專用條形碼無線掃描器設(shè)計
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本無線掃描器以單片機mPSD3254BV 為核心,通過掃描子系統(tǒng)可以掃描一維或二維條型碼,鍵盤和顯示系統(tǒng)方便用戶進行人機交流,無線傳送模塊可以將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到其它設(shè)備,同時本掃描器也能存儲上萬條數(shù)據(jù)信息,整個系統(tǒng)采用鋰電池供電,可以連續(xù)工作40小時,當(dāng)采集數(shù)據(jù)異常狀態(tài)時,系統(tǒng)會自動蜂鳴,振動提醒用戶。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
系統(tǒng)的主控制芯片選用SoC單片機mPSD3254BV。mPSD3200單片機是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(nèi)包括兩塊大容量的FLASH存儲塊和SR AM存儲器,并可根據(jù)實際需要將其配置為數(shù)據(jù)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(wěn)壓芯片MAX604。MAX604芯片是一種低壓差、低功耗線性穩(wěn)壓器,用來保證系統(tǒng)工作電壓的穩(wěn)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(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,可以用來控制穩(wěn)壓芯片是否輸出電壓。當(dāng)OFF端上是高電平“1”時,該模塊就有輸出電壓;當(dāng)OFF端上是低電平“0”時,該模塊就無輸出電壓。本系統(tǒng)利用這一個特性,實現(xiàn)電源的開關(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(shù)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(dá)到4.1V。在系統(tǒng)中要實時檢測電池電壓,當(dāng)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(xù)使用時,損壞電池。本設(shè)計采用LM317元件構(gòu)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(dāng)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(guān)采用MOS管控制,從而避免了用繼電器開關(guān)時火花的產(chǎn)生,使掃描器達(dá)到防爆設(shè)計的要求。
無線數(shù)據(jù)傳輸模塊
無線傳輸模塊采用STR-11微功率無線數(shù)據(jù)傳輸模塊。該無線模塊具有接收發(fā)射合一、體積小、外圍器件少,內(nèi)置天線,可直接與MCU串口相接等優(yōu)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(tài),當(dāng)有無線傳送請求時,單片機用一個IO信號將其激活,響應(yīng)無線傳送請求。
條碼掃描模塊
系統(tǒng)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(biāo)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(fā)掃描,掃描模塊把一維或二維碼的信息通過串口發(fā)到單片機。掃描模塊在掃描不成功時給單片機發(fā)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(zhuǎn)入休眠狀態(tài),以減少功耗。
鍵盤輸入模塊
本掃描器共設(shè)計28個按鍵;將mPSD3200單片機的PA,PB口設(shè)置成普通的I/O接口以構(gòu)成一個行列式鍵盤矩陣。將PA0~6設(shè)置為七根列線,PB0~3設(shè)置為四根行線,并將PA7設(shè)置成邏輯輸入。用PA7口來檢測列線上是否有鍵按下。當(dāng)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(qū)動模塊,驅(qū)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(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解(linux不再難懂)
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