T中央抽头取出，经需求供电控制器U1(TPS237X系列控制器)及外围器件，实现供电需求的检测和供电状态监测，并将+48V接入直流电压转换器U2(UCC3809)，最终转换为条码识读终端其他模块所需的供电电压；-存储模块，如图3所示，包括闪存U3(AM29DL163D)和静态随机访问存储器U4(CY7C1061AV33)，其中闪存U3存储有嵌入式操作系统和条码扫描终端控制程序，通过地址线、数据线与静态随机访问存储器U4相连接，并分别与控制模块及网络模块通信。闪存U3在存储嵌入式操作系统和条码扫描终端的控制程序的同时，还存储必要的数据信息；静态随机访问存储器U4为操作系统和条码扫描终端的控制程序提供运行空间；如图8所示，条码扫描终端控制程序运行于Nucleus嵌入式实时多任务操作系统环境，主要负责条码信息的扫描、预处理、发送数据到上层数据控制程序和等待接收上层数据控制程序发送的显示代码，所述控制程序流程为首先条码扫描终端始终保持在循环等待状态，当有扫描指令中断时，由控制模块控制识读模块进行条码扫描，当有条码信息输入时，控制模块按照串行通讯的协议，从识读模块读入条码信息，并对其进行预处理；然后，将条码信息通过以太网发送给主机端数据控制程序，为数据检索提供必要信息，再等待接收从主机端数据控制程序发送过来的显示数据(其中包含该条码信息所对应的需求显示信息的显示代码和显示位置)，调用显示函数，根据显示代码和显示位置来控制显示模块将信息输出到液晶显示屏显示。
-控制模块，本模块负责条码扫描终端的控制工作，如图4所示，以Atmel公司基于ARM7TDMI内核的微处理器U5(AT91M40800)为核心，分别与识读模块、网络模块、显示模块、存储模块相连。该微处理器U5具有高速低耗、接口丰富等特点，非常适合嵌入式控制方面的应用；-识读模块，用于条码信息的光学识读，识读模块采用Cipher LAB的1400系列识读模块(为现有技术)，该模块可完成前端的条码光学扫描和探测，中端的信号放大、滤波和整形，以及后端的译码等工作。经过扫描、整形和译码后得到的条码信息通过串口送到控制模块，并在控制模块完成控制和转发等工作；-显示模块，如图5所示，在显示模块中采用基于矽创(Sitronix)公司控制芯片，包括液晶显示屏LCD，液晶控制器U6(ST7920)，第一～二分段驱动器U7～U8(ST7921)，液晶控制器U6输出端接液晶显示屏LCD，其内嵌中文字库，可轻松实现图形和中、英文显示，通过串行接口SID和SCLK从控制模块获得显示信息，包括显示的内容代码和显示位置，通过控制与数据总线与分别第一～二分段驱动器U7～U8连接；所述第一～二分段驱动器U7～U8用于点阵式液晶屏显示，将从液晶控制器U6收到的串行数据转换成并行数据，并输出驱动波形给液晶屏面板，最终完成信息显；-网络模块，如图6所示，用于条码扫描终端与以太网通信，以网络控制器U9(SMSC公司的LAN91C111)为核心，与控制模块、存储模块相连，该网络控制器U9包括物理层收发器和介质访问控制器，可实现100Mbit/s的高速数据传输。
如上所述各模块之间的电路连接关系如图7所示，所述控制模块通过数据线、地址线和控制线与其他模块相连，控制模块、存储模块和网络模块之间通过数据线D
来传递数据信息；通过地址线A
来实现上述模块之间的数据寻址；控制线中的RST用来控制各模块芯片的复位操作；CS
为片选控制线，实现对包括存储模块中闪存U3和静态随机访问存储器U4和网络模块中网络控制器U9的选择，进而实现对各芯片的控制；WE和OE分别用来控制闪存U3和静态随机访问存储器U4和网络控制器U9的写入使能和读取使能。控制模块(即微处理器U5)通过串行接口与识读模块、显示模块相连，控制模块通过RX0接收识读模块的数据信息；控制模块通过SCLK来提供操作时序，来配合SID对显示模块的控制和状态信息的读取。网络模块通过以太网获得+48V直流供电，+48V供电接入供电模块，在此经过电压转换，转换为其他模块所需的+3.3V电压和+5V电压，供给其他模块。
权利要求
