CN102831374A - 一种条形码扫描器及其光电信号处理电路 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电信号处理领域，提供了一种条形码扫描器及其光电信号处理电路。在本发明中，通过采用包括峰值采样模块、分压模块、电平判决模块以及放大倍数控制模块的条形码扫描器的光电信号处理电路，能够在光电转换模块因信号干扰而输出存在误差的电信号时，根据二级放大模块输出电压的变化情况自适应地调整二级放大模块的信号放大倍数，以对迟滞比较输出模块的输入电压信号进行适时调整，提高了迟滞比较输出模块所输出的解码信号的精度，进而提高了对条形码的识别准确率，从而解决了现有的条形码扫描器所存在的条形码识别精度低的问题。

Description

一种条形码扫描器及其光电信号处理电路

技术领域

本发明属于电信号处理领域，尤其涉及一种条形码扫描器及其光电信号处理电路。

背景技术

目前，条形码扫描器作为一种物品标识信息读取装置被广泛应用于货品管理领域。现有的条形码扫描器由其内部光源发出光线，该光线经过光学系统照射到条形码上，然后由光学系统将反射回来的光线成像于光电转换器上，并由光电转换器生成电信号，随后该电信号通过放大电路放大后生成相应的模拟电压，再将该模拟电压进行滤波、整形后获得相应的方波信号，最后通过译码器将该方波信号解析为数字信号并输入计算机接口。

然而，由于在工作环境中存在信号干扰，使得条形码扫描器中的光电转换器所生成的电信号存在误差，进而影响了条形码扫描器识别条码信息的准确性，导致识别精度低。因此，现有的条形码扫描器存在条形码识别精度低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种条形码扫描器的光电信号处理电路，旨在解决现有的条形码扫描器所存在的条形码识别精度低的问题。

本发明是这样实现的，一种条形码扫描器的光电信号处理电路，包括光电转换模块、微分运算模块、一级放大模块、二级放大模块及迟滞比较输出模块，所述光电信号处理电路还包括：

峰值采样模块，输入端接所述二级放大模块的输出端，用于对所述二级放大模块输出的电压信号进行峰值采样并输出峰值电平；

分压模块，输入端接所述峰值采样模块的输出端，用于对所述峰值电平进行分压并生成第一分压电平和第二分压电平；

电平判决模块，输入端与所述分压模块的第一输出端连接，用于将所述第一分压电平与参考电平进行比较，并根据比较结果输出相应的判决电平；

放大倍数控制模块，输入端、输出端及控制端分别与所述一级放大模块的输出端、所述二级放大模块的输入端及所述电平判决模块的输出端连接，用于根据所述判决电平对所述二级放大模块的信号放大倍数进行调整。

本发明的另一目的还在于提供一种包括所述光电信号处理电路的条形码扫描器。

在本发明中，通过采用包括所述峰值采样模块、所述分压模块、所述电平判决模块以及所述放大倍数控制模块的条形码扫描器的光电信号处理电路，能够在所述光电转换模块因信号干扰而输出存在误差的电信号时，根据二级放大模块输出电压的变化情况自适应地调整所述二级放大模块的信号放大倍数，以对所述迟滞比较输出模块的输入电压信号进行适时调整，提高了所述迟滞比较输出模块所输出的方波信号的精度，进而提高了对条形码的识别准确率，从而解决了现有的条形码扫描器所存在的条形码识别精度低的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的条形码扫描器的光电信号处理电路的模块结构图；

图2是本发明实施例提供的条形码扫描器的光电信号处理电路的示例电路结构图；

图3是本发明另一实施例提供的条形码扫描器的光电信号处理电路的模块结构图；

图4是本发明另一实施例提供的条形码扫描器的光电信号处理电路的示例电路结构图；

图5是本发明实施例提供的条形码扫描器的光电信号处理电路的局部电路示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例中，通过采用包括峰值采样模块、分压模块、电平判决模块以及放大倍数控制模块的条形码扫描器的光电信号处理电路，能够在光电转换模块因信号干扰而输出存在误差的电信号时，根据二级放大模块输出电压的变化情况自适应地调整二级放大模块的信号放大倍数，以对迟滞比较输出模块的输入电压信号进行适时调整，提高了迟滞比较输出模块所输出的解码信号的精度，进而提高了对条形码的识别准确率。

图1示出了本发明实施例所提供的条形码扫描器的光电信号处理电路的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

条形码扫描器的光电信号处理电路包括光电转换模块100、微分运算模块200、一级放大模块300、二级放大模块400及迟滞比较输出模块500，该光电信号处理电路还包括：

