基于单片机的条形码识别系统设计_电路方案

1 基于单片机的条形码识别系统设计（EAN13）

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1.1 设计背景与意义

条形码技术作为自动识别领域最成熟、应用最广泛的编码方式之一，在超市零售、物流仓储、工业生产、票务管理、资产管理等场景中发挥着关键作用。相比人工输入或人工识别，条形码具有信息密度适中、识读速度快、误差率低、成本低、通用性强等优点。特别是EAN-13条形码作为国际通用商品编码标准，几乎覆盖了日常生活中绝大多数商品，具有很强的代表性和学习价值。

在实际工程中，条码识别通常依赖光学扫描头（激光或CCD/CMOS）读取黑白条纹反射光强并转换为数字信号，再通过解码算法得到对应数字串。然而在课程设计、仿真或教学实验中，为了避免复杂光学结构与模拟电路带来的难度，可以采用“发射机模拟条形码编码、通过通信发送、接收机解码并显示”的方式完成条形码识别系统的原理验证。该方式能够突出条形码的编码规则、通信传输、解码流程、人机交互与显示等关键知识点，同时也便于在Proteus等仿真环境中实现。

因此，本设计提出一种基于单片机的条形码识别系统：

发射机端：模拟EAN13条码的编码，单片机将编码序列按一定时序发送给接收机，可由键盘输入并自由修改条码数字。
接收机端：接收编码数据，解析EAN13规则并还原条码数字，显示在显示器（如LCD1602）上。
该系统能够完整体现“条码数字 → EAN13编码 → 数据传输 → 解码 → 显示”的闭环过程，具有清晰的结构、较强的可拓展性，可扩展到校验位验证、误码检测、通信加密、条码库管理等方向。

1.2 系统总体目标与设计要求

本系统围绕用户给出的功能要求，确定总体目标如下：
1）发射机模拟条形码编码：采用EAN13标准，对13位数字进行编码，生成对应的条纹序列（1/0或宽窄序列）。
2）单片机通信发送：发射机将编码按固定协议与时序发送到接收机，实现可靠传输。
3）接收机显示：接收机将接收到的编码内容显示出来，并输出解码后的13位EAN13数字。
4）键盘输入修改：支持通过键盘输入EAN13数字串，实时更新条形码编码并重新发送。
5）采用EAN13条码：必须体现EAN13条码的结构（起始、中间、结束护栏条）以及左右编码规则（A/B/C编码）与校验位机制。
6）系统可仿真验证：在Proteus等仿真环境中可用简化通信线路与逻辑信号替代光学扫描，重点验证编码与解码正确性。

2 系统功能设计

2.1 EAN13条码编码规则简介

EAN-13（European Article Numbering-13）条码由13位数字组成，结构如下：

第1位：前置码（国家/地区或组织编码的一部分），用于决定左侧6位编码的奇偶模式（A/B组合）。
第2～7位：左侧6位数字，使用A编码或B编码（奇偶不同）。
第8～13位：右侧6位数字，使用C编码（固定偶编码）。
其中第13位为校验位，用于检错。

EAN13条码在条纹结构上包含：
1）起始护栏条：101
2）左侧6位编码：每位由7个模块（7 bit）组成（黑白组合），共42模块
3）中间护栏条：01010
4）右侧6位编码：同样每位7模块，共42模块
5）结束护栏条：101

因此总模块数为：
3 + 42 + 5 + 42 + 3 = 95模块
这是EAN13条码识别的重要特征。

2.2 校验位计算功能

EAN13第13位校验位计算规则：

从右往左（不含校验位），奇数位数字之和 * 3 + 偶数位数字之和
取结果对10取余，校验位 = (10 - 余数) % 10

例如：对前12位数字计算校验位后得到第13位，使得总和满足能整除10。
本系统在键盘输入时可以：

用户输入前12位，系统自动计算第13位；或
用户输入13位，系统验证校验位正确性并提示。
为保证完整性与实用性，推荐采用“输入12位，自动生成校验位”的方式，减少人为输入错误，也更符合EAN13实际应用流程。

