專利名稱：一種數(shù)據(jù)采集和處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)采集和處理裝置，它屬于射頻數(shù)據(jù)采集和條 碼識讀4支術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景:隨著社會信息化程度的提高，條碼和射頻識讀做為自動識別的兩 個重要手段，在各種應(yīng)用場合得到廣泛的應(yīng)用。射頻識別技術(shù)的優(yōu)點 在于可以通過無接觸的方式實現(xiàn)遠距離多標簽甚至在快速移動的狀 態(tài)下進行自動識別。不過射頻識別技術(shù)在提高識讀率和迅速發(fā)現(xiàn)漏讀 對象上還比較困難，另外推廣還面臨價格不菲的問題，條碼識別技術(shù) 可以成為解決這些問題的補充手段，其中二維條碼具有信息容量大， 成本低等優(yōu)點，在生產(chǎn)、物流和防偽等領(lǐng)域得到成功應(yīng)用，另外隱形 條碼由于工藝制造的復(fù)雜有很好的防偽效果，因此在一些要求較高的 領(lǐng)域就需要條碼技術(shù)和射頻技術(shù)結(jié)合，以便相互禰補。目前在一些需 要射頻識別和條碼結(jié)合的應(yīng)用場合， 一般采用通過專用計算機系統(tǒng)連 接條碼掃描設(shè)備和射頻識讀設(shè)備來達到應(yīng)用目的，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂 貴。比如公開號為CN1584938A的中國發(fā)明專利申請文件于2005年2 月23日公開了一種驗票系統(tǒng)及驗票方法，所述的設(shè)備只是通過連接線將條碼槍和射頻識讀設(shè)備與計算機系統(tǒng)的簡單連接，不是作為 一個 整體的一體化應(yīng)用，數(shù)據(jù)采集以后必須通過計算機系統(tǒng)處理，使用極 不方便。另外一些手持式的設(shè)備，比如公開號為CN 1731410A的中國 發(fā)明專利申請文件于2006年2月8日公開了一種便攜式條碼及射頻 識別一體化數(shù)據(jù)采集器，以及公開號為CN 201042058Y的中國發(fā)明專 利申請文件于2008年3月26日公開了一種便攜式智能終端。雖然這 些便攜式設(shè)備也集成了條碼和射頻的識別功能，但是由于體積的限 制，要么不能實現(xiàn)無線傳輸?shù)墓δ?，要么不能提供大的主光學(xué)模組系 統(tǒng)，另外不能方便的放在桌面使用，必須要人工操作，價格也比較貴。4更重要的是，在一些安防驗證應(yīng)用場合，需要對使用者的信息進行采 集，對隱形條碼識讀，已有的技術(shù)都沒有方便的解決方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種可以同時采集射頻和條碼數(shù)據(jù)并且獨 立完成數(shù)據(jù)解密的裝置的數(shù)據(jù)采集和處理裝置。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種數(shù)據(jù)采集和處理裝置，其特征在于包括如下的構(gòu)成單元一個由實現(xiàn)各模塊協(xié)同工作的控制模塊和對所采集數(shù)據(jù)信息進行 處理的模塊構(gòu)成的控制和數(shù)據(jù)處理電路；一個完成圖像采集工作的攝像模塊；一個完成圖像數(shù)據(jù)處理和解讀的條碼解碼模塊；一個可消除外部光照對條碼識讀的影響和對隱形條碼進行識讀的 主光學(xué)模組；一個實現(xiàn)在識別條碼時同時識別條碼介質(zhì)上的射頻信號的射頻采 集模塊；一個無線通訊模塊；用于顯示數(shù)據(jù)處理結(jié)果和設(shè)備狀態(tài)信息的輸入和輸出指示模塊； 