峰值采样模块600，输入端接二级放大模块400的输出端，用于对二级放大模块400输出的电压信号进行峰值采样并输出峰值电平；

分压模块700，输入端接峰值采样模块600的输出端，用于对峰值采样模块600所输出的峰值电平进行分压并生成第一分压电平和第二分压电平；

电平判决模块800，输入端与分压模块700的第一输出端连接，用于将分压模块700生成的第一分压电平与参考电平进行比较，并根据比较结果输出相应的判决电平；

放大倍数控制模块900，输入端、输出端及控制端分别与一级放大模块300的输出端、二级放大模块400的输入端及电平判决模块800的输出端连接，用于根据电平判决模块800所输出的判决电平对二级放大模块400的信号放大倍数进行调整。

在本发明实施例中，光电转换模块100、微分运算模块200及一级放大模块300依次连接，二级放大模块400的输入端和输出端分别接一级放大模块300的输出端和迟滞比较输出模块500的输入端；光电转换模块100根据从条形码反射回来的光输出相应的电信号，微分运算模块200将该电信号进行微分运算后输出相应的电压信号，然后该电压信号经过一级放大模块300和二级放大模块400进行两级放大后输出至迟滞比较输出模块500，最后由迟滞比较输出模块500根据放大后的电压信号输出相应的方波信号至条形码扫描器中的译码电路。

图2示出了本发明实施例所提供的条形码扫描器的光电信号处理电路的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

作为本发明一实施例，峰值采样模块600包括：

比较器U1、电阻R1、二极管D1、电容C1、电阻R2及比较器U2；

比较器U1的同相输入端为峰值采样模块600的输入端，比较器U1的正电源端和负电源端分别接+3.3V直流电压和地，二极管D1的阳极接比较器U1的输出端，电阻R1连接于比较器U1的反相输入端与二极管D1的阴极之间，二极管D1的阴极还与电容C1的第一端及电阻R2的第一端共接于比较器U2的同相输入端，比较器U2的反相输入端与输出端连接，且比较器U2的输出端为峰值采样模块600的输出端，比较器U2的正电源端和负电源端分别接+3.3V直流电压和地。

作为本发明一实施例，分压模块700包括：

NPN型三极管Q1、电阻R3、电阻R4及电阻R5；

NPN型三极管Q1的基极与集电极共接形成分压模块700的输入端，电阻R3的第一端接NPN型三极管Q1的集电极，NPN型三极管Q1的发射极和电阻R3的第二端分别为分压模块700的第一输出端和第二输出端，电阻R4的第一端与电阻R5的第一端共接于NPN型三极管Q1的发射极，电阻R4的第二端接地，电阻R5的第二端接电阻R3的第二端。

作为本发明一实施例，电平判决模块800包括：

电阻R6、电阻R7、比较器U3、电阻R8及电阻R9；

电阻R6的第一端接+1.5V直流电压，电阻R6的第二端与电阻R7的第一端共接于比较器U3的同相输入端，电阻R8的第一端为电平判决模块800的输入端，电阻R8的第二端与电阻R9的第一端共接于比较器U3的反相输入端，电阻R9的第二端接地，比较器U3的正电源端和负电源端分别接+3.3V直流电压和地，比较器U3的输出端与电阻R7的第二端共接形成电平判决模块800的输出端。

作为本发明一实施例，放大倍数控制模块900包括：

电容C2、NMOS管Q2、电阻R10、电阻R11、电阻R12及电容C3；

电容C2的第一端为放大倍数控制模块900的输入端，电容C2的第二端与电阻R10的第一端共接于NMOS管Q2的漏极，电阻R10的第二端与电阻R11的第一端共接于NMOS管Q2的源极，且电阻R11的第二端为放大倍数控制模块900的输出端，NMOS管Q2的栅极接电阻R12的第一端，电阻R12的第二端与电容C3的第一端共接形成放大倍数控制模块900的控制端，电容C3的第二端接地。

在本发明另一实施例中，如图3所示，条形码扫描器的光电信号处理电路还包括：

滤波模块1000，输入端和输出端分别与分压模块700的第二输出端和迟滞比较输出模块500的滤波控制端连接，用于根据分压模块700所输出的第二分压电平对迟滞比较输出模块500产生的方波信号中所包含的杂波信号进行滤除。