2.3 发射机编码发送功能设计

发射机端的核心任务是：
1）接收键盘输入的EAN13数字串。
2）生成EAN13条码的95位模块序列（0/1）。
3）通过通信接口将95位序列发送到接收机。
4）发送时序可控，接收机能够可靠恢复每一位。

发射方式可以多种实现：

串口发送ASCII字符串（直接发送“101xxxx…”），实现最简单，但数据量较大。
发送压缩数据：例如每8位打包成1字节，发送12字节左右，效率高。
发送模拟波形：通过单线输出高低电平，模拟扫描信号，接收机用定时采样恢复。

根据题目“发射机模拟条形码编码，通过单片机发射编码到接收机”，更符合“单线数字信号模拟扫描”方式：

发射机输出高低电平序列：1代表黑条，0代表白条。
每个模块持续固定时间（例如1ms或2ms），接收机通过定时器采样读取。
这样不仅能体现编码与传输过程，也能更贴近真实条码扫描的“波形信号”形式。

2.4 接收机解码显示功能设计

接收机端的核心任务是：
1）接收发射机的模块序列数据（95位）。
2）识别起始护栏、中间护栏、结束护栏，进行帧同步。
3）按照EAN13编码表解码左6位与右6位数字。
4）根据左侧奇偶模式推算第一位数字。
5）计算校验位并对比，判断条码有效性。
6）在LCD等显示器上显示：

接收到的编码序列（可分页显示）
解码得到的EAN13数字串
校验结果（OK/ERR）

显示设计建议：

LCD1602第一行显示EAN13数字（13位可分两行或滚动）
第二行显示校验状态与人数/亮度等无关信息（本系统为条码，所以显示“CRC OK/ERR”或“VALID/INVALID”）
如果要同时显示编码序列，可以使用滚动方式或通过串口上位机显示更直观。

2.5 键盘输入修改编码功能设计

键盘输入用于修改条码数字，是系统交互的重要部分。输入方式可选：
1）矩阵键盘（4×4）：常见单片机键盘输入方式，按键可表示0-9、确认、删除、模式切换等。
2）独立按键：数量较多，不适合输入13位数字。
3）串口输入：上位机输入后下发到发射机，适合仿真与调试。

题目明确“可通过键盘输入编码，自由修改编码值”，因此本设计以矩阵键盘为主：

0～9：数字输入
A：确认/发送
B：删除（Backspace）
C：清空
D：模式切换（输入12位/输入13位校验模式）

输入策略：

输入12位后，系统自动计算校验位生成完整13位并编码发送。
若输入满13位也可直接发送，但接收机要提示校验是否正确。

为了增强用户体验：

输入过程中LCD实时显示已输入数字。
输入完成后提示“READY”并自动发送或等待确认键。

3 系统电路设计

3.1 电路总体结构与模块划分

系统分为发射机与接收机两套硬件，每套系统均由单片机控制核心构成。总体模块如下：

发射机模块：
1）单片机最小系统模块
2）矩阵键盘输入模块
3）显示模块（可选，用于显示输入条码）
4）通信发射模块（单线编码输出或串口输出）
5）电源模块

接收机模块：
1）单片机最小系统模块
2）通信接收模块（单线采样输入或串口接收）
3）显示模块（LCD1602）
4）蜂鸣器/指示灯提示模块（可选，用于校验错误报警）
5）电源模块

采用发射机与接收机分体结构，可以体现“编码—传输—解码”完整过程，且便于分别调试。

3.2 单片机最小系统模块

本设计推荐使用51单片机（如STC 89C52、AT89S52），原因是：

资源丰富，适合课程设计
支持定时器、外部中断、串口等
与LCD1602、矩阵键盘、单线通信均匹配

最小系统包括：
1）晶振电路：11.0592MHz或12MHz
2）复位电路：上电复位+按键复位
3）电源去耦：0.1uF陶瓷电容+10uF电解
4）下载接口：便于程序烧录
5）IO规划：

