专利名称：读卡器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种读卡器，尤其涉及使用图像传感器读取卡片信息、并将该信息经变换后通过扬声器输出的读卡器。
背景技术：
图像传感器的传统应用领域是扫描仪，扫描仪产品的功能一般是通过传感器读入被扫描文件的图像文字信息，再把这些图像文字信息转换成电信号，这些包含图像文字信息的电信号被送入外接的计算机，借助计算机的强大功能对读入的图像文字信息进行显示、编辑或识别。
扫描仪只能作为计算机外设使用，操作复杂不适合幼儿，而且也不适合户外或旅行中使用，限制了其应用范围。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种读卡器，该读卡器能通过图像传感器读入印刷载体上的图像信息，再将该图像信息转换成声音信息。
本实用新型的另一个目的在于提供一种电路设计，使读卡器减少二进制转换的误判。
本实用新型的另一个目的在于提供一种机械结构设计，使读卡器小巧、紧凑，装配误差小，使产品装配的一致性好，装拆方便。
本实用新型公开了一种读卡器，包括基座、外壳、图像传感器(CIS)、印刷电路板和马达，还包括扬声器；所述印刷电路板上包括控制器、D/A转换模块、A/D转换模块；在所述外壳上有利于被读卡片进入的卡槽；所述马达带动所述被读卡片经过所述图像传感器，所述图像传感器获得包含被读卡片上图文信息的模拟信号传送给所述A/D转换模块，所述A/D转换模块输出数字信号给所述数字信号处理器，所述数字信号处理器对所述数字信号进行解码处理后输出给所述D/A转换模块，所述D/A转换模块输出模拟信号给所述扬声器。
本实用新型还包括下述附加技术特征用于存放所述控制器运行所需要的程序的闪存模块，所述闪存模块通过数据总线、地址总线和控制线与所述控制器相连。
用于存放语音库信息的语音闪存模块和语音合成模块，所述语音合成模块根据来自所述控制器的数字信号，从所述语音闪存模块里查找并读取相应的语音信息进行语音合成后输出给所述D/A转换模块。
具有能产生一个表示是否有卡片插入的信号(Paper)送给所述数字信号处理器机构。
所述A/D转换模块包括峰值跟随电路、电压跟随器、电阻分压网络和比较器；所述图像传感器(20)的输出信号(Vout)和(Vref)分别输入所述峰值跟随电路和电压跟随器，所述信号(Vout)同时输入所述比较器，峰值跟随电路和电压跟随器的输出分别同时输入电阻分压网络；比较器输出二进制代码(Vin)送给所述控制器进行处理。
所述外壳上有便于被读卡片进入的卡槽，所述卡槽在工作状态下开口斜向上，呈长嘴喇叭状。
所述基座包括一个一体化支架，在所述一体化支架上安装有所述马达、传动机构齿轮组121和122、滚轴、PCB板和图像传感器组件，所述马达通过所述传动机构齿轮组(121)和(122)带动所述滚轴转动，所述滚轴带动所述被读卡片经过所述图像传感器组件。
所述一体化支架上对称设置可使所述图像传感器组件扣嵌进图像传感器槽中的定位机构，所述定位机构包括固定扣和弹性扣，图像传感器组件的每一端分别对应一个固定扣和一个弹性扣。
所述一体化支架上对称设置用于安装所述滚轴的卡槽，并且包括用于压住滚轴的具有倒勾的弹片。
本实用新型提供了一种可应用于玩具、儿童教育、以及成人学习、旅游领域的高科技产品，例如可以从具有印刷图形的卡片上读取包含有经过压缩的语音信息的二维条形码，同时进行解码还原，再经过扬声器将语音信号发出。还可以从具有印刷图形的卡片上读取包含有经过压缩的声音特征信息，同时进行语音合成，再经过扬声器发出声音。由于每张卡片的全部声音数据都以二维条形码的形式或其他方式存贮在卡片上，卡片内容可以灵活多样无限量地变化和扩充，也使本实用新型的读卡器具有非常广泛的用途。
