專利名稱：讀卡器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種讀卡器，尤其涉及使用圖像傳感器讀取卡片信息、并將該信息經(jīng)變換后通過揚聲器輸出的讀卡器。
背景技術(shù)：
圖像傳感器的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域是掃描儀，掃描儀產(chǎn)品的功能一般是通過傳感器讀入被掃描文件的圖像文字信息，再把這些圖像文字信息轉(zhuǎn)換成電信號，這些包含圖像文字信息的電信號被送入外接的計算機，借助計算機的強大功能對讀入的圖像文字信息進行顯示、編輯或識別。
掃描儀只能作為計算機外設(shè)使用，操作復(fù)雜不適合幼兒，而且也不適合戶外或旅行中使用，限制了其應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種讀卡器，該讀卡器能通過圖像傳感器讀入印刷載體上的圖像信息，再將該圖像信息轉(zhuǎn)換成聲音信息。
本實用新型的另一個目的在于提供一種電路設(shè)計，使讀卡器減少二進制轉(zhuǎn)換的誤判。
本實用新型的另一個目的在于提供一種機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，使讀卡器小巧、緊湊，裝配誤差小，使產(chǎn)品裝配的一致性好，裝拆方便。
本實用新型公開了一種讀卡器，包括基座、外殼、圖像傳感器(CIS)、印刷電路板和馬達，還包括揚聲器；所述印刷電路板上包括控制器、D/A轉(zhuǎn)換模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊；在所述外殼上有利于被讀卡片進入的卡槽；所述馬達帶動所述被讀卡片經(jīng)過所述圖像傳感器，所述圖像傳感器獲得包含被讀卡片上圖文信息的模擬信號傳送給所述A/D轉(zhuǎn)換模塊，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊輸出數(shù)字信號給所述數(shù)字信號處理器，所述數(shù)字信號處理器對所述數(shù)字信號進行解碼處理后輸出給所述D/A轉(zhuǎn)換模塊，所述D/A轉(zhuǎn)換模塊輸出模擬信號給所述揚聲器。
本實用新型還包括下述附加技術(shù)特征用于存放所述控制器運行所需要的程序的閃存模塊，所述閃存模塊通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制線與所述控制器相連。
用于存放語音庫信息的語音閃存模塊和語音合成模塊，所述語音合成模塊根據(jù)來自所述控制器的數(shù)字信號，從所述語音閃存模塊里查找并讀取相應(yīng)的語音信息進行語音合成后輸出給所述D/A轉(zhuǎn)換模塊。
具有能產(chǎn)生一個表示是否有卡片插入的信號(Paper)送給所述數(shù)字信號處理器機構(gòu)。
所述A/D轉(zhuǎn)換模塊包括峰值跟隨電路、電壓跟隨器、電阻分壓網(wǎng)絡(luò)和比較器；所述圖像傳感器(20)的輸出信號(Vout)和(Vref)分別輸入所述峰值跟隨電路和電壓跟隨器，所述信號(Vout)同時輸入所述比較器，峰值跟隨電路和電壓跟隨器的輸出分別同時輸入電阻分壓網(wǎng)絡(luò)；比較器輸出二進制代碼(Vin)送給所述控制器進行處理。
所述外殼上有便于被讀卡片進入的卡槽，所述卡槽在工作狀態(tài)下開口斜向上，呈長嘴喇叭狀。
所述基座包括一個一體化支架，在所述一體化支架上安裝有所述馬達、傳動機構(gòu)齒輪組121和122、滾軸、PCB板和圖像傳感器組件，所述馬達通過所述傳動機構(gòu)齒輪組(121)和(122)帶動所述滾軸轉(zhuǎn)動，所述滾軸帶動所述被讀卡片經(jīng)過所述圖像傳感器組件。
所述一體化支架上對稱設(shè)置可使所述圖像傳感器組件扣嵌進圖像傳感器槽中的定位機構(gòu)，所述定位機構(gòu)包括固定扣和彈性扣，圖像傳感器組件的每一端分別對應(yīng)一個固定扣和一個彈性扣。