作为本发明一实施例，如图4所示，滤波模块1000包括：

电阻R13、电阻R14、比较器U4、电阻R15、电阻R16、电阻R17及NPN型三极管Q3；

电阻R13的第一端接+1.5V直流电压，电阻R13的第二端与电阻R14的第一端共接于比较器U4的同相输入端，电阻R15的第一端为滤波模块1000的输入端，比较器U4的反相输入端接电阻R15的第二端，比较器U4的正电源端和负电源端分别接+3.3V直流电压和地，比较器U4的输出端与电阻R14的第二端共接于电阻R16的第一端，电阻R16的第二端与电阻R17的第一端共接于NPN型三极管Q3的栅极，电阻R17的第二端接地，NPN型三极管Q3的漏极为滤波模块1000的输出端，NPN型三极管Q3的源极接地。

以下结合工作原理对上述条形码扫描器的光电信号处理电路作进一步说明：

二级放大模块400的输出端输出的电压信号通过峰值采样模块600中的比较器U1和比较器U2进行峰值采样后输出相应的峰值电平，然后由NPN型三极管Q1、电阻R3、电阻R4及电阻R5所构成的分压电路对该峰值电平进行分压以分别输出第一分压电平和第二分压电平至电阻R8的第一端和电阻R15的第一端，随后第一分压电平通过电阻R8进入比较器U3的反相输入端，并通过比较器U3进行比较运算，当第一分压电平小于比较器U3的同相输入端电压时，则比较器U3输出高电平控制NMOS管Q2导通，随着NMOS管Q2的导通，电阻R10被NMOS管Q2短路，于是，二级放大模块400的放大倍数的变化幅度（如图5所示，即二级放大模块400中的电阻R18的阻值与放大倍数控制模块900中的电阻R11的阻值或电阻R10与电阻R11的阻值之和的比值）增大为R18/R11；当第一分压电平大于比较器U3的同相输入端电压时，则比较器U3输出低电平控制NMOS管Q2截止，随着NMOS管Q2的截止，电阻R10与电阻R11连通，于是，二级放大模块400的放大倍数的变化幅度由R18/R11减小为R18/(R10+R11)。由此可知，二级放大模块400的放大倍数的变化幅度是由电阻R10的阻值决定的，那么通过控制NMOS管Q2的通断就能实现对电阻R10阻值的控制，从而达到对二级放大模块400的放大倍数进行调整的目的，克服了因环境干扰而出现电信号出现偏差时影响条形码识别精度的问题。在本发明实施例中，图5所示的二级放大模块400的内部结构是其常用的电路结构中的一种，并不用于限制本发明。

此外，当二级放大模块400所输出的电压信号不稳定时，其中会包含很多干扰信号，这些干扰信号通过迟滞比较输出模块500后会变成各种杂波信号夹杂在方波信号并输出至译码电路，这样就会影响译码电路对方波信号的解析精度，而二级放大模块400所输出的电压信号的变化情况同样会通过第二分压电平反映至比较器U4，所以在第二分压电平通过电阻R15进入比较器U4的反相输入端后，由比较器U4将第二分压电平与其同相输入端的输入参考电压进行比较，并根据比较结果输出相应的电平控制NPN型三极管Q3的通断。当二级放大模块400所输出的电压信号不稳定时，比较器U4会输出高电平触发NPN型三极管Q3导通，进而由NPN型三极管Q3将迟滞比较输出模块500所输出的方波信号中夹杂的杂波信号导入大地，以达到滤除杂波信号的目的。

本发明实施例的另一目的还在于提供一种包括上述光电信号处理电路的条形码扫描器。

在本发明实施例中，通过采用包括峰值采样模块、分压模块、电平判决模块以及放大倍数控制模块的条形码扫描器的光电信号处理电路，能够在光电转换模块因信号干扰而输出存在误差的电信号时，根据二级放大模块输出电压的变化情况自适应地调整二级放大模块的信号放大倍数，以对迟滞比较输出模块的输入电压信号进行适时调整，提高了迟滞比较输出模块所输出的解码信号的精度，进而提高了对条形码的识别准确率，从而解决了现有的条形码扫描器所存在的条形码识别精度低的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种条形码扫描器的光电信号处理电路，包括光电转换模块、微分运算模块、一级放大模块、二级放大模块及迟滞比较输出模块，其特征在于，所述光电信号处理电路还包括：

