基于VHDL条形码识别器设计.doc

1、 本科生毕业论文(设计)基于VHDL条形码识别器设计院系名称姓名学号专业指导教师 年4月20日11摘 要二维条码技术正在渗透到社会的各个领域,快速精准的二维条码识别器具有很好的应用前景。由于其包含的信息量大，识别错误率低而在各个方面得到很大的重视。它发展迅速并被广泛应用于于工业、商业、图书出版、医疗卫生等各行各业。本文设计以TI 公司的TMS320VC5416 DSP 芯片为核心,采用COMS图像传感器采集二维条码数据,用CPLD实现系统整体的逻辑控制,实现了一种带有USB 接口的便携式二维条码识别器的设计。识别器本身可以存储一定容量的数据,也可通过USB 2.0接口同PC连接共享数据。关键词

2、:DSP;二维条码;识别器;USB AbstractTwo dimensional barcode technology is penetrating into every area of society, because it contains large amount of information, the error rate is low and recognition in all respects, got a lot of attention. It developed rapidly and widely used in the industrial, commercial,

3、and book publishing, medical and health, and other industries. fast accurate two dimensional bar code feader has a good application prospect.With TMS320VC5416 DSP chip of TI company as the core,the use of two dimensional barconde data gathered COMS image sensor,CPLD is used to implement logic contro

4、l system as a whole ,implements a portable with USB interface design of two dimensional barcode reader.Recognizer itself can be stored a certain volume of data,also can through the USB2.0interface with PC connection sharing data.Key Words: DSP;two dimenitonal barcode;identifier;USB目录1 引言111条码简介11.2二

5、维码概况2121二维条码的发展2122二维条码的分类2123二维条码的特点3124二维条码的应用313本课题的意义42 设计过程52. 1系统处理的流程52.2 二维条码识别器的硬件设计52. 2. 1 DSP 芯片的选择52. 2. 2 图像传感器的选择52. 2. 3 USB 接口设计62. 2. 4 逻辑控制62. 3 二维条码识别器的软件设计63 结语9参考文献10致 谢11 1 引言条码技术起源于20世纪40年代，所谓条码是一种信息的图形表示符，它是由一组规则排列的条、空以及对应的字符组成的标记。这些条和空组成的数据表达一定的信息，并能够被识读，转换成与计算机兼容的二进制信息，由条码

6、、条码符号的生成及其扫描阅读等部分组成的自动识别系统称之为条码系统，应用条码系统进行信息处理的技术称之为条码技术。我们日常见到的印刷在各种商品外包装上的条码，是普通的一维条码。一维条码从70年代初问世以来，已广泛应用于超市、邮局、银行、图书馆、工业、交通运输、金融、医疗、仓储业及办公自动化等领域，极大提高了信息处理的速度和工作效率。由于一维条码受信息容量的限制，在没有数据库和不方便联网的地方使用受到限制。另外，一维条码不便表示汉字信息，效率低。为解决传统条码存在的问题，经过逐渐改进，升级版本“二维条码”诞生了。它是一种全新的自动识别和信息载体技术，相同单位面积上的信息含量是一维条码的近百倍，在

7、表单应用、情报保密应用、自动追踪应用、证照的资料登记及自动输入、盘点应用、文件存储备援应用等方面开始大显身手。11条码简介条码是将线条与空白按照一定的编码规则组合起来的符号，用以代表一定的字母、数字等资料。在进行辨识的时候，是用条码阅读机扫描，得到一组反射光信号，此信号经光电转换后变为一组与线条、空白相对应的电子讯号，经解码后还原为相应的文字及数字，再传入电脑。条码辨识技术己相当成熟，其读取的错误率约为百万分之一，首读率大于98，是一种可靠性高、输入快速、准确性高、成本低、应用面广的资料自动收集技术。世界上约有225种以上的一维条码，每种一维条码都有自己的一套编码规格，规定每个字母(可能是文字

8、或数字或两者兼有)是由几个线条(Bar)及几个空白(Space)组成，以及字母的排列。一般较流行的一维条码有39码、EAN码、UPC码、128码，以及专门用于书刊管理的ISBN、ISSN等。从UPC以后，为满足不同的应用需求，陆陆续续发展出各种不同的条码标准和规格,时至今日，条码已成为商业自动化不可缺少的基本条件。条码可分为一维条码(One Dimensional code，1D)和二维条码(Two Dimensional Code，2D)两大类，目前在商品上的应用仍以一维条码为主，故一维条码又被称为商品条码，二维条码则是另一种渐受重视的条码，其功能较一维条码强，应用范围更加广泛。1.2二维码

9、概况121二维条码的发展随着计算机和自动识别技术的发展，20世纪80年代末诞生了比一维条码更完善的二维条码。所以一维条码是在二维空间即平面上用某种特定的黑白相间的几何图形来表示数据符号信息，在代码编制上，用若干个与二进制对应的几何形体来表示文字数值信息。二维条码突破了线性条码的局限性，即条码不再是一个代码，而是一个完整的数据文件，可随时随地进行识读，而不必时时与主计算机联网进行数据操作。从应用角度讲，一维条码是对物品的“标识”，二维条码则是对物品的“描述”。二维条码的出现是条码发展史上的里程碑。第一个二维条码“49码起源于1987年，是一种多行的、连续型长度可变的字母数字式编码，且采用多种元素