所述一體化支架上對稱設(shè)置用于安裝所述滾軸的卡槽，并且包括用于壓住滾軸的具有倒勾的彈片。
本實用新型提供了一種可應(yīng)用于玩具、兒童教育、以及成人學(xué)習(xí)、旅游領(lǐng)域的高科技產(chǎn)品，例如可以從具有印刷圖形的卡片上讀取包含有經(jīng)過壓縮的語音信息的二維條形碼，同時進行解碼還原，再經(jīng)過揚聲器將語音信號發(fā)出。還可以從具有印刷圖形的卡片上讀取包含有經(jīng)過壓縮的聲音特征信息，同時進行語音合成，再經(jīng)過揚聲器發(fā)出聲音。由于每張卡片的全部聲音數(shù)據(jù)都以二維條形碼的形式或其他方式存貯在卡片上，卡片內(nèi)容可以靈活多樣無限量地變化和擴充，也使本實用新型的讀卡器具有非常廣泛的用途。
本實用新型在A/D轉(zhuǎn)換模塊中設(shè)置峰值跟隨電路，能動態(tài)跟隨圖像傳感器掃描獲得的每個白電平的峰值，很好地減少了二進制轉(zhuǎn)換的誤判。
本實用新型采用一體化支架，機械結(jié)構(gòu)緊湊，在一體化支架上設(shè)置有用于安裝滾軸和圖像傳感器組件的卡槽，使?jié)L軸和圖像傳感器組件扣嵌進圖像傳感器槽中的定位機構(gòu)等全部一次注塑成型，不僅能減少零件的數(shù)量、減少成本，而且能減小因零件多而帶來的裝配誤差，使產(chǎn)品裝配的一致性得到保證，裝拆方便。


本實用新型包括如下附圖圖1是本實用新型第一實施例電路原理示意圖；圖2是本實用新型第二實施例電路原理示意圖；圖3是模數(shù)轉(zhuǎn)換電路原理圖；圖4是本實用新型控制軟件流程圖；圖5是本實用新型裝配結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實用新型工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面通過具體實施例并結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。
如圖1所示是本實用新型第一實施例電路原理示意圖，包括數(shù)字信號處理器(DSP)10，接觸型圖像傳感器(CIS)20，D/A轉(zhuǎn)換模塊30，音頻放大器模塊31，揚聲器32，復(fù)位模塊40，紅外收發(fā)模塊50，發(fā)光管指示模塊51，閃存模塊60，A/D轉(zhuǎn)換模塊70，馬達驅(qū)動模塊80，調(diào)試端口90。
數(shù)字信號處理器10是本實用新型電路的核心部分，它向讀卡器各個模塊輸出控制信號；并對掃描輸入的二進制碼進行解碼處理；把處理后的數(shù)據(jù)輸出給揚聲器32。
采用DSP作為讀卡器的控制中心只是本實用新型的一個實施例，還可以采用MCU等其它控制器或微處理器。
接觸型圖像傳感器20在DSP 10送來的時鐘信號CISCLK和曝光信號SP的控制下，接收來自于被掃描文件的光信號，生成代表黑白圖象信息的模擬電信號Vout，同時還產(chǎn)生一個參考電平Vref。
該領(lǐng)域的技術(shù)人員都能理解，上述接觸型圖像傳感器可以是黑白或者彩色傳感器，可以采用任意光譜的光源；也完全可以采用其它圖像傳感器實現(xiàn)本實用新型所需要的功能，而且不僅可以用線性傳感器，還可以采用二維傳感器；例如CMOS Image Module(CIM)傳感器；面陣電荷耦合器件(CCD)傳感器，或其他圖像傳感器。
D/A轉(zhuǎn)換模塊30，接受DSP 10輸出的包含語音信息的串行數(shù)字信號，經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換生成模擬音頻信號。
音頻放大器模塊31，把D/A轉(zhuǎn)換模塊30輸出的弱小模擬音頻信號放大，推動揚聲器32發(fā)聲。
復(fù)位模塊40，按照DSP 10的復(fù)位電氣參數(shù)和時序參數(shù)的要求，產(chǎn)生一個滿足要求的復(fù)位信號，使DSP上電復(fù)位。