本实用新型在A/D转换模块中设置峰值跟随电路，能动态跟随图像传感器扫描获得的每个白电平的峰值，很好地减少了二进制转换的误判。
本实用新型采用一体化支架，机械结构紧凑，在一体化支架上设置有用于安装滚轴和图像传感器组件的卡槽，使滚轴和图像传感器组件扣嵌进图像传感器槽中的定位机构等全部一次注塑成型，不仅能减少零件的数量、减少成本，而且能减小因零件多而带来的装配误差，使产品装配的一致性得到保证，装拆方便。
本实用新型包括如下附图图1是本实用新型第一实施例电路原理示意图；图2是本实用新型第二实施例电路原理示意图；图3是模数转换电路原理图；图4是本实用新型控制软件流程图；图5是本实用新型装配结构示意图；图6是本实用新型工作状态下的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
如图1所示是本实用新型第一实施例电路原理示意图，包括数字信号处理器(DSP)10，接触型图像传感器(CIS)20，D/A转换模块30，音频放大器模块31，扬声器32，复位模块40，红外收发模块50，发光管指示模块51，闪存模块60，A/D转换模块70，马达驱动模块80，调试端口90。
数字信号处理器10是本实用新型电路的核心部分，它向读卡器各个模块输出控制信号；并对扫描输入的二进制码进行解码处理；把处理后的数据输出给扬声器32。
采用DSP作为读卡器的控制中心只是本实用新型的一个实施例，还可以采用MCU等其它控制器或微处理器。
接触型图像传感器20在DSP 10送来的时钟信号CISCLK和曝光信号SP的控制下，接收来自于被扫描文件的光信号，生成代表黑白图象信息的模拟电信号Vout，同时还产生一个参考电平Vref。
该领域的技术人员都能理解，上述接触型图像传感器可以是黑白或者彩色传感器，可以采用任意光谱的光源；也完全可以采用其它图像传感器实现本实用新型所需要的功能，而且不仅可以用线性传感器，还可以采用二维传感器；例如CMOS Image Module(CIM)传感器；面阵电荷耦合器件(CCD)传感器，或其他图像传感器。
D/A转换模块30，接受DSP 10输出的包含语音信息的串行数字信号，经过数模转换生成模拟音频信号。
音频放大器模块31，把D/A转换模块30输出的弱小模拟音频信号放大，推动扬声器32发声。
复位模块40，按照DSP 10的复位电气参数和时序参数的要求，产生一个满足要求的复位信号，使DSP上电复位。
红外收发模块50，包括红外发光管和红外接收管，根据发光管和接收管之间是否有卡片，产生一个不同的Paper信号送给DSP 10，DSP 10根据此信号驱动马达81送纸并启动图象传感器20扫描。
上述Paper信号当然可以使用其它方式获得，例如其他光谱的发光管和接收管，或者采用机械开关，这些都是传真机、扫描仪领域的公知技术。
发光管指示模块51，利用两个指示灯的闪烁指示DSP 10的工作状态。
闪存模块60，用于存放DSP 10运行所需要的程序。
A/D转换模块70，将来自于图像传感器20的包含有图像信息的模拟信号转变为数字信号。
马达驱动模块80，根据DSP 10送来的四路信号产生驱动马达8 1的四相信号。驱动马达81用于传送被读卡片，既可以采用步进电机也可以采用直流电机实现。
调试端口90，用于程序的下载及仿真板的连接。
图2所示是本实用新型第二实施例电路原理示意图，与第一实施例的不同之处在于具有语音合成模块33和语音闪存模块61，语音闪存模块61是一个语音存储器，用于存放语音库信息。语音合成模块33接受DSP 10输出的串行数字信号，同时从语音闪存61里查找并读取相应的语音信息进行语音合成，再经过数模转换生成模拟音频信号，经音频放大器31后推动扬声器32。
图3是本实用新型模数转换电路原理图，模数转换电路70完成模拟信号到数字信号的转变，包括峰值跟随电路701，电压跟随器702，电阻分压网络703和比较器704。
