基于arduino的條形碼掃描系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

1自動分揀技術(shù)網(wǎng)絡(luò)購物的普及促進(jìn)了快遞行業(yè)的快速發(fā)展。隨著快遞數(shù)量的增加，分工快遞也成為一個難題。我國的快遞業(yè)自動化相對于國外起步較慢,根據(jù)《中國快遞行業(yè)發(fā)展報告》,在先進(jìn)分揀設(shè)備及技術(shù)的應(yīng)用上我國快遞行業(yè)仍然落后。目前,國內(nèi)幾家大的物流公司,除了中國郵政和順豐擁有自動化分揀設(shè)備之外,其他公司皆以人工+傳送帶方式為,主快遞單號的獲取方式仍是用手持掃描槍,分揀效率低下。分揀中心的掃描、搬運成本非常高,整個分揀中心作業(yè)時間的30%--40%更是被分揀環(huán)節(jié)所占。尋求一種更加高效、智能化的掃描方式是物流公司非常迫切的需求?；贏rduino的條形碼掃描系統(tǒng)與人工+傳送帶模式相比更智能化,效率更高。NLS-EM3296是近幾年最新推出的條形碼掃描模塊,利用紅外掃描精確快速地讀取快遞條形碼上的信息,通過串口傳輸給上位機(jī),在完成掃描快遞信息的同時,實現(xiàn)了信息登記,同時智能小車依據(jù)掃描信息實現(xiàn)自動搬運、卸貨,快遞分揀成本將會大大降低。本文基于Arduino單片機(jī)以極低的成本實現(xiàn)NLSEM3296的智能掃描功能。2區(qū)域化開發(fā)環(huán)境設(shè)計Arduino是目前較為流行的一款電子互動產(chǎn)品開發(fā)平臺,由Arduino系列單片機(jī)和Arduino的IDE兩部分組成,IDE有大量庫函數(shù)支持,大大簡化了程序的開發(fā)工作。Arduino具有使用簡單,功能多樣,價格低廉,可拓展性強(qiáng)等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于電子系列和互動產(chǎn)品的開發(fā)方面,Arduino編程過程采用的是交叉編譯的手段。Arduino單片機(jī)不具有直接編譯環(huán)境,對其編程需要兩臺計算機(jī),Arduino單片機(jī)和PC。Arduino單片機(jī)的開發(fā)環(huán)境可以在多種主流操作系統(tǒng)中運行,包括Windows、Linux、MacOS三個主流操作系統(tǒng)平臺,適用面非常廣泛。Arduinouno是ArduinoUSB接口系列的最新版本,作為Arduino平臺的參考標(biāo)準(zhǔn)模板。UNO的處理器核心是ATmega328,同時具有14路數(shù)字輸入/輸出口(其中6路可作為PWM輸出),6路模擬輸入,一個16MHz晶體振蕩器,一個USB口,一個電源插座,一個ICSPheader和一個復(fù)位按鈕。目前UNO已經(jīng)發(fā)布到第三版,如圖1所示。3維編碼和nls-em3298NLS-EM3296是一款智能化的條形碼讀識開發(fā)模塊,如圖2所示。模塊自身具有先進(jìn)的條形碼識別算法,可以對Code-128、GSI-128、AIM-128、EAN-128、PDF-417、QR-Code等一維條形碼和二維條形碼進(jìn)行讀取,同時NLS-EM3296可以輕松讀取紙張、塑料卡、LCD等各種印制介質(zhì)和顯示介質(zhì)上的條碼,性能強(qiáng)大。NLS-EM3296具有很好的開放性,能夠與外接設(shè)備實現(xiàn)多種方式通信,實現(xiàn)信息的互聯(lián)網(wǎng)化。除此之外,NLS-EM3296還具有體積小,操作簡單,廉價等優(yōu)勢,可以在分揀小車、分揀機(jī)器人、貨物信息統(tǒng)計等方面發(fā)揮重要的作用。3.1掃描模塊的通信模式3.1.1bps速率條形碼掃描模塊提供TTL-232串口通信接口,支持1200bps——115200bps速率,可以通過串口通信與外設(shè)進(jìn)行通信。通過12pin0.5mm的柔性線纜與外設(shè)進(jìn)行連接,串口默認(rèn)波特率為9600bps,8為數(shù)據(jù)位,無檢驗,1位停止位如圖3所示,所使用到的端口如表1所示。3.1.2usb通信條形碼掃描模塊可以與開發(fā)板EVK連接,通過USB線與PC機(jī)進(jìn)行通信如圖4所示。