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光电显示与检测实验五 线阵CCD应用实验
（七） 条形码的测量与识别实验
一、实验目的
商场与超市收银台处很容易看到收银员利用条码扫描仪器直接对商品上的条形码进行扫描获得商品的名称、型号与单价，然后收银机将打出所扫商品的单价或总价。本实验的主要目的是认识条码扫描仪的基本原理，学习线阵CCD在收银机、商品流通与库管等方面的应用。
二、实验仪器
（1） LCCDAD-Ⅱ-A型线阵CCD应用开发实验仪一台； （2） 装有VC++软件及相关实验软件的PC计算机；
三、实验步骤
1、实验预备
（1） 首先将实验仪的USB数据端口与计算机或GDS-Ⅲ型光电综合实验平台的USB端口用专用USB数据线缆连接好并合上实验仪的主电源开关。
（2） 打开计算机电源，完成系统启动后进入下一步操作。 （3） 确认已经正确安装实验软件。否则，请安装实验软件。 （4） 准备工作完成后关掉实验仪的电源，等待改变实验结构。 2、条码扫描仪的基本原理 (1) 通用商品条形码的基本结构
目前世界上常用的码制有ENA条形码、UPC条形码、二五条形码、交叉二五条形码、库德巴条形码、三九条形码和128条形码等，而商品上最常使用的就是EAN商品条形码。如图7-1所示为我国商品流通中的典型条形码条码，一般由13位数字组成，用来标明商品的国别、产地、制造厂商代码、商品代码和校验码等信息如图7-2所示，例如00-09代表美国、加拿大，45－49代表日本，690-692代表中国大陆，471代表我国台湾地区，489代表香港特区。EAN商品条形码分为EAN－13（标准版）和EAN
－8（缩短版）两种。由13位数字码或8位数字码以及于之相对应的条码组成。数字为识别者直接用人眼读出，而条码为机器视觉准备。
条码下方的数字和上方的条码是对应的，计算机识别数字是困难的而识别黑白条或0和1是容易的。为此，通过黑白条的宽度和位置便可以将表示的数字信号输送给计算机。这些黑白条称为数据符，对应最后几位数字的黑白条称为校验符。利用黑白条能够识别出商品的各种信息。如图7-1所示的标准版的条码具体结构为：从左向右看去，空白后由2个细长黑条开始（起始符）、左侧数据符、中间分隔符（2个细长黑条）、右侧数据符、校验符、终止符（2个细长黑条）和右侧空白区等部分构成。前缀码的首位（数字）上方没有条码，其他数字上方均有条码。条中黑的单元称为条（有粗细之分），白的单元称为空，也有粗有细。
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条表示1~1111；空表示0~0000。条空的粗细由不同数目的模块组成。粗细分为四档，以起始码条的宽度为一个单位，细条代表“1”，四个单位宽度为“1111”，同样，空的宽度代表“0”的个数。
左边的两个细长条、中间两个细长条的和右边的两个细长条（起始符、分隔符与终止符）均具有数字意义，起始符与终止符均为101，占3个模块，而分隔符代表01010占5个模块。数据符与校验符均由7个模块组成，其“二进制”数如表7-1表示。
数字 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 表7-1 数据符与校验符的“二进制”数表示 左侧数据符 右侧数据符与校验符 A组（黑条模块和为奇数） B组（黑条模块和为偶数） C组（黑条模块和为偶数） 0001101 0100111 1110010 0011001 0110011 1100110 0010011 0011011 1101100 0111101 0100001 1000010 0100011 0011101 1011100 0110001 0111001 1001110 0111101 0000101 1010000 0111011 0010001 1000100 0110111 0001001 1001000 0001011 0010111 1110100 我国的前置码是6，由国际物品编码协会规定左侧的数据组合应为ABBBAA。右侧数据符与校验符都用C组的二进制代表数字。
标准版的前置码不用条码表示，不包括在左侧数据符内。而缩短版的前置码要用条码表示，包括在左侧数据符内，并且左侧数据符均为A组表示，右侧数据符及校验符用C组。
(2) 数字与条码的对应关系
根据我国前置码6，中间分隔符左侧的数据符组合应为ABBBAA，中间分隔符右侧数
据符及校验符应为C组。
例如：A组数字为3，B组数字为2，便可以用图7-3所示的条码表示。
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将如图7-1所示的条码用模块表示则对应的标示应为如表7-2所示。
数字 9 0 3 左1 侧 4 8 0 0 0 右0 侧 2 1 表7-2 如图7-1所示的条码的模块表示 二进制代码 组别 数字与二进制条空对应关系（自己填） 0001011 A 0100111 B 0100001 B 0110011 B 0100011 A 0110111 A 1110010 C 1110010 C 1110010 C 1110010 C 1101100 C 1100110 C (2) 条码扫描的原理
贴于商品上的信息条形码为被测物，它被LED或LD光源照亮，被照亮的信息条形码经成像物镜成像于线阵CCD的像敏单元阵列上形成如图7-4（a）所示的一维时序信号，经二值化处理电路后输出如图7-2（b）所示的条形方波脉冲信号，尽管它的横轴是时间轴，但是，也是像元序号轴或空间位置轴。它包含有条的位置、宽度等信息，可以将事先编制
好的信息读出来。通过所读的信息找到相应商品的信息码，知道商品的类型、编号、产地等，再通过预先编制的软件或数据库将各类商品的质量、数量、存放地、单价、物流量与利润等多种信息编制出来，完成多种实用功能。这便是条码扫描仪的基本原理。
3、实验装置的搭建
将LCCDAD-Ⅱ-A型线阵CCD应用开发实验仪上的配件（仿条形码的信息图形条）安装到如图7-5所示的位置上，转动滚筒使条形码的位置恰好被彩色线阵CCD相机所接收，信息条的明、暗图形通过成像物镜成于彩色线阵CCD的光敏阵列上。构成条码扫描仪的基本结构。
4、开机实验
打开实验仪的电源开关，执行条码扫描实验软件，弹出如图7-6所示的实验软件主界面，在主界面的提示下进行条形码的测量与识别实验。
光电显示与检测实验五 线阵CCD应用实验
1、条码扫描
图7-5 条码扫描实验示意图
在如图7-6所示的条码扫描实验软件主界面上点击“扫描”菜单，显示屏上将显示含有条码
信息的波形曲线，观察曲线是否有进入饱和区的信号或幅度太低无法读出的现象，若有前述问题，先通过调整光学系统、积分时间或驱动频率的方法使输出幅度恰好满足要求。
再执行“观测条码”菜单，显示器上将显示出如图7-7所示的条码信息再现于显示器屏幕上；屏幕的上半部分为线阵CCD采集的条形码的波形曲线，它既是时间函数又是条码信息的空间分布，经软件处理后得到与图7-1所示的信息条码图形相似的条码，测量采集的条码宽度，并以最左侧的一组黑白条的宽度为条与空的基准宽度，然后根据编码规则便可以将商品的信息代码识别出来，显示在软件界面条码值对话框中。