【正文】 展進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)代。 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 第 1 章 緒論 課題的背景和意義 不同規(guī) 格的白縫隙和黑條組成了條形碼，然后它們按照已有的編碼規(guī)則 形成了 我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常見(jiàn)到的條形碼，用它們 來(lái)記錄并傳輸一些人們交易所 要用到的信息。工業(yè)微型條碼識(shí)別系統(tǒng)主要用于 SMT 機(jī)器工作位置的檢測(cè)，預(yù)防工作出錯(cuò)產(chǎn)生誤安裝。為企業(yè)之間信息交流提供了很大的便利，第二個(gè)時(shí)期是所有商品的供銷(xiāo)管理 ,產(chǎn)品物流 ,企業(yè)的連鎖化運(yùn)營(yíng) 。 在逐漸融入全球化的中國(guó)，大量商品的進(jìn)出口已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí) ,相信在 不久的將來(lái) ,條形碼將處于全速發(fā)展的時(shí)代 。 由于條形碼 與我們的生活息息相關(guān)， 在工業(yè) 生產(chǎn) 中 ，伴隨著交易數(shù)量的持續(xù)增加 和服務(wù) 質(zhì)量 的 不斷 提高， 產(chǎn)品進(jìn)出口公司 業(yè)務(wù)量和 繁瑣 程度 越來(lái)越 大 ，工業(yè)微型條 碼軟件系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生 。 讓合理 的 軟件算法 與 簡(jiǎn)便 的讀取設(shè)備 相結(jié)合，幫助 人們 對(duì)商品信息 進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的分析處理，從而 讓條形碼更簡(jiǎn)化了我們工作時(shí)的識(shí)別過(guò)程。 主要研究?jī)?nèi)容 本次課程設(shè)計(jì)中，采用 AT89S52 作為系統(tǒng)的控制核心，與 SONIX SN9P701F， SONIX SN9S102C 等設(shè)備 配合實(shí)現(xiàn)條形碼的識(shí)別和信息的獲取。 第 2 章 系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì) ， 簡(jiǎn)單的概括一下這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的思路， 分析各設(shè)備的作用 。 第 4 章 系統(tǒng)軟件的 詳細(xì) 設(shè)計(jì) ，根據(jù) 現(xiàn)有 硬件資源，設(shè)計(jì)程序的流程圖 并寫(xiě)出程序，詳細(xì)介紹每部分程序的意義。 第 6 章 總結(jié)與展望 ， 對(duì)已經(jīng)完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)， 分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不足之處。同時(shí)介紹 硬件的使用情況和詳細(xì)介紹這次畢業(yè)論文的組成結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖 如圖 21 所示。市場(chǎng)上的圖像傳感器千差萬(wàn)別，但是根據(jù)體積，光學(xué)分辨率等因素，最后決定采用 SONIX SN9S102C， 這 是一種高度集成的有源像素圖像傳感器，采用 CMOS 技術(shù)制成。 然后把 電信號(hào)傳給單片機(jī) 。 單片機(jī)模塊 單片機(jī)是這次設(shè)計(jì)的核心模塊，它起著控制條碼的讀取，傳輸數(shù)據(jù)，控制 RS485 通信等功能，所以它必須有多引腳，但是單片機(jī)的體積要盡量 的小。 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 撥碼開(kāi)關(guān) 在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中， 撥碼開(kāi)關(guān)的作用為切換系統(tǒng)的工作狀態(tài)， 撥碼開(kāi)關(guān)共有四個(gè)鍵，每一個(gè)鍵對(duì)應(yīng) 著單片機(jī)不同的功能。 