发射端：键盘、发射输出
接收端：接收输入、LCD控制线

3.3 矩阵键盘输入模块电路设计

矩阵键盘一般采用4×4结构：

4行 + 4列，共8根IO线
扫描方式：逐行输出低电平，读取列输入判断按键位置
每个按键对应一个字符（0-9/A/B/C/D）

电路设计要点：
1）行线作为输出，列线作为输入并上拉。
2）按键消抖：建议软件消抖10~20ms。
3）长按处理（可选）：长按可连续删除或快速输入，但不是必须。

矩阵键盘适合输入多位数字，是本系统实现“可自由修改编码”的关键电路模块。

3.4 条码编码发射模块电路设计

本系统的发射模块用单线输出高低电平序列模拟条码模块流。电路设计要点：
1）单片机IO口输出：输出高电平代表“黑条”，低电平代表“白条”。
2）输出缓冲：若通信线路较长，可加三极管缓冲或施密特触发器整形（仿真中可省略）。
3）同步方式：可加入帧头（例如连续高电平保持10ms）表示开始，帮助接收机同步。
4）可选串口输出：将编码以ASCII形式发出，接收端解析字符，可用于调试或备用方案。

建议采用“帧头 + 95位模块序列 + 帧尾”的协议：

帧头：连续1电平保持20个模块时间
数据：95模块序列
帧尾：连续0电平保持20个模块时间
接收机检测帧头后开始采样，可显著提升可靠性。

3.5 条码信号接收模块电路设计

接收模块主要任务是可靠读取单线高低电平序列。电路设计要点：
1）输入端可配置为外部中断触发，用于检测帧头与开始采样。
2）采样定时器：使用定时器产生固定采样周期（如1ms），每次采样读取输入电平并存入缓冲区。
3）输入整形：实际电路中可加施密特触发或RC滤波，使边沿干净，仿真中可简化。

如果采用串口方式接收，则接收端用UART接收即可，但系统更像“数据通信”，不如单线波形模拟更贴近条码扫描原理。因此推荐单线采样方案。

3.6 LCD1602显示模块电路设计

LCD1602用于显示解码得到的EAN13数字以及校验结果。
电路设计要点：

采用4位数据方式连接，节省IO口
RS、EN为控制信号，D4-D7为数据线
RW接地（只写方式）
V0接10K电位器调节对比度
背光通过限流电阻或模块自带电阻

显示内容建议：

第一行显示前7位：EAN: 6901234
第二行显示后6位与状态：567890 OK 或 567890 ERR
这样13位数字可完整显示，同时包含校验提示。

3.7 电源模块设计

系统一般采用5V供电。电源设计要点：
1）稳压：使用7805或DC-DC模块提供5V。
2）去耦：单片机、LCD附近增加0.1uF去耦电容。
3）发射/接收分体供电：两套系统可共地供电或独立供电，若独立供电需保证信号地参考一致（共地连接）。
4）抗干扰：若使用长线传输，可在输入端加小电容或TVS（扩展）。

4 系统程序设计

4.1 软件总体架构设计

系统分为发射机程序与接收机程序。两端软件均采用“任务调度 + 状态机”结构，保证输入、编码、发送、接收、解码、显示互不阻塞。

发射机软件模块：
1）键盘扫描与输入缓冲模块
2）EAN13校验位计算模块
3）EAN13编码生成模块（生成95位模块序列）
4）发送模块（按时序输出电平码流）
5）本地显示模块（显示输入数字与发送状态）

接收机软件模块：
1）信号采样模块（定时器采样获取95位数据）
2）帧同步与护栏识别模块
3）EAN13解码模块（7bit映射到数字）
4）奇偶模式识别与首位推断模块
5）校验位验证模块
6）LCD显示模块
7）异常处理与错误提示模块

系统运行逻辑：

发射机等待用户输入 → 生成条码编码 → 发送 → 等待下一次输入
接收机持续监听 → 接收条码数据 → 解码 → 显示结果 → 等待下一帧

4.2 发射机键盘输入模块程序设计

键盘扫描采用行列扫描法：
1）逐行输出低电平，读取列输入，判断按键位置。
2）按键消抖：连续检测到按键按下3次（30ms）才确认有效。
3）输入缓冲：将数字键加入输入数组。
4）特殊键处理：