上述的各個電路以及模塊固定安裝在所述的由上殼體和下殼體構(gòu) 成的殼體中，在所述的殼體內(nèi)設(shè)置一個支架，在所述的支架上支撐有 主光學(xué)模組和射頻天線；在所述的下殼體的下部設(shè)置有電源；所述的控制和數(shù)據(jù)處理電路控制光源和條碼解碼模塊完成圖像采 集和條碼解碼，控制射頻數(shù)據(jù)采集模塊采集射頻芯片數(shù)據(jù)，再對獲得 的條碼和芯片數(shù)據(jù)進行解密、儲存、查詢和輸出處理；所述攝1I^莫塊 通過所述條碼解碼模塊或射頻采集模塊的控制，對設(shè)備使用者采集頭 像；所述輸入輸出模塊通過固定于外殼的彩色LED燈或LCD顯示屏和 置于設(shè)備內(nèi)部的蜂鳴器指示數(shù)據(jù)處理結(jié)果和設(shè)備狀態(tài)信息；所述的主 光學(xué)模組對條碼的識讀，并通過主光學(xué)模組實現(xiàn)對各種波段的隱形條 碼的識讀。所述攝像模塊包括光學(xué)鏡頭、圖像傳感器和數(shù)據(jù)處理電路板組成，攝像模塊與信號和控制電路板通過nc總線交互控制信息，通過 數(shù)據(jù)總線傳輸圖像數(shù)據(jù)。所述的控制和數(shù)據(jù)處理電路包括由CPU、 SDRAM、 FLASH、電源芯5片組成；控制電路板分別與條碼識讀模塊以及射頻識讀模塊通過 RS232 TTL電平連接。所述的完成圖像數(shù)據(jù)處理和解讀的條碼解碼模塊包括圖像傳感 器，光學(xué)鏡頭，以及圖像處理和解碼電路電路板，所述的解碼電路板 與所述處理與控制電路由電源和數(shù)據(jù)信號連接。所述的條碼解碼^t塊為解算QR\DM\PDF417 二維條碼和通用的一 維條碼的條碼解碼模塊，所述的條碼解碼模塊直接連接在所述控制和 數(shù)據(jù)處理電^各板上。在主光學(xué)模組的配合下，能解算在紅外或者紫外 波段以及可見光波段的條碼，并且由于主光學(xué)模組的存在，識讀過程 完全不依賴外部光源。所述的條碼解碼模塊所述條碼解碼模塊還包括處于條碼解碼模塊 光路上并置于外殼上的防塵玻璃。所述的主光學(xué)模組由光源控制電路板和光源組成，所述的控制和 數(shù)據(jù)處理電路板通過恒流源芯片與主光學(xué)模組的電路板連接，控制主 光學(xué)模組的電路板上電流的通斷。主光學(xué)模組可以使條碼識讀完全不 依賴環(huán)境光照條件，并且通過采用不同波長的光源，實現(xiàn)對隱形碼的 識讀。所述的射頻采集模塊由一塊射頻采集電路板和射頻天線組成，所 述的射頻采集電路板和所述控制和數(shù)據(jù)處理電路通過TTL電平實現(xiàn) 數(shù)據(jù)連接；所述的射頻天線緊貼上殼體的條碼識讀窗口下，實現(xiàn)在識 讀條碼的同時，識讀射頻標簽。所述的無線通訊模塊采用433M數(shù)傳模塊，通過TTL電平與控制和 數(shù)據(jù)處理電路板連接。所述的控制和數(shù)據(jù)處理電路板通過CPU'集成外接口提供外部 RS232、 USB接口，有線網(wǎng)絡(luò)接口為M9000網(wǎng)絡(luò)芯片。所述有線通訊模塊采用的接口方式可以是RS232串口通訊接口、 可以是PS2通ifU秦口 、可以是USBHost、 USB Slave通ifU妄口 、可以 是I2C-Bus接口，也可以是FFC、 SD、腦C、硬盤存儲介質(zhì)接口，還 可以是TCP/1P有線通訊接口 。所述的彩色LED指示燈在設(shè)備上殼兩側(cè)、LCD顯示屏處于設(shè)備正 前側(cè)，所述蜂鳴器內(nèi)置在控制和數(shù)據(jù)處理電路板板上，所述彩色LED 指示燈、LCD顯示屏和蜂鳴器可以通過軟件配置，根據(jù)需要提示裝置 內(nèi)部狀態(tài)和數(shù)據(jù)處理結(jié)果，比如可以設(shè)置紅色Led為電源指示燈、綠色Led為采集數(shù)據(jù)解密正確指示、黃色Led為無線數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)指示 等。