紅外收發(fā)模塊50，包括紅外發(fā)光管和紅外接收管，根據(jù)發(fā)光管和接收管之間是否有卡片，產(chǎn)生一個不同的Paper信號送給DSP 10，DSP 10根據(jù)此信號驅(qū)動馬達81送紙并啟動圖象傳感器20掃描。
上述Paper信號當(dāng)然可以使用其它方式獲得，例如其他光譜的發(fā)光管和接收管，或者采用機械開關(guān)，這些都是傳真機、掃描儀領(lǐng)域的公知技術(shù)。
發(fā)光管指示模塊51，利用兩個指示燈的閃爍指示DSP 10的工作狀態(tài)。
閃存模塊60，用于存放DSP 10運行所需要的程序。
A/D轉(zhuǎn)換模塊70，將來自于圖像傳感器20的包含有圖像信息的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。
馬達驅(qū)動模塊80，根據(jù)DSP 10送來的四路信號產(chǎn)生驅(qū)動馬達8 1的四相信號。驅(qū)動馬達81用于傳送被讀卡片，既可以采用步進電機也可以采用直流電機實現(xiàn)。
調(diào)試端口90，用于程序的下載及仿真板的連接。
圖2所示是本實用新型第二實施例電路原理示意圖，與第一實施例的不同之處在于具有語音合成模塊33和語音閃存模塊61，語音閃存模塊61是一個語音存儲器，用于存放語音庫信息。語音合成模塊33接受DSP 10輸出的串行數(shù)字信號，同時從語音閃存61里查找并讀取相應(yīng)的語音信息進行語音合成，再經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換生成模擬音頻信號，經(jīng)音頻放大器31后推動揚聲器32。
圖3是本實用新型模數(shù)轉(zhuǎn)換電路原理圖，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路70完成模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)變，包括峰值跟隨電路701，電壓跟隨器702，電阻分壓網(wǎng)絡(luò)703和比較器704。
峰值跟隨電路701，由于接觸型圖像傳感器掃描獲得的每個白電平的峰值不盡相同，設(shè)置此電路就能動態(tài)跟隨每個峰值，很好地減少了二進制轉(zhuǎn)換的誤判。電壓跟隨器702，其功能在于實現(xiàn)阻抗匹配和提高帶負載的能力。電阻分壓網(wǎng)絡(luò)703，取Vout和Vref之間的一個合適門限電平當(dāng)作比較器的一路輸入。比較器704，把Vout和門限電平比較，產(chǎn)生“0”“1”二進制代碼送給DSP進行處理。
上述方法采用二值化的A/D轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)，當(dāng)然也可以采用8位或者更高位的A/D轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)。
圖4是本實用新型控制軟件流程圖，描述了讀卡器的整個工作過程第一步，上電后設(shè)備初始化，DSP 10檢測紅外收發(fā)模塊50傳來的Paper信號并判斷是否有卡片插入，如果沒卡片插入，DSP 10一直循環(huán)檢測等待卡片，如果有卡片插入，則進行下一步。
第二步，DSP 10驅(qū)動馬達送紙，同時啟動圖象傳感器20掃描，DSP 10根據(jù)圖象傳感器20傳來的圖象信息進行運算處理，并且判斷卡片上有效信息的首尾；一直進行到檢測到圖象的尾部信息，進行下一步處理。
第三步，DSP 10判斷送紙已到圖象的尾部時，關(guān)斷圖象傳感器的掃描，加快速度驅(qū)動馬達進行退紙動作，直到DSP 10根據(jù)紅外收發(fā)模塊的Paper信號判斷紙已退完。
第四步，DSP 10把在第二步處理好，存儲下來的數(shù)據(jù)傳給音頻解碼模塊，音頻解碼模塊把數(shù)字音頻信號轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號，并經(jīng)音頻功放放大推動揚聲器發(fā)聲?；氐降谝徊綑z測等待卡片，準備進行下一次的事務(wù)處理。被讀卡片被掃描后脫離讀卡器。