A：确认/发送
B：删除
C：清空
D：切换输入模式（12位自动校验/13位验证）

输入逻辑建议：

默认输入12位，输入满12位后提示“Press A to Send”，按A自动补校验位并发送。
若用户输入13位并按A，则发射机可直接发送，并提示校验正确或错误。

4.3 EAN13校验位计算模块程序设计

校验位计算步骤：
1）对前12位数字从右至左编号。
2）奇数位和*3 + 偶数位和。
3）取模10得到余数r。
4）校验位 = (10 - r) % 10。

程序实现时建议使用整数运算，不使用浮点，效率高且适合51单片机。

4.4 EAN13编码生成模块程序设计

EAN13编码需要用到三个编码表：A、B、C，每个数字对应7位模块序列。
1）根据第一位数字确定左侧6位的奇偶模式（A/B组合），例如第一位为0，则左侧模式为“AAAAAA”，第一位为1则为“AABABB”等。
2）左侧6位数字按模式选择A表或B表生成编码序列。
3）右侧6位数字固定使用C表生成编码序列。
4）拼接护栏：101 + 左侧42位 + 01010 + 右侧42位 + 101 得到95位序列。

编码输出形式：

可用数组保存95个bit（0/1）。
若要节省RAM可边生成边发送（流式输出），但实现更复杂。课程设计建议先生成数组再发送，逻辑清晰。

4.5 发射机发送模块程序设计

发送模块按固定时间输出每一位模块：
1）输出帧头：连续高电平保持20个模块时间（用于同步）。
2）输出95位模块序列：每位保持T_module（例如1ms）。
3）输出帧尾：连续低电平保持20个模块时间。

发送过程需使用定时器或延时函数控制时序。为了避免阻塞键盘扫描，可采用：

发送状态机：每个模块输出一次，由定时器中断驱动输出。
这种方式更先进，能够在发送过程中仍响应按键，但课程设计中也可使用阻塞发送，前提是说明发送期间不响应输入。

4.6 接收机采样与帧同步模块程序设计

接收机需要准确采样输入电平并获取95位数据。流程如下：
1）持续检测输入线电平，当检测到帧头特征（例如持续高电平超过一定时间）则认为开始。
2）启动采样定时器，每T_module采样一次，共采样95次得到序列数组。
3）采样完成后停止定时器，进入解码流程。

帧同步的关键：

必须保证采样起点与发送端模块边界对齐，否则会导致位偏移。
解决方法：
帧头长电平 + 固定延时对齐
或在帧头结束时检测电平跳变作为采样起点
在仿真中可简化为“检测帧头后等待半个模块再开始采样”，提升对齐精度。

4.7 EAN13解码模块程序设计

解码步骤：
1）检查护栏：

前3位必须为101
中间5位必须为01010
末尾3位必须为101
若不符合则判定帧错误。
2）左侧6位：每7位一组，共6组，将7位序列匹配到A表或B表中的数字，并记录该组是A还是B。
3）右侧6位：每7位一组，共6组，将7位序列匹配到C表得到数字。
4）根据左侧6位的A/B序列模式，查表反推第1位数字。
5）组合得到完整13位数字。
6）计算校验位并与第13位对比，输出校验结果。

解码难点在于“左侧可能是A也可能是B”，因此需要：

对每组7位同时尝试匹配A表和B表，若只有一个匹配则确定编码类型。
若都不匹配，判定错误。

4.8 LCD显示模块程序设计

显示内容可按以下逻辑输出：

第一行显示：EAN: xxxxxxx（前7位）
第二行显示：xxxxxx OK（后6位+状态）
若校验失败显示ERR。
若护栏错误显示FRAME ERR。
显示刷新频率不宜过快（200ms~500ms一次即可），避免闪烁。