峰值跟随电路701，由于接触型图像传感器扫描获得的每个白电平的峰值不尽相同，设置此电路就能动态跟随每个峰值，很好地减少了二进制转换的误判。电压跟随器702，其功能在于实现阻抗匹配和提高带负载的能力。电阻分压网络703，取Vout和Vref之间的一个合适门限电平当作比较器的一路输入。比较器704，把Vout和门限电平比较，产生“0”“1”二进制代码送给DSP进行处理。
上述方法采用二值化的A/D转换电路实现，当然也可以采用8位或者更高位的A/D转换电路实现。
图4是本实用新型控制软件流程图，描述了读卡器的整个工作过程第一步，上电后设备初始化，DSP 10检测红外收发模块50传来的Paper信号并判断是否有卡片插入，如果没卡片插入，DSP 10一直循环检测等待卡片，如果有卡片插入，则进行下一步。
第二步，DSP 10驱动马达送纸，同时启动图象传感器20扫描，DSP 10根据图象传感器20传来的图象信息进行运算处理，并且判断卡片上有效信息的首尾；一直进行到检测到图象的尾部信息，进行下一步处理。
第三步，DSP 10判断送纸已到图象的尾部时，关断图象传感器的扫描，加快速度驱动马达进行退纸动作，直到DSP 10根据红外收发模块的Paper信号判断纸已退完。
第四步，DSP 10把在第二步处理好，存储下来的数据传给音频解码模块，音频解码模块把数字音频信号转换为模拟音频信号，并经音频功放放大推动扬声器发声。回到第一步检测等待卡片，准备进行下一次的事务处理。被读卡片被扫描后脱离读卡器。
第二步的扫描和第四步的解码也可以同时进行。
本实用新型产品可以做的小巧、紧凑，如图5是本实用新型装配结构示意图。读卡器从整体上看是由外壳2和基座1组成的封闭箱体。外壳2上有卡槽21、还包括扬声器及扬声器盖、电池及电池盖。基座1包括一个一体化支架11和装配在该一体化支架11上的配件；在与电池盖相对的一侧有电机12和传动机构齿轮组121、122，齿轮121、122可以为渐开线塑胶齿轮，齿轮轴123为铜材，可以确保传动所需的钢性，降低传动阻力。在一体化支架11中间为CIS组件13、CIS组件13之上面有滚轴111，滚轴111上有硅胶包胶112。在一体化支架11上还安装有PCB板16。
在一体化支架11上对称设置的定位机构152使CIS组件13扣嵌进CIS槽中；即CIS组件13通过定位机构152实现定位。定位机构152由两个固定扣、两个弹性扣组成，使得CIS组件13的每一端都分别对应一个固定扣和一个弹性扣，装拆很方便。两个固定扣、两个弹性扣在一体化支架上一次注塑成型，所以不仅能减少零件的数量、减少成本，而且能减小因零件多而带来的装配误差，使产品装配的一致性得到保证。在一体化支架11上对称设置的卡槽15用于安装滚轴111，具有倒勾的弹片14压住滚轴111；本实用新型的装配构造充分利用了空间，整个结构显得紧凑有序。
图6是本实用新型工作状态下的结构示意图，读卡器在工作状态下，卡槽21斜向上，呈长嘴喇叭状，此设计可以确保卡片平顺滑动，而且自动准确定位。当卡片插入卡槽21时，会切断位于卡槽下面的发光二极管17发出的红外信号，此时滚轴112开始转动，带动卡片经过CIS。滚轴111驱动力源自步进马达12。滚轴111与下端CIS组件13间有0.20的间隙，因此滚轴启动转轴很小，当卡片进入滚轴底部时，滚轴被抬起，具有倒勾的弹片14始终压贴在滚轴两端，予滚轴一定正压力。滚轴与卡片间的摩擦力带动卡片从CIS玻璃面接触滑过，从而充分读取卡片上的内容。