所述的電源可以通過外部電源供電，也可以通過干電池組或者其 它型號便攜式電源供電。本發(fā)明相對于現(xiàn)有的技術(shù)有如下優(yōu)點成本低廉，^吏用簡單由 于在同一殼體中有RFID和條碼識讀模塊，對于同時識讀RFID芯片和 條碼的場合，可以通過筒單的固定完成識讀，并且集成用戶照相功能。 自動條碼和RFID探測，結(jié)合狀態(tài)指示，可以實現(xiàn)無人值守的應(yīng)用場 合；簡單組網(wǎng)方式，在不方便安裝有線網(wǎng)絡(luò)的場合可以很好的完成數(shù) 據(jù)傳輸；可以用戶配置加密算法。


:圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明的立體分解結(jié)構(gòu)示意3為本發(fā)明控制結(jié)構(gòu)框圖；圖4為本發(fā)明數(shù)據(jù)處理和采集裝置的工作流程圖；具體實施方式
:下面結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4，對本發(fā)明進行進一步的說明包括如下的構(gòu)成單元一個由實現(xiàn)各模塊協(xié)同工作的控制模塊和對所釆集數(shù)據(jù)信息進行 處理的模塊構(gòu)成的控制和數(shù)據(jù)處理電路14;一個完成圖像采集工作的攝像模塊；一個完成圓像lt據(jù)處理和解讀的條碼解碼模塊13;一個可消除外部光照對條碼識讀的影響和對隱形條碼進行識讀的 主光學(xué)模組5;一個實現(xiàn)在識別條碼時同時識別條碼介質(zhì)上的射頻信號的射頻采 集模塊16;一個無線通訊模塊15;用于顯示數(shù)據(jù)處理結(jié)果和設(shè)備狀態(tài)信息的輸入和輸出指示模塊； 上述的各個電路以及模塊固定安裝在所述的由上殼體1和下殼體 6構(gòu)成的殼體中，在所述的殼體內(nèi)設(shè)置一個支架12，在所述的支架上支撐有主光學(xué)模組5和射頻天線4;在所述的下殼體6的下部設(shè)置有 電源17，在電源下設(shè)置有一個電池蓋18。在上殼體1上還這時有一 個外接天線3，攝像模塊中連接的攝像頭2。
所述的控制和數(shù)據(jù)處理電路控制光源和條碼解碼才莫塊完成圖像 采集和條碼解碼，控制射頻數(shù)據(jù)采集模塊采集射頻芯片數(shù)據(jù)，再對獲 得的條碼和芯片數(shù)據(jù)進行解密、儲存、查詢和輸出處理；所述4聶^象才莫 塊通過所述條碼解碼模塊或射頻采集模塊的控制，對設(shè)^^使用者采集 頭像；所述輸入輸出模塊通過固定于外殼的彩色LED燈9、 10、 11或 LCD顯示屏8和置于設(shè)備內(nèi)部的蜂鳴器指示數(shù)據(jù)處理結(jié)果和設(shè)備狀態(tài) 信息；所述的主光學(xué)模組5對條碼的識讀，并通過主光學(xué)模組實現(xiàn)對 各種波—艮的隱形條碼的識讀。
控制和數(shù)據(jù)處理模塊包括CPU、 SDRAM、 FLASH, CPU選擇低功耗， 高集成的嵌入式芯片。FLASH可以采用3M以上容量的NANDFLASH，控 制和數(shù)據(jù)處理電路板板與條碼識讀模塊和射頻識別模塊，通過CPU的 RS232接口的TTL電平實現(xiàn)信號連接，同時與其有電壓連接。