但是由于 RS485在上位機(jī)上用的較 少 ，最后要通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為 RS232 或是 USB 接口進(jìn)行通信。 I2C的本質(zhì)就是兩根 I/O 總線，一根時(shí)鐘線，一根數(shù)據(jù)線，并且能很好的完成 半 雙工的數(shù)據(jù)通信。主要是 撥碼開(kāi)關(guān)控制單片機(jī) ， 然后 單片機(jī) 控制 SN9P701F 開(kāi)始 掃描條形碼 ， 最后 通過(guò) RS485和接口轉(zhuǎn)換器顯示在 PC 或上位機(jī)上。 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 第 3 章 系統(tǒng)硬件 介紹 SONIX SN9S102C SONIX SN9P701C 條形碼掃描 器 是光學(xué)圖像傳感器組件，這是一款高集成的有源像素傳感器并裝配了 技術(shù)，為了有最小化的 I/O 引腳，原來(lái)輸出的 8 位引腳通過(guò) 2根總線傳輸數(shù)據(jù)。 SONIX SN9P701F SONIX SN9P701F 的描述 SN9P701F 是第二代解碼器，它的設(shè)計(jì)是為了應(yīng)用松翰最新發(fā)展 。 SONIXSN9P701F 的特點(diǎn) 1 支持光點(diǎn)圖像格式 2核心電壓工作范圍： ~ 3 校準(zhǔn)器輸入： ~5v 4 最低功率損耗： 3mA 5 截止電流： 10uA 6 內(nèi)含 16 位 dsp 的傳感器控制和圖像部分識(shí)別 7 光源定時(shí)控制 8 嵌入式電壓穩(wěn)定 9 嵌入式 16Mhz RC 標(biāo)準(zhǔn)振蕩電路 10 嵌入式低電壓檢測(cè) 11 48 引腳 LQFP 包 AT89S52 單片機(jī) 設(shè)計(jì) 本 設(shè)計(jì)用到的單片機(jī)是 AT89S52， AT89S52 作為硬件的控制部分， 主要起到了控制外圍設(shè)備的作用 。 AT89S52 是一種極高效能 CMOS、低能耗的 8 位小型控制處 理器，在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器有 8k 容量。單片機(jī)上的 Flash 允許程序存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6 可編程片上系統(tǒng)，單片機(jī)也適用于普遍的其它編程器。并且 AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作狀態(tài)，支持 2種不同軟件的可選擇節(jié)電模式。單片機(jī)的掉電保護(hù)方式為 RAM 中的內(nèi)容被保留，晶體振蕩器停止工作，單片機(jī)停止當(dāng)前一切工作，直到下一個(gè)中斷或手動(dòng)硬件復(fù)位為止。另外 AT89S52 單片機(jī)擁有 3 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，一個(gè) 2 級(jí) 6 向量 的 中斷結(jié)構(gòu)，片內(nèi)晶振 以 及時(shí)鐘電路，全雙工串行口。 圖 31AT89S52 實(shí)物圖 單片機(jī)最小 系統(tǒng)概述 單片機(jī)最小系統(tǒng)的構(gòu)成部分是： 復(fù)位電路，晶振電路，電源，單片機(jī)。 2 可以完整的使用單片機(jī)內(nèi)部?jī)?chǔ)存器。 4 最為重要的一點(diǎn)是 具有 擴(kuò)展功能，能與其他設(shè)備通過(guò) I/O 口連接。晶振電路如圖 32所示。自動(dòng)復(fù)位電路圖如圖 33 所示。 3332313029282726252423123456789101144 43 42 41 40 39 38 37 36 35 3412 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22RSTNOEA/VPPNCALEPSENXTAL2 XTAL1GND GND AT89S52(MOSI)(MISO)(SCK)(RXD)(TXD)INT0INT1T0T1AD4AD5AD6AD7A15A14A13EX/T2 T2 AD0 AD1 AD2 AD3W/R RD A8 A9 A10 A11 A12（ TFQP ） 圖 34AT89S52 單片機(jī)引腳圖 單片機(jī)的控制方案與選擇 控制概述 SONIX SN9P701F 與 AT89S52 單片機(jī)通信 通過(guò) 4 跟總線， 數(shù)據(jù)傳輸 主要 依靠 SCK 和SDIO。