1.一种基于以太网的条码识读器，其特征在于包括条码扫描终端和数据控制程序两部分，条码扫描终端通过以太网与数据控制程序通信；即条码扫描终端由供电模块供电，由识读模块、控制模块、网络模块、显示模块、存储模块组成，识读模块的输入端为对条码信息进行扫描和识读的信号，输出经控制模块接入网络模块，与数据控制程序通信，存储模块分别与控制模块、网络模块相连接，显示模块的输入端接至控制模块；数据控制程序具体流程为数据控制程序保存有大量的物品信息和液晶屏的显示代码，首先数据控制程序等待以太网端口的从条码扫描终端发送过来的条码信息，当从以太网接收到条码扫描终端发送过来的扫描数据后，以条码信息为关键词在物品信息库中查找其所对应的物品信息，并将该物品信息输出到本地主机端显示，同时接收用户对该物品的修改信息，而后根据用户的修改信息对该物品信息作以更新，再根据条码扫描终端的显示需求确定需求显示信息，从物品信息中摘取需要的显示信息，并在显示信息对应代码库中查找显示信息对应的代码和显示位置，通过以太网将显示数据发送给条码扫描终端，实现条码扫描终端的显示输出。
2.按照权利要求1所述基于以太网的条码识读器，其特征在于所述供电模块包括需求供电控制器(U1)、直流电压转换器(U2)及变压器(T)，其中需求供电控制器(U1)运行IEEE802.3af-2003协议，输入接收来自变压器(T)的中央抽头，输出接入直流电压转换器(U2)，直流电压转换器(U2)输出的电压为其它模块供电；变压器(T)输入端接以太网的TX和RX网线对，次级接网络模块。
3.按照权利要求1所述基于以太网的条码识读器，其特征在于所述存储模块包括闪存(U3)和静态随机访问存储器(U4)，其中闪存(U3)存储有嵌入式操作系统和条码扫描终端控制程序，通过地址线、数据线与静态随机访问存储器(U4)相连接，并分别与控制模块及网络模块通信。
4.按照权利要求3所述基于以太网的条码识读器，其特征在于所述条码扫描终端控制程序流程为首先条码扫描终端始终保持在循环等待状态，当有扫描指令中断时，由控制模块控制识读模块进行条码扫描，当有条码信息输入时，控制模块按照串行通讯的协议，从识读模块读入条码信息，并对其进行预处理；然后，将条码信息通过以太网发送给主机端数据控制程序，为数据检索提供必要信息，再等待接收从主机端数据控制程序发送过来的显示数据，调用显示函数，根据显示代码和显示位置来控制显示模块将信息输出到液晶显示屏显示。
5.按照权利要求1所述基于以太网的条码识读器，其特征在于所述控制模块以微处理器(U5)为核心，分别与识读模块、网络模块、显示模块、存储模块相连。
6.按照权利要求1所述基于以太网的条码识读器，其特征在于所述显示模块包括液晶显示屏(LCD)、液晶控制器(U6)、第一～二分段驱动器(U7～U8)，其中液晶控制器(U6)输出端接液晶显示屏(LCD)，通过串行接口从控制模块获得显示信息，通过控制和数据总线分别与第一～二分段驱动器(U7～U8)连接。
7.按照权利要求1所述基于以太网的条码识读器，其特征在于所述网络模块以网络控制器(U9)为核心，与控制模块、存储模块相连。
全文摘要
本发明涉及自动控制领域，具体说是一种基于以太网的条码识读器，包括条码扫描终端和数据控制程序两部分，条码扫描终端通过以太网与数据控制程序通信；即条码扫描终端由供电模块供电，由识读模块、控制模块、网络模块、显示模块、存储模块组成，识读模块的输入端为对条码信息进行扫描和识读的信号，输出经控制模块接入网络模块，与数据控制程序通信，存储模块分别与控制模块、网络模块相连接，显示模块的输入端接至控制模块。本发明包括了从数据采集到数据控制、再到显示输出的全部功能，并具有成本低廉，传输速率高、使用方便等特点。
文档编号H04L12/00GK1801168SQ20041001141
公开日2006年7月12日 申请日期2004年12月30日 优先权日2004年12月30日
发明者徐皑冬, 白占元, 高路, 谭彩虹 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所