印刷品生產工序之一是將經過印刷機印刷出來的單頁印張進行裝訂、成型，而其成敗關鍵就是配頁工序。

為了避免人工配頁發生的諸如重帖、少帖、亂帖等現象，目前采用了兩種主要解決方案：一是采用光電擴散反射原理，把紅色LED作為光源照射書帖，根據檢查區域內的反射光強弱進行判別。該方案對周圍光線敏感，對書帖紙張光潔度、反光性能及印刷濃度有較大的依賴性，特別對于色彩變化較大的書帖，檢查精度很低，達不到理想的效果；二是使用光學圖像識別技術，針對書帖中部分內容作圖像識別。然而由于放置偏移，或在工作過程中發生的相對位置移動或扭轉，書帖鑒別率也不高。

當前，條形碼作為一種及時、準確、可靠、經濟的數據輸入手段，已經普及使用。因此，采用條形碼識別技術，將其運用于印刷產品裝訂生產現場，不失為一種簡單、行之有效的書帖檢測系統，本方案設計的出發點正基于此。

圖1 系統組成

系統結構和工作原理

一個基于條形碼識別的書帖檢測系統由如下部分組成：（1）帶有條形碼的待檢測物品，（2）條碼閱讀器，（3）嵌入式控制系統，（4）處于企業局域網中的計算機。

其組成結構如圖1所示。

首先，在書帖的版面邊緣部分印上條形碼，作為系統后續檢測設備識別的依據。然后使用帶有條形碼閱讀器的嵌入式控制系統，將讀取到的條形碼信息與設定的基準條碼信息進行比對，針對讀取到的條形碼信息，按照設定的控制邏輯，結合外部電氣機械機構，完成對該類書帖的操作。

計算機可通過通訊接口與嵌入式控制系統通信，讀取條碼內容，從而獲取書帖信息，再通過計數等操作，將該信息寫入數據庫中。該計算機處于公司局域網中，其他任何辦公區域的計算機也可以實時地訪問該計算機中的數據庫，以及時了解生產過程和生產情況。

系統的設計和實現

在具體系統實現中，我們選用現有的條形碼閱讀器，配合單片機系統構成嵌入式控制單元，通過RS485串行通訊口，將控制單元的控制信息寫入計算機數據庫。

1、條形碼閱讀器的選擇及改造

這里選用了CIPHER公司的1000型手持式條形碼閱讀器。該閱讀器具有如下優點：

● 可以識別多種常用條形碼制。

● 具備鍵盤（PS/2）、RS232、USB等多種數字接口。

● 讀取速度快。

● 具備多種讀取方式和節電方式。

我們把閱讀器上的用于啟動讀取條碼的手動接觸開關部分，由手動啟動改為由嵌入式系統自動控制啟動，即通過嵌入式系統控制的繼電器觸點的閉合和釋放來模擬人手的控制。

2 、嵌入式控制系統

● 硬件部分設計

嵌入式控制系統部分包含閱讀器的數字接口電路部分以及一個單片機系統和其外圍接口電路。

硬件框圖如圖2所示。

復位和看門狗芯片選用了MAX813，由它監視軟件的運行，防止出現程序跑飛或死機現象；為了更精確地控制通信速率， 選用了11.592MHz的晶振；單片機則選用了ATMEL公司的AT89C51。

● 嵌入式軟件部分

使用C51編寫軟件，軟件系統機要實現的功能如圖3所示。

軟件負責捕獲進紙信號，然后模擬人手按鈕，啟動感應器工作，讀取到條形碼信息后進行判斷，根據判斷結果，進行不同的輸出，同時還可以同上位機通信。

軟件工作過程中，為了實時捕捉請求信號的輸入，對信號輸入的讀取采用中斷方式。接收到信號后，置相應請求事件標志，而對請求信號的處理在中斷外進行，這樣既可以有效捕獲到請求輸入信號，又避免中斷程序過長時間占用CPU資源。

主程序上電初始化后，依次查看各個事件標志，若發現存在該事件請求，則馬上對該事件處理，處理完畢后清除該請求標志。所要處理的事件包括：捕獲進紙節拍，接收計算機發來的數據，條形碼讀取到后的比對判斷以及判斷后的處理等。整個系統流程如圖4所示。

進紙節拍是由外部進紙機構觸發的，軟件上采用了外部中斷的方式。通信事件由軟件的串行接收中斷觸發，條碼處理事件則由接收數字條碼信號的高優先級中斷觸發。

設置CIPHER接口板以PS/2鍵盤的方式發送條形碼內容，其接口信號時序如圖5所示。

而其他兩個事件，錯誤書帖和白紙事件則來自于軟件進行條碼信息的比對結果。

① 處理進紙節拍信號處理

在檢測到條形碼讀入請求—進紙信號事件后，應該啟動條形碼閱讀器，讀取條形碼信息。閱讀器上原來的手動按扭改造為由繼電器觸電模擬，將繼電器閉合則可以完全實現開啟閱讀器的目的。

② 處理條形碼判斷的事件

單片機接收到完整的條形碼信息后，置位條形碼判斷事件。在處理判斷事件時，首先要將讀到的條形碼和設定好的基準信息比對。由于條形碼在使用鍵盤接口傳送數據時，每一個數字或字符的編碼規則是“通碼和斷碼的方式”，即要傳送的每個字符都包括三個字節：“編碼+0x4F+編碼”。所以在進行比對時要注意基準條形碼指針和待判定條形碼指針的移動：基準指針每次移動1字節，而待判指針要移動3字節。

讀取條形碼后進行判斷的狀態遷躍如圖6所示。

在書帖錯誤狀態下，單片機將根據設定好的軟件輸出告警指示信號，并向書帖剔除設備輸出驅動控制信號，剔除錯誤書帖；若只在流水線最后安裝一臺書帖剔除設備，單片機將開始對進紙節拍計數，當該錯誤書帖經過后，單片機向書帖剔除設備發出信號，剔除設備將包括該錯誤書帖的書帖集剔除。

3、 計算機通信部分

在配頁機流水線上，每個裝了書帖的配頁站都要安裝一個閱讀器和嵌入式控制系統，而這所有書帖檢測設備還可以通過總線連接到計算機，通過計算機進一步完成書帖統計、查詢等功能。

在物理層設計上，采用成熟的RS485串行通信總線連接到不同的檢測設備和計算機；在鏈路層設計中，為保證數據幀可靠的收發，除了校驗和之外，還有數據幀的特殊幀頭字節和幀尾字節等，避免鏈路上的干擾。

4、 數據庫部分

計算機上使用VC++6.0編寫人性化的操作界面，使用ADO（ActiveX Data Object）管理數據庫。運行期間通過執行SQL命令取得所要獲取的結果記錄集。

總結

該系統可以使用在任何帶有條碼的物品檢測系統中，針對不同的應用需求，只要根據現場情況，將不同的電氣機械機構連接到該系統的輸出端子上，即可以按照所需求的控制邏輯進行自動檢測。

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