外部上拉電阻（ ）拉高了 4 根線上的 SDIO。 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 O I D M C U1234S C KS D I OV C CG N DVCC4 . 7 K 圖 35MCU 和 OID 通信線路 4 根總線 中 的 SCK 和 SDIO 用于 OID 和 MCU 之間的數(shù)據(jù)通信，傳輸接口 為雙向 接口，SCK 和 SDIO 的特點(diǎn)如 表 31 所示。 表 32 OID 和 DSP 數(shù)據(jù) 特點(diǎn) OID→ MCU OID← MCU 長(zhǎng)度 23 bits 8 bits 用途 OID 的指標(biāo)，命令和狀態(tài) 命令 雙向接口 概述：雙向接口是用于 OID 控制器和 MCU 之間的，在這個(gè)協(xié)議中，只有兩根線是用于傳輸數(shù)據(jù)的，在 SDIO 上數(shù)據(jù)依次從高位傳輸?shù)降臀?，?雙向 接口中 MCU 是主機(jī)， OID設(shè)備是外圍設(shè)備。 工作條件： 默認(rèn)狀態(tài)：主機(jī)讓 SCK 保持低電平， SDIO 被外部上拉電阻拉高 開(kāi)始：主設(shè)備通過(guò)改變 SCK 的狀態(tài)（從低到高）發(fā)送一個(gè)轉(zhuǎn)移周期 結(jié)束：如果主設(shè)備讓 SCK 保持低的狀態(tài)超過(guò) 1024 個(gè)時(shí)鐘，子設(shè)備就會(huì)認(rèn)為轉(zhuǎn)移周期結(jié)束，接口工作時(shí)序圖如圖 36所示。 在 SDIO 上的數(shù)據(jù)從 MSb 依次轉(zhuǎn)移到 LSb 上， SDIO 程度的變化只會(huì)發(fā)生在 SCK 一直保持在高電平， 當(dāng) SCK 是低狀態(tài)， SDIO 的狀態(tài)改變 是 禁止的。當(dāng) SCK 為高時(shí)，它能把數(shù)據(jù)放在 SDIO 上。 為了通信成功，主設(shè)備必須遵循以下規(guī)則去控制 SCK 1 為了 SDIO 的程度改變，主設(shè)備必須保持 SCK 的高狀態(tài)超過(guò) 32 個(gè)時(shí)鐘。獲取有效數(shù)據(jù)時(shí)序圖如圖 37 所示。 表 33 讀周期 總線 部分 開(kāi)始 第 1 個(gè)字節(jié) 第 2~16 個(gè)字節(jié) 停止 SDIO 主設(shè)備 Z L Z Z 子設(shè)備 L Z 16 個(gè)比特?cái)?shù)據(jù) Z 在 SDIO 上轉(zhuǎn)移的 17 個(gè)字節(jié)： 第 1個(gè)比特： W/R 控制比特，主設(shè)備讓 SDIO 保持低狀態(tài)來(lái)開(kāi)啟一個(gè)讀周期。 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 10 在接收到 17個(gè)比特之后， SDIO 會(huì)被外部上拉電阻拉高 在讀周期之前，子設(shè)備發(fā)送一個(gè)轉(zhuǎn)移請(qǐng)求（拉低 SDIO）去通知主設(shè)備，在主設(shè)備產(chǎn)生開(kāi)始標(biāo)示并放置讀控制標(biāo)示 在 SDIO 線上時(shí)，一個(gè)變化邊緣后，子設(shè)備開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)。讀周期時(shí)序圖如圖 38所示。 表 34 寫(xiě)周期 總線 部分 開(kāi)始 第 1 個(gè)字節(jié) 第 2~9 個(gè)字節(jié) 停止 SDIO 主設(shè)備 Z H 8 比特?cái)?shù)據(jù) H 子設(shè)備 Z/L Z Z Z 在 SDIO 上一個(gè)寫(xiě)周期會(huì)有 9 位比特： 第 1個(gè)比特是：讀 /寫(xiě)控制比特，主設(shè)備拉高 SDIO 去標(biāo)志一個(gè)寫(xiě)周期 第 2~9 個(gè)比特：由主設(shè)備產(chǎn)生的比特 在 SDIO 傳輸完 9 個(gè)比特以后，被外部電阻拉高 在寫(xiě)周期中， 主機(jī)產(chǎn)生一個(gè)上升沿在 SCK 上 ， 并放置一個(gè)寫(xiě)控制標(biāo)示 在 SDIO 線上，主設(shè)備傳輸?shù)娜魏我粋€(gè)比特都要通過(guò) SDIO，并且伴隨著寫(xiě)控制 標(biāo)示 在 SDIO 線上， 當(dāng) SCK 下降沿之后 子設(shè)備開(kāi)始接收數(shù)據(jù)。 