所述條碼解碼模塊包括圖像傳感器，光學(xué)鏡頭，以及圖像處理和 解碼電路電路板。此解碼電路板與所述處理與控制電路々反有電源和數(shù) 據(jù)信號連接。所述條碼解碼模塊可以解算QRX畫^DF417等二維條碼 和通用的一維條碼。在主光學(xué)模組5的配合下，能解算在紅外或者紫 外波段以及可見光波段的條碼，并且由于主光學(xué)模組的存在,識讀過 程完全不依賴外部光源。所述條碼解碼模塊還包括處于條碼解碼模塊 光路上并置于外殼上的防塵玻璃19。
主光學(xué)模組由一到兩塊電路板組成，控制和數(shù)據(jù)處理電路板通過 恒流源芯片控制主光學(xué)模組的電路板上電流的通斷，從而達到控制光 源的目的。
攝像模組包括CMOS圖像傳感器、DSP和光學(xué)鏡頭2，攝像模組與 控制和數(shù)據(jù)處理模塊上的CPU通過IIC總線傳送控制和狀態(tài)信息，通 過數(shù)據(jù)總線傳送使用者圖像數(shù)據(jù)。本攝像模組中的CMOS圖像傳感器、 DSP (中文名稱)和光學(xué)鏡頭2均可采用現(xiàn)有技術(shù)中的
所述有線通訊模塊采用的接口方式可以是RS232串口通訊接口 、 可以是PS2通訊接口 、可以是USB Host、 USB Slave通訊接口 、可以 是I2C-Bus接口，也可以是FFC、 SD、固C、硬盤存儲介質(zhì)接口，還 可以是TCP/IP有線通訊接口 。無線通訊模塊采用433M數(shù)傳模塊，通過TTL電平與控制和數(shù)據(jù) 處理電路板板連接，也可以433M的數(shù)傳芯片直接集成在控制和數(shù)據(jù) 處理電路板板上。
所述的彩色LED指示燈設(shè)置在上殼體1的兩側(cè)、LCD顯示屏8處 于設(shè)備正前側(cè)，所述蜂鳴器內(nèi)置在控制和數(shù)據(jù)處理電路板板上，LED 指示燈可以是紅綠兩種顏色。所述彩色LED指示燈、LCD顯示屏和蜂 鳴器可以通過軟件配置，根據(jù)需要提示裝置內(nèi)部狀態(tài)和數(shù)據(jù)處理結(jié) 果，比如可以設(shè)置紅色Led為電源指示燈、綠色LED為采集數(shù)據(jù)解密 正確指示、黃色LED為無線數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)指示等。根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果， LED和蜂鳴器結(jié)合，可以指示至少以下幾種處理結(jié)果條碼或者射頻 芯片可以識別但解密不成功、條碼或者射頻芯片可以識別也可以解密 不成功，條碼或者射頻芯片識別錯誤?？梢酝ㄟ^程序設(shè)置LED的指示 意義，同時也可以定義蜂鳴器頻率和發(fā)音長度的意思。采用3. 5寸真 彩色LCD顯示屏顯示數(shù)據(jù)處理結(jié)果和用戶圖片信息。
控制和數(shù)據(jù)處理電路板板通過CPU集成外接口提供外部RS232、 USB接口 ，用DM9000網(wǎng)絡(luò)芯片提供有線網(wǎng)絡(luò)接口 。
電源可以采用12V適配器供電，為了在不方便布線的地方使用此 設(shè)備，設(shè)備專門設(shè)計了可以抽出的電池倉，設(shè)備可以采用干電池組或 者其它便攜式電源供電。
最后，4艮據(jù)使用場合的要求，可以通過無線或其它接口上傳中間 結(jié)果和最后的處理結(jié)果以及使用者圖片到其他計算機設(shè)備或數(shù)據(jù)采 集設(shè)備
當電源上電以后，控制和數(shù)據(jù)處理模塊初始化系統(tǒng)，條碼識讀模 塊具有接近探測功能,當有條碼放在識讀窗口上方，會自動識別，不 需要額外觸發(fā)，識別的數(shù)據(jù)通過中斷的方式傳送到控制和lt據(jù)處理模 塊。射頻識讀模塊也可以對接近的標簽進行探測，同時以中斷的方式 傳送數(shù)據(jù)到控制和數(shù)據(jù)處理模塊。如果條碼先觸發(fā)，條碼數(shù)據(jù)上傳以 后，控制模塊會確認是否有射頻標簽需要讀取，相應(yīng)的，如果射頻標 簽先觸發(fā)，控制模塊會確認是否有條碼需要讀取。這樣一來就有三種 可能的使用情況需要事先配置只有條碼識讀，只有標簽識讀，同時 有標簽和條碼識讀。