第二步的掃描和第四步的解碼也可以同時進行。
本實用新型產(chǎn)品可以做的小巧、緊湊，如圖5是本實用新型裝配結(jié)構(gòu)示意圖。讀卡器從整體上看是由外殼2和基座1組成的封閉箱體。外殼2上有卡槽21、還包括揚聲器及揚聲器蓋、電池及電池蓋?；?包括一個一體化支架11和裝配在該一體化支架11上的配件；在與電池蓋相對的一側(cè)有電機12和傳動機構(gòu)齒輪組121、122，齒輪121、122可以為漸開線塑膠齒輪，齒輪軸123為銅材，可以確保傳動所需的鋼性，降低傳動阻力。在一體化支架11中間為CIS組件13、CIS組件13之上面有滾軸111，滾軸111上有硅膠包膠112。在一體化支架11上還安裝有PCB板16。
在一體化支架11上對稱設(shè)置的定位機構(gòu)152使CIS組件13扣嵌進CIS槽中；即CIS組件13通過定位機構(gòu)152實現(xiàn)定位。定位機構(gòu)152由兩個固定扣、兩個彈性扣組成，使得CIS組件13的每一端都分別對應(yīng)一個固定扣和一個彈性扣，裝拆很方便。兩個固定扣、兩個彈性扣在一體化支架上一次注塑成型，所以不僅能減少零件的數(shù)量、減少成本，而且能減小因零件多而帶來的裝配誤差，使產(chǎn)品裝配的一致性得到保證。在一體化支架11上對稱設(shè)置的卡槽15用于安裝滾軸111，具有倒勾的彈片14壓住滾軸111；本實用新型的裝配構(gòu)造充分利用了空間，整個結(jié)構(gòu)顯得緊湊有序。
圖6是本實用新型工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖，讀卡器在工作狀態(tài)下，卡槽21斜向上，呈長嘴喇叭狀，此設(shè)計可以確?？ㄆ巾樆瑒樱易詣訙蚀_定位。當(dāng)卡片插入卡槽21時，會切斷位于卡槽下面的發(fā)光二極管17發(fā)出的紅外信號，此時滾軸112開始轉(zhuǎn)動，帶動卡片經(jīng)過CIS。滾軸111驅(qū)動力源自步進馬達12。滾軸111與下端CIS組件13間有0.20的間隙，因此滾軸啟動轉(zhuǎn)軸很小，當(dāng)卡片進入滾軸底部時，滾軸被抬起，具有倒勾的彈片14始終壓貼在滾軸兩端，予滾軸一定正壓力。滾軸與卡片間的摩擦力帶動卡片從CIS玻璃面接觸滑過，從而充分讀取卡片上的內(nèi)容。
權(quán)利要求1.一種讀卡器，包括基座(1)、外殼(2)、圖像傳感器(20)、馬達(81)和印刷電路板(16)，其特征在于，還包括揚聲器(32)，所述印刷電路板(16)上包括控制器(10)、D/A轉(zhuǎn)換模塊(30)、A/D轉(zhuǎn)換模塊(70)；在所述外殼(2)上有利于被讀卡片進入的卡槽(21)；所述馬達(81)帶動所述被讀卡片經(jīng)過所述圖像傳感器(20)，所述圖像傳感器(20)獲得包含被讀卡片上圖文信息的模擬信號并傳送給所述A/D轉(zhuǎn)換模塊(70)，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊(70)輸出數(shù)字信號給所述控制器(10)，所述控制器(10)對所述數(shù)字信號進行處理后輸出給所述D/A轉(zhuǎn)換模塊(30)，所述D/A轉(zhuǎn)換模塊(30)輸出模擬信號給所述揚聲器(32)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的讀卡器，其特征在于，還包括用于存放語音庫信息的語音閃存模塊(61)和語音合成模塊(33)，所述語音合成模塊(33)根據(jù)來自所述控制器(10)的數(shù)字信號，從所述語音閃存模塊(61)里查找并讀取相應(yīng)的語音信息進行語音合成后輸出給所述D/A轉(zhuǎn)換模塊(30)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的讀卡器，其特征在于，還包括用于存放所述控制器(10)運行所需要的程