圖 39 寫(xiě)周期 時(shí)序圖 數(shù)據(jù)形式 從 OID 中得到的連續(xù)數(shù)據(jù)為 16 個(gè)比特指令或 16 個(gè)比特 標(biāo)示 。 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 表 35OID 連續(xù)數(shù)據(jù)的規(guī)則 bit15 bit14 bit13 bit12 bit11 bit10 bit9 bit8 bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 0 關(guān)鍵標(biāo)示 標(biāo)示 1 關(guān)鍵標(biāo)示 指令 從 OID 到 DSP 的指令： 1 OIDcmdPowerOn=0xfff8 2 OIDcmdPowerDown=0xfff7 3 OIDcmdWakeup=0xfff0 OID 圖像處理會(huì)通知用戶這個(gè)設(shè)備已經(jīng)開(kāi)始接收用戶要求的信息 依次接收來(lái)自 DSP 的指令 命令從 DSP 到 OID 1UserCmdPowerOnOID=0x53 DSP 設(shè)備打開(kāi) OID 的 圖像處理 2 UserCmdPowerDownOID=0x56 DSP 設(shè)備讓 OID 圖像處理處于休眠狀態(tài) 3 UserCmd AutoSleepFunEnable=0xA0 DSP 開(kāi)啟自動(dòng)休眠功能 4 UserCmd AutoSleepFunDisable=0xA3 DSP 不允許開(kāi)啟自動(dòng)休眠功能 5 UserCmd TriggerToClearAutoSleepTimmer=0xA6 DSP 清除自動(dòng)休眠時(shí)間 6 UserCmd_ClearAutoSleepTimmerIfOIDDetect=0xAC UserCmd_NonClearAutoSleepTimmerIfOIDDetect=0x50 OID 處理器的自動(dòng)休眠定時(shí)器被清 0 7 UserCmd_CheckOIDStatus=0x30 DSP 可以發(fā)送這個(gè)命令去檢查是否 OID 處理器被喚醒或休眠 控制時(shí)間 啟動(dòng) OID 時(shí)序圖如圖 310 所示。 OID 讀取數(shù)據(jù)時(shí)序圖如圖 311 所示。 本章小結(jié) 本章主要完成硬件的設(shè)計(jì)， 介紹了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)需要使用到的主要硬件設(shè)備及相應(yīng)的各設(shè)備引腳功能，主要是 AT89S52（控制芯片）， SONIX SN9P701F（圖像處理模塊） ，SONIX SN9S102C，并列出了系統(tǒng)參數(shù) 和 最佳工作狀態(tài) 。 系統(tǒng) 流 程圖 系統(tǒng) 流 程圖 主要 分為以下幾個(gè)部分： 系統(tǒng) 初始化， SONIX SN9P701F 控制及其條碼識(shí)別 和 RS485 通信 。 開(kāi) 始關(guān) 中 斷定 時(shí) 器 初 始 化R S 4 8 5 通 信 初始 化模 擬 I 2 C 端 口 初始 化開(kāi) 中 斷掃 描 條 形 碼有 數(shù) 據(jù)發(fā) 送 給 上 位 機(jī)否是 圖 41 系統(tǒng) 流程圖 系統(tǒng) 初始化 設(shè)計(jì) 初始化程序流程圖如圖 42所示。 定時(shí)器初始化程序?yàn)? void InitT1（ void） { TMOD = 0x20。//設(shè)置定時(shí)器的初值， 10ms TL1 =T1L。//啟動(dòng)定時(shí)器 T1,開(kāi)始計(jì)時(shí) PCON=0x80。//設(shè)置串口工作 方式 } RS485 通信初始化程序 為 void InitRS485 (void) { RSSelect=1。//設(shè)置 state 初值 } 模擬 I2C 端口初始化程序?yàn)? void InitI2C(void) //I2C 總線初始化程序， 作用是 使總線處于空閑狀態(tài) { SCK=1。 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 15 SDIO=1。 } SONIX SN9P70