根據(jù)系統(tǒng)的配置完成數(shù)據(jù)的采集以后，控制和數(shù)據(jù)處理模塊對得 到的數(shù)據(jù)進行解密，其中解密算法可以通過客戶配置，之后對解密的結(jié)果進行查詢、存儲。最后通過彩色LED和蜂鳴器指示處理結(jié)果。同 時根據(jù)需要，控制攝像頭對使用者攝像，圖像信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理模 塊以后可以通過人臉識別的算法，只保存頭像數(shù)據(jù)。
本發(fā)明可以廣泛的應(yīng)用于需要條碼、RFID標簽數(shù)據(jù)采集和驗證 的場合，尤其適應(yīng)于對隱形標簽識讀，結(jié)合RFID芯片進行票務(wù)或文 件驗證的場合。此設(shè)備可以放在場館門口，在顧客將門票放在設(shè)備上 以后，設(shè)備自動感應(yīng)，將條碼或射頻或兩者的數(shù)據(jù)進行解碼、解密、 查詢等處理，之后根據(jù)處理結(jié)果將票務(wù)的真?zhèn)瓮ㄟ^彩色LED和蜂鳴器 顯示，同時可以通過外部接口傳輸給閘口，從而確認是否放行，真真 實現(xiàn)無人值守。
權(quán)利要求
1、 一種數(shù)據(jù)采集和處理裝置，其特征在于包括如下的構(gòu)成單元一個由實現(xiàn)各模塊協(xié)同工作的控制模塊和對所采集數(shù)據(jù)信息進行 處理的模塊構(gòu)成的控制和數(shù)據(jù)處理電路(14);一個完成圖像采集工作的攝像模塊(2);一個完成圖像數(shù)據(jù)處理和解讀的條碼解碼模塊(13 );一個可消除外部光照對條碼識讀的影響和對隱形條碼進行識讀的 主光學(xué)模組(5 );一個實現(xiàn)在識別條碼時同時識別條碼介質(zhì)上的射頻信號的射頻采 集模塊(16);一個無線通訊^f莫塊(15);用于顯示數(shù)據(jù)處理結(jié)果和設(shè)備狀態(tài)信息的輸入和輸出指示模塊； 上述的各個電路以及模塊固定安裝在所述的由上殼體1)和下殼 體(6)構(gòu)成的殼體中，在所述的殼體內(nèi)設(shè)置一個支架(12)，在所述 的支架上支撐有主光學(xué)模組(5)和射頻天線(4);在所述的下殼體 (6)的下部設(shè)置有電源(17);所述的控制和數(shù)據(jù)處理電路控制光源和條碼解碼;漠塊完成圖像 采集和條碼解碼，控制射頻數(shù)據(jù)采集模塊采集射頻芯片數(shù)據(jù)，再對獲 得的條碼和芯片數(shù)據(jù)進行解密、儲存、查詢和輸出處理；所述攝4象模 塊通過所述條碼解碼模塊或射頻采集模塊的控制，對設(shè)備使用者采集 頭像；所述輸入輸出模塊通過固定于外殼的彩色LED燈或LCD顯示屏 和置于設(shè)備內(nèi)部的蜂鳴器指示數(shù)據(jù)處理結(jié)果和設(shè)備狀態(tài)信息；所述的 主光學(xué)模組對條碼的識讀，并通過主光學(xué)模組實現(xiàn)對各種波段的隱形 條碼的識讀。
2、根據(jù)權(quán)利要求1中所述的數(shù)據(jù)采集和處理裝置，其特征在于 所述攝像模塊包括光學(xué)鏡頭(2 )、圖像傳感器和數(shù)據(jù)處理電路板組成， 攝像模塊與信號和控制電路板通過IIC總線交互控制信息，通過數(shù)據(jù) 總線傳輸圖像數(shù)據(jù)。