峰值采样模块，输入端接所述二级放大模块的输出端，用于对所述二级放大模块输出的电压信号进行峰值采样并输出峰值电平；

分压模块，输入端接所述峰值采样模块的输出端，用于对所述峰值电平进行分压并生成第一分压电平和第二分压电平；

电平判决模块，输入端与所述分压模块的第一输出端连接，用于将所述第一分压电平与参考电平进行比较，并根据比较结果输出相应的判决电平；

放大倍数控制模块，输入端、输出端及控制端分别与所述一级放大模块的输出端、所述二级放大模块的输入端及所述电平判决模块的输出端连接，用于根据所述判决电平对所述二级放大模块的信号放大倍数进行调整。

2.如权利要求1所述的光电信号处理电路，其特征在于，所述光电信号处理电路还包括：

滤波模块，输入端和输出端分别与所述分压模块的第二输出端和所述迟滞比较输出模块的滤波控制端连接，用于根据所述分压模块所输出的第二分压电平对所述迟滞比较输出模块产生的方波信号中所包含的杂波信号进行滤除。

3.如权利要求1所述的光电信号处理电路，其特征在于，峰值采样模块600包括：

比较器U1、电阻R1、二极管D1、电容C1、电阻R2及比较器U2；

比较器U1的同相输入端为峰值采样模块600的输入端，比较器U1的正电源端和负电源端分别接+3.3V直流电压和地，二极管D1的阳极接比较器U1的输出端，电阻R1连接于比较器U1的反相输入端与二极管D1的阴极之间，二极管D1的阴极还与电容C1的第一端及电阻R2的第一端共接于比较器U2的同相输入端，比较器U2的反相输入端与输出端连接，且比较器U2的输出端为峰值采样模块600的输出端，比较器U2的正电源端和负电源端分别接+3.3V直流电压和地。

4.如权利要求1所述的光电信号处理电路，其特征在于，分压模块700包括：

NPN型三极管Q1、电阻R3、电阻R4及电阻R5；

NPN型三极管Q1的基极与集电极共接形成分压模块700的输入端，电阻R3的第一端接NPN型三极管Q1的集电极，NPN型三极管Q1的发射极和电阻R3的第二端分别为分压模块700的第一输出端和第二输出端，电阻R4的第一端与电阻R5的第一端共接于NPN型三极管Q1的发射极，电阻R4的第二端接地，电阻R5的第二端接电阻R3的第二端。

5.如权利要求1所述的光电信号处理电路，其特征在于，电平判决模块800包括：

电阻R6、电阻R7、比较器U3、电阻R8及电阻R9；

电阻R6的第一端接+1.5V直流电压，电阻R6的第二端与电阻R7的第一端共接于比较器U3的同相输入端，电阻R8的第一端为电平判决模块800的输入端，电阻R8的第二端与电阻R9的第一端共接于比较器U3的反相输入端，电阻R9的第二端接地，比较器U3的正电源端和负电源端分别接+3.3V直流电压和地，比较器U3的输出端与电阻R7的第二端共接形成电平判决模块800的输出端。

6.如权利要求1所述的光电信号处理电路，其特征在于，放大倍数控制模块900包括：

电容C2、NMOS管Q2、电阻R10、电阻R11、电阻R12及电容C3；

电容C2的第一端为放大倍数控制模块900的输入端，电容C2的第二端与电阻R10的第一端共接于NMOS管Q2的漏极，电阻R10的第二端与电阻R11的第一端共接于NMOS管Q2的源极，且电阻R11的第二端为放大倍数控制模块900的输出端，NMOS管Q2的栅极接电阻R12的第一端，电阻R12的第二端与电容C3的第一端共接形成放大倍数控制模块900的控制端，电容C3的第二端接地。

7.如权利要求2所述的光电信号处理电路，其特征在于，滤波模块1000包括：

电阻R13、电阻R14、比较器U4、电阻R15、电阻R16、电阻R17及NPN型三极管Q3；

电阻R13的第一端接+1.5V直流电压，电阻R13的第二端与电阻R14的第一端共接于比较器U4的同相输入端，电阻R15的第一端为滤波模块1000的输入端，比较器U4的反相输入端接电阻R15的第二端，比较器U4的正电源端和负电源端分别接+3.3V直流电压和地，比较器U4的输出端与电阻R14的第二端共接于电阻R16的第一端，电阻R16的第二端与电阻R17的第一端共接于NPN型三极管Q3的栅极，电阻R17的第二端接地，NPN型三极管Q3的漏极为滤波模块1000的输出端，NPN型三极管Q3的源极接地。

8.一种条形码扫描器，其特征在于，所述条形码扫描器包括如权利要求1至7任一项所述的光电信号处理电路。

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