4智能小鼠程序設(shè)計智能小車由循跡部分、卸貨部分、控制部分和掃碼部分共四部分組成,如圖5和圖6所示為智能小車程序框圖和整體圖。智能分揀小車的調(diào)試主要包括兩個關(guān)鍵部分,即掃描模塊和小車運行控制,下面分別介紹工作原理與調(diào)試方法。4.1快遞條碼掃碼程序NLS-EM3296掃描模塊通過柔性線纜+FPC轉(zhuǎn)接板與Arduinounor3單片機(jī)進(jìn)行串口通訊。NLS-EM3296掃描模塊的默認(rèn)波特率為9600bps,需要在程序編輯器(IDE)中對Arduino進(jìn)行設(shè)置Serial.begin(9600),掃碼程序如圖7所示。NLS-EM3296掃描模塊的掃描模式默認(rèn)為低電平掃描模式,也可使用openjumper串口助手通過EVK板對條形碼模塊調(diào)試,同時對NLS-EM3296模塊的靈敏度和紅外掃描光線的強(qiáng)弱等條件進(jìn)行設(shè)置。當(dāng)NLS-EM3296的紅外探頭掃描到快遞條形碼時,對捕獲的條形碼進(jìn)行解碼,解碼后的數(shù)據(jù)為16位字符,這些字符包含貨物的基本信息,是實現(xiàn)快遞自動化分揀的基礎(chǔ)。Arduino單片機(jī)通過串口從NLS-EM3296獲取快遞的位置信息,控制智能分揀小車、機(jī)器人等智能分揀設(shè)備將快遞搬運到指定位置。智能分揀能夠利用自身的藍(lán)牙、Wi-Fi等無線通信模塊將快遞信息上傳給PC機(jī),在搬運快件的同時,又可以實現(xiàn)快遞信息的上傳登記備案。下面就以載有基于Arduino的NLS-EM3296掃描系統(tǒng)的智能小車為例介紹基于Arduino的NLS-EM3296掃描系統(tǒng)的實現(xiàn)效果。4.2智能分揀裝置的控制部分以Arduinouno單片機(jī)為依托,通過XLDC-DC升壓模塊、L298N電機(jī)驅(qū)動模塊,尋跡傳感器,漫反射式紅外避障實現(xiàn)對小車的智能控制,并通過arduino串行通信接口實現(xiàn)與EM3296條碼掃描模塊的即時通訊。小車的循跡部分由四路循跡模塊、XLDC-DC升壓模塊、漫反射式壁障傳感器和L298N電機(jī)驅(qū)動模塊。尋跡模塊通過識別黑線將信號傳給單片機(jī),同時DC生壓模塊將18650電池組的電壓升到12V接到L298N電機(jī)驅(qū)動模塊上,從而驅(qū)動小車向前行走。卸貨部分由兩個SG-90舵機(jī)和亞格力板組成,通過舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)完成卸貨。如果所卸貨物比較重,建議采用大扭矩的舵機(jī)模塊,本文只是通過小車展示一下基于Arduino的NLS-EM3296掃碼模塊,所以采用扭矩較小的模塊?？刂撇糠忠卜Q為核心部分是Arduinounor3單片機(jī),控制小車的整體運行。如果小車想要實現(xiàn)除掃碼外其他功能,例如藍(lán)牙、無線傳輸?shù)?建議使用Arduinomega2560單片機(jī),該單片機(jī)串口通信端較多,編程方式、接線方式與uno相同,本文不再做過多陳述。掃碼部分是NLS-EM3296條形碼掃描模塊,條形碼掃描模塊通過柔性線纜、FPC轉(zhuǎn)接板和杜邦線與Arduino單片機(jī)串口(uno的串口為0,1)相連,圖8所示為智能小車的控制電路圖。首先,通過NLS-EM3296掃描模塊將條形碼信息解碼后傳給Arduino單片機(jī),Arduino單片機(jī)通過讀取的信息確定每件貨物送達(dá)的區(qū)域,智能小車運用自身的紅外尋跡系統(tǒng)和漫反射式紅外避障系統(tǒng)將貨物自動運送指定的區(qū)域,觸發(fā)單片機(jī)程序中斷使用SG-90舵機(jī)將快遞卸下,整體過程如圖9所示。智能小車的運行結(jié)果證明,裝載有掃描系統(tǒng)的小車完成了快遞信息掃描,同時還完成了快遞的簡單分揀工作,由此可見基于Arduino的NLS-EM3296的條形碼掃描系統(tǒng),如果配上智能的分揀設(shè)備,不僅可以降低快遞分揀成本,還能提高分揀效率。5o攝像機(jī)接口設(shè)備本文研究了一套基于Arduino的NLS-EM3296條形碼掃描系統(tǒng),NLS-EM3296讀識模塊通過柔性線纜與Arduino單片機(jī)連接,它可以對多種形式的一維,二維條形碼進(jìn)