3、根據(jù)權(quán)利1中所述的數(shù)據(jù)采集和處理裝置，其特征在于所述的 控制和數(shù)據(jù)處理電路(14)包括由CPU、 SDRAM、 FLASH、電源芯片組 成；控制電路板分別與條碼識讀模塊以及射頻識讀模塊通過RS232TTL電平連接。
4、 根據(jù)權(quán)利1中所述的數(shù)據(jù)采集和處理裝置，其特征在于所述的 完成圖像數(shù)據(jù)處理和解讀的條碼解碼模塊(13)包括圖像傳感器，光 學(xué)鏡頭，以及圖像處理和解碼電路電路板，所述的解碼電路板與所述 處理與控制電路由電源和數(shù)據(jù)信號連接。
5、 根據(jù)權(quán)利4中所述的數(shù)據(jù)采集和處理裝置，其特征在于條碼解 碼;漠塊(13)為解算QR\DM\PDF417 二維條碼和通用的一維條碼的條 碼解碼模塊，所述的條碼解碼模塊直接連接在所述控制和數(shù)據(jù)處理電 路板上。
6、 才艮據(jù)權(quán)利4或5中所述的數(shù)據(jù)采集和處理裝置，其特征在于所 述的條碼解碼模塊(13 )所述條碼解碼模塊還包括處于條碼解碼模塊 光路上并置于外殼上的防塵玻璃(19)。
7、 根據(jù)權(quán)利1中所述的數(shù)據(jù)采集和處理裝置，其特征在于所述的 主光學(xué)模組(5)由光源控制電路板和光源組成，所述的控制和數(shù)據(jù) 處理電路板通過恒流源芯片與主光學(xué)模組的電路板連接，控制主光學(xué) 模組的電路板上電流的通斷。
8、 根據(jù)權(quán)利1中所述的數(shù)據(jù)采集和處理裝置，其特征在于所述的 射頻采集模塊由一塊射頻采集電路板和射頻天線(4)組成，所述的 射頻采集電路板和所述控制和數(shù)據(jù)處理電路通過TTL電平實現(xiàn)數(shù)據(jù) 連接；所述的射頻天線(4)緊貼上殼體的條碼識讀窗口下。
9、 根據(jù)權(quán)利1中所述的數(shù)據(jù)采集和處理裝置，其特征在于所述的 無線通訊模塊采用433M數(shù)傳模塊，通過TTL電平與控制和數(shù)據(jù)處理 電路板連接。
10、 根據(jù)權(quán)利1至9的任何一項中所述的數(shù)據(jù)采集和處理裝置， 其特征在于所述的控制和數(shù)據(jù)處理電路板通過CPU集成外接口提供 外部RS232、 USB接口，有線網(wǎng)絡(luò)接口為DM9000網(wǎng)絡(luò)芯片。
全文摘要
一種數(shù)據(jù)采集和處理裝置，它屬于射頻數(shù)據(jù)采集和條碼識讀技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于包括如下的構(gòu)成單元控制和數(shù)據(jù)處理電路；完成圖像采集工作的攝像模塊；完成圖像數(shù)據(jù)處理和解讀的條碼解碼模塊；主光學(xué)模組；射頻采集模塊；無線通訊模塊；用于顯示數(shù)據(jù)處理結(jié)果和設(shè)備狀態(tài)信息的輸入和輸出指示模塊；上述的各個電路以及模塊固定安裝在由上殼體和下殼體構(gòu)成的殼體中，在殼體內(nèi)設(shè)置一個支架，在支架上支撐有主光學(xué)模組和射頻天線；在所述的下殼體的下部設(shè)置有電源。本發(fā)明成本低廉，使用簡單，可以通過簡單的固定完成識讀，并且集成用戶照相功能。自動條碼和RFID探測，結(jié)合狀態(tài)指示，可以實現(xiàn)無人值守的應(yīng)用場合；可實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸。
文檔編號G06K7/00GK101311943SQ20081006789
公開日2008年11月26日 申請日期2008年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月20日
發(fā)明者王立國 申請人:王立國