5 关键程序代码示例（发射机+接收机核心算法）

5.1 EAN13编码表与校验位计算（通用模块）

/* EAN13编码表：A/B/C 三套编码，每位7bit，使用字符'0''1'表示 */
const char codeA[10][8] = {
  "0001101","0011001","0010011","0111101","0100011",
  "0110001","0101111","0111011","0110111","0001011"
};
const char codeB[10][8] = {
  "0100111","0110011","0011011","0100001","0011101",
  "0111001","0000101","0010001","0001001","0010111"
};
const char codeC[10][8] = {
  "1110010","1100110","1101100","1000010","1011100",
  "1001110","1010000","1000100","1001000","1110100"
};

/* 左侧奇偶模式表：第一位决定左侧6位采用A/B */
const char parityTable[10][7] = {
  "AAAAAA","AABABB","AABBAB","AABBBA","ABAABB",
  "ABBAAB","ABBBAA","ABABAB","ABABBA","ABBABA"
};

/* 计算EAN13校验位：输入前12位数字数组（0-9），返回校验位0-9 */
unsigned char ean13_calc_checksum(unsigned char d12[12]) {
    unsigned char i;
    unsigned int sum_odd = 0;   // 从右往左奇数位
    unsigned int sum_even = 0;  // 从右往左偶数位

    /* d12[0]是第1位，d12[11]是第12位（不含校验位） */
    for(i=0;i<12;i++) {
        unsigned char pos_from_right = 12 - i; // 12..1
        if(pos_from_right % 2 == 1) sum_odd += d12[i];
        else sum_even += d12[i];
    }

    {
        unsigned int total = sum_odd * 3 + sum_even;
        unsigned char r = total % 10;
        return (10 - r) % 10;
    }
}

5.2 发射机：生成95位模块序列并单线发送

#define MODULE_LEN 95

/* 生成EAN13 95位模块序列：digits[13]为0-9数字 */
void ean13_build_modules(unsigned char digits[13], unsigned char bits[MODULE_LEN]) {
    unsigned char i, idx = 0;
    const char *parity = parityTable[digits[0]];

    /* 起始护栏 101 */
    bits[idx++] = 1; bits[idx++] = 0; bits[idx++] = 1;

    /* 左侧6位：digits[1]..digits[6] */
    for(i=0;i<6;i++) {
        unsigned char d = digits[1+i];
        const char *code;

        if(parity[i] == 'A') code = codeA[d];
        else code = codeB[d];

        bits[idx++] = (code[0]-'0');
        bits[idx++] = (code[1]-'0');
        bits[idx++] = (code[2]-'0');
        bits[idx++] = (code[3]-'0');
        bits[idx++] = (code[4]-'0');
        bits[idx++] = (code[5]-'0');
        bits[idx++] = (code[6]-'0');
    }

    /* 中间护栏 01010 */
    bits[idx++] = 0; bits[idx++] = 1; bits[idx++] = 0; bits[idx++] = 1; bits[idx++] = 0;

    /* 右侧6位：digits[7]..digits[12] 使用C编码 */
    for(i=0;i<6;i++) {
        unsigned char d = digits[7+i];
        const char *code = codeC[d];

        bits[idx++] = (code[0]-'0');
        bits[idx++] = (code[1]-'0');
        bits[idx++] = (code[2]-'0');
        bits[idx++] = (code[3]-'0');
        bits[idx++] = (code[4]-'0');
        bits[idx++] = (code[5]-'0');
        bits[idx++] = (code[6]-'0');
    }

    /* 结束护栏 101 */
    bits[idx++] = 1; bits[idx++] = 0; bits[idx++] = 1;
}

/* 单线发送：TX_PIN输出0/1 */
sbit TX_PIN = P1^0;

void send_modules(unsigned char bits[MODULE_LEN]) {
    unsigned char i;

    /* 帧头：持续高电平 20个模块 */
    TX_PIN = 1;
    for(i=0;i<20;i++) delay_ms(1);

    /* 数据：95位 */
    for(i=0;i<MODULE_LEN;i++) {
        TX_PIN = bits[i] ? 1 : 0;
        delay_ms(1); // 模块周期1ms（仿真可调）
    }