序的閃存模塊(60)，所述閃存模塊(60)通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制線與所述控制器(10)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的讀卡器，其特征在于，還包括將卡片插入信號(Paper)送給所述控制器(10)的開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的讀卡器，其特征在于，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊(70)包括峰值跟隨電路(701)、電壓跟隨器(702)、電阻分壓網(wǎng)絡(luò)(703)和比較器(704)；所述圖像傳感器(20)的輸出信號(Vout)和(Vref)分別輸入所述峰值跟隨電路(701)和電壓跟隨器(702)，所述信號(Vout)同時輸入所述比較器(704)，峰值跟隨電路(701)和電壓跟隨器(702)的輸出分別同時輸入電阻分壓網(wǎng)絡(luò)(703)；比較器(704)輸出二進制代(Vin)送給所述控制器(10)進行處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的讀卡器，其特征在于，所述外殼(2)上的卡槽(21)在工作狀態(tài)下開口斜向上，呈長嘴喇叭狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的讀卡器，其特征在于，所述基座(1)包括一個一體化支架(11)，在所述一體化支架(11)上安裝有所述馬達(81)、和傳動機構(gòu)齒輪組(121)和(122)、所述PCB板(16)、圖像傳感器組件(13)、和滾軸(111)；所述馬達(81)通過所述傳動機構(gòu)齒輪組(121)和(122)帶動所述滾軸(111)轉(zhuǎn)動，所述滾軸(111)帶動所述被讀卡片經(jīng)過所述圖像傳感器組件(13)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的讀卡器，其特征在于，所述一體化支架(11)上對稱設(shè)置可使所述圖像傳感器組件(13)扣嵌進圖像傳感器槽中的定位機構(gòu)(152)，所述定位機構(gòu)(152)包括固定扣和彈性扣，所述圖像傳感器組件(13)的每一端分別對應(yīng)一個固定扣和一個彈性扣。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的讀卡器，其特征在于，所述一體化支架(11)上對稱設(shè)置用于安裝所述滾軸(111)的卡槽(151)，并且包括用于壓住滾軸(111)的具有倒勾的彈片(14)。
專利摘要本實用新型公開了一種讀卡器，使用圖像傳感器讀取卡片信息、并將該信息經(jīng)變換后通過揚聲器輸出?？蓱?yīng)用于玩具、兒童教育、以及成人學(xué)習(xí)、旅游領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)緊湊用途廣泛。其設(shè)計方案包括基座(1)、外殼(2)、印刷電路板(16)，揚聲器(32)和馬達(81)。馬達(81)帶動被讀卡片經(jīng)過圖像傳感器(20)，圖像傳感器(20)獲得模擬信號傳送給A/D轉(zhuǎn)換模塊(70)，A/D轉(zhuǎn)換模塊(70)輸出數(shù)字信號，控制器(10)對數(shù)字信號進行解碼處理后輸出給所述D/A轉(zhuǎn)換模塊(30)，D/A轉(zhuǎn)換模塊(30)輸出模擬信號給揚聲器(32)，被讀卡片被掃描后脫離讀卡器。
文檔編號G06K7/00GK2585323SQ0227106
公開日2003年11月5日 申請日期2002年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月11日
發(fā)明者張偉, 侯蘭忠, 呂迎豐, 顧成武, 譚旭軍, 常治國 申請人:深圳矽感科技有限公司