10、宽度。其字符集除包含“39”码的43个，还增加了3个功能字符Fl，F2，F3和3个变换字符f、f f、ns，共49个字符。具有全ASCII码特性，使用变换字符f、f f作为前置符，可为128个ASCII码编码。二维条形码的研究方向：其一是在一维条码的基础上向二维条码扩展；其二是利用图像识别的原理，采用新的编码结构和编码规则。122二维条码的分类二维条码一维码可以分为堆叠式行排式二维条码和矩阵式二维条码。堆叠式行排式二维条码形态上是由多行短截的一维条码堆叠而成：矩阵式二维条码以矩阵的形式组成，在矩阵相应元素位置上用“点”表示二迸制“l，用“空表示二进制“0，由“点”和“空”的排列组成代码。1.堆

11、叠式行排式二维条码堆叠式行排式二维条码(又称堆积式二维条码或层排式二维条码)，其编码原理是建立在一维条码基础之上，按需要堆积成两行或多行。它在编码设计、校验原理、识读方式等方面继承了一维条码的一些特点，识读设备与条码印刷与一维条码技术兼容。但由于行数的增加，需要对行进行判定，其译码算法与软件也不完全相同于一维条码。有代表性的行排式二维条码有：Code 16K、Code 49、PDF417等。2矩阵式二维码短阵式二维条码(又称棋盘式二维条码)它是在一个矩形空间通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码。在矩阵相应元素位置上，用点(方点、圆点或其他形状)的出现表示二进制“1，点的不出现表示二进制的“

12、0”，点的排列组合确定了矩阵式二维条码所代表的意义。矩阵式二维条码是建立在计算机图像处理技术、组合编码原理等基础上的一种新型图形符号自动识读处理码制。具有代表性的矩阵式二维条码有：Code One、Maxi CodeQR Code、Data Matrix等。在目前几十种二维条码中，常用的码制有：PDF417二维条码，Data matrix二维条码，Maxi code二维条码，QR Code，Code 49，Code 16K，Code one等，除了这些常见的二维条码之外，还有CP条码、田字码、Ultra code条码，Aztec条码。123二维条码的特点在讨论二维条码的特点前，先比较下一维条码

13、与二维条码的优缺点：一维条码：一维条码只是在一个方向(一般是水平方向)表达信息，而在垂直方向则不表达任何信息，其一定的高度通常是为了便于阅读器的对准。一维条码的应用可以提高信息录入的速度，减少差错率，可直接显示内容为英文、数字、简单符号；贮存数据不多，主要依靠计算机中的关联数据库；保密性能不高；损污后可读性差。二维条码：在水平和垂直方向的二维空间存储信息的条码，称为二维条码，可直接显示英文、中文、数字、符号、图形；贮存数据量大，可存放l K字符，可用扫描仪直接读取内容，无需另接数据库：保密性高(可加密)；安全级别最高时，损污50仍可读取完整信息。通过比较，从而总结出二维条码的特点：1.高密度编

14、码，信息容量大：可容纳多达1850个大写字母或2710个数字或1108个字节，或500多个汉字，比普通条码信息容量约高几十倍。2编码范围广：该条码可以把图片、声音、文字、签字、指纹等可以数字化的信息进行编码，用条码表示出来：可以表示多种语言文字；可表示图像数据。3容错能力强，具有纠错功能：这使得二维条码因穿孔、污损等引起局部损坏时，照样可以正确得到识读，损毁面积达50仍可恢复信息。4译码可靠性高：它比普通条码译码错误率2要低得多，误码率不超过千分之一。5可引入加密措施t保密性、防伪性好。因为条码无法以肉眼直接读出，所以有使资料隐蔽的功能。6成本低，易制作，持久耐用。7条码符号形状、尺寸大小比例

15、可变。8二维条码可以使用激光或CCD阅读器识读。9可影印及传真。二维条码除了优于一维条码外，还有许多性能优于磁卡、IC卡、光卡等。124二维条码的应用二维条码技术是在计算机与信息技术基础上发展起来的一种标准化信息存储、传递和自动识别技术，具有成本低、容量大、可靠性高、编码方式灵活、保密防伪性强等优点，在这些特性优势下，二维条码在90年代初已被重视与使用，应用的范围相当广范：1人事工资管理：员工的基本资料与工资。2公民医保与医疗网：病历、挂号证、个人就医资讯合而为一，可与医疗网相连。3证照系统：身份证、驾驶执照、学生证等。4图书资讯管理：出版社图书的预编目处理、书店的仓储管理、图书馆图书的自动编目作业及管理等。5编程管理。6销售、进货、出货管理。7邮政系统、专利申请管理系统等。13本课题的意义国外对二维条码技术的研究始于80年代末和90年代初，二维码(国际标BSIS016022)在物流、邮政、航空、汽车、医疗医药、电子、通用工业、零售业中的作用越来越身份证、驾驶证、军人证等证件，交通部门的车辆管理、工业生产等方面得到了应用。我国香港特别行政区的