权利要求1.一种读卡器，包括基座(1)、外壳(2)、图像传感器(20)、马达(81)和印刷电路板(16)，其特征在于，还包括扬声器(32)，所述印刷电路板(16)上包括控制器(10)、D/A转换模块(30)、A/D转换模块(70)；在所述外壳(2)上有利于被读卡片进入的卡槽(21)；所述马达(81)带动所述被读卡片经过所述图像传感器(20)，所述图像传感器(20)获得包含被读卡片上图文信息的模拟信号并传送给所述A/D转换模块(70)，所述A/D转换模块(70)输出数字信号给所述控制器(10)，所述控制器(10)对所述数字信号进行处理后输出给所述D/A转换模块(30)，所述D/A转换模块(30)输出模拟信号给所述扬声器(32)。
2.根据权利要求1所述的读卡器，其特征在于，还包括用于存放语音库信息的语音闪存模块(61)和语音合成模块(33)，所述语音合成模块(33)根据来自所述控制器(10)的数字信号，从所述语音闪存模块(61)里查找并读取相应的语音信息进行语音合成后输出给所述D/A转换模块(30)。
3.根据权利要求1或2所述的读卡器，其特征在于，还包括用于存放所述控制器(10)运行所需要的程序的闪存模块(60)，所述闪存模块(60)通过数据总线、地址总线和控制线与所述控制器(10)相连。
4.根据权利要求1或2所述的读卡器，其特征在于，还包括将卡片插入信号(Paper)送给所述控制器(10)的开关。
5.根据权利要求1或2所述的读卡器，其特征在于，所述A/D转换模块(70)包括峰值跟随电路(701)、电压跟随器(702)、电阻分压网络(703)和比较器(704)；所述图像传感器(20)的输出信号(Vout)和(Vref)分别输入所述峰值跟随电路(701)和电压跟随器(702)，所述信号(Vout)同时输入所述比较器(704)，峰值跟随电路(701)和电压跟随器(702)的输出分别同时输入电阻分压网络(703)；比较器(704)输出二进制代(Vin)送给所述控制器(10)进行处理。
6.根据权利要求1所述的读卡器，其特征在于，所述外壳(2)上的卡槽(21)在工作状态下开口斜向上，呈长嘴喇叭状。
7.根据权利要求1或6所述的读卡器，其特征在于，所述基座(1)包括一个一体化支架(11)，在所述一体化支架(11)上安装有所述马达(81)、和传动机构齿轮组(121)和(122)、所述PCB板(16)、图像传感器组件(13)、和滚轴(111)；所述马达(81)通过所述传动机构齿轮组(121)和(122)带动所述滚轴(111)转动，所述滚轴(111)带动所述被读卡片经过所述图像传感器组件(13)。
8.根据权利要求7所述的读卡器，其特征在于，所述一体化支架(11)上对称设置可使所述图像传感器组件(13)扣嵌进图像传感器槽中的定位机构(152)，所述定位机构(152)包括固定扣和弹性扣，所述图像传感器组件(13)的每一端分别对应一个固定扣和一个弹性扣。
9.根据权利要求7所述的读卡器，其特征在于，所述一体化支架(11)上对称设置用于安装所述滚轴(111)的卡槽(151)，并且包括用于压住滚轴(111)的具有倒勾的弹片(14)。
专利摘要本实用新型公开了一种读卡器，使用图像传感器读取卡片信息、并将该信息经变换后通过扬声器输出。可应用于玩具、儿童教育、以及成人学习、旅游领域，结构紧凑用途广泛。其设计方案包括基座(1)、外壳(2)、印刷电路板(16)，扬声器(32)和马达(81)。马达(81)带动被读卡片经过图像传感器(20)，图像传感器(20)获得模拟信号传送给A/D转换模块(70)，A/D转换模块(70)输出数字信号，控制器(10)对数字信号进行解码处理后输出给所述D/A转换模块(30)，D/A转换模块(30)输出模拟信号给扬声器(32)，被读卡片被扫描后脱离读卡器。
文档编号G06K7/00GK2585323SQ0227106
公开日2003年11月5日 申请日期2002年6月11日 优先权日2002年6月11日
发明者张伟, 侯兰忠, 吕迎丰, 顾成武, 谭旭军, 常治国 申请人:深圳矽感科技有限公司