    /* 帧尾：持续低电平 20个模块 */
    TX_PIN = 0;
    for(i=0;i<20;i++) delay_ms(1);
}

5.3 接收机：采样95位并解码为EAN13数字

#define MODULE_LEN 95

sbit RX_PIN = P1^0;

/* 采样得到95位模块序列（简化：已同步对齐） */
void recv_modules(unsigned char bits[MODULE_LEN]) {
    unsigned char i;

    /* 等待帧头：检测连续高电平一段时间 */
    while(RX_PIN == 0);
    delay_ms(10); // 等待帧头稳定

    /* 采样95位 */
    for(i=0;i<MODULE_LEN;i++) {
        bits[i] = RX_PIN ? 1 : 0;
        delay_ms(1);
    }
}

/* 匹配7bit到A/B/C表，返回数字0-9，失败返回0xFF */
unsigned char match_code(const char *tbl[10], unsigned char *p7) {
    unsigned char d, k;
    for(d=0; d<10; d++) {
        bit ok = 1;
        for(k=0;k<7;k++) {
            if((tbl[d][k]-'0') != p7[k]) { ok = 0; break; }
        }
        if(ok) return d;
    }
    return 0xFF;
}

/* 由于C语言二维数组处理，这里写一个辅助访问函数 */
unsigned char matchA(unsigned char *p7) {
    unsigned char d,k;
    for(d=0;d<10;d++){
        bit ok=1;
        for(k=0;k<7;k++){
            if((codeA[d][k]-'0') != p7[k]) { ok=0; break; }
        }
        if(ok) return d;
    }
    return 0xFF;
}
unsigned char matchB(unsigned char *p7) {
    unsigned char d,k;
    for(d=0;d<10;d++){
        bit ok=1;
        for(k=0;k<7;k++){
            if((codeB[d][k]-'0') != p7[k]) { ok=0; break; }
        }
        if(ok) return d;
    }
    return 0xFF;
}
unsigned char matchC(unsigned char *p7) {
    unsigned char d,k;
    for(d=0;d<10;d++){
        bit ok=1;
        for(k=0;k<7;k++){
            if((codeC[d][k]-'0') != p7[k]) { ok=0; break; }
        }
        if(ok) return d;
    }
    return 0xFF;
}

/* 解码：bits[95] -> outDigits[13]，返回1成功0失败 */
bit ean13_decode(unsigned char bits[MODULE_LEN], unsigned char outDigits[13]) {
    unsigned char i, k;
    unsigned char idx = 0;
    char parity[7];
    parity[6] = 0;

    /* 检查护栏：101 */
    if(bits[0]!=1 || bits[1]!=0 || bits[2]!=1) return 0;
    if(bits[45]!=0 || bits[46]!=1 || bits[47]!=0 || bits[48]!=1 || bits[49]!=0) return 0;
    if(bits[92]!=1 || bits[93]!=0 || bits[94]!=1) return 0;

    idx = 3; // 左侧起始

    /* 左侧6位：尝试匹配A或B，并记录奇偶 */
    for(i=0;i<6;i++) {
        unsigned char p7[7];
        unsigned char da, db;

        for(k=0;k<7;k++) p7[k] = bits[idx + k];

        da = matchA(p7);
        db = matchB(p7);

        if(da != 0xFF) {
            outDigits[1+i] = da;
            parity[i] = 'A';
        } else if(db != 0xFF) {
            outDigits[1+i] = db;
            parity[i] = 'B';
        } else {
            return 0;
        }
        idx += 7;
    }

    /* 根据parity查第一位 */
    for(i=0;i<10;i++) {
        if(strcmp(parityTable[i], parity) == 0) {
            outDigits[0] = i;
            break;
        }
    }
    if(i==10) return 0; // 未找到匹配奇偶模式

    /* 跳过中间护栏 */
    idx = 50;

    /* 右侧6位：C编码 */
    for(i=0;i<6;i++) {
        unsigned char p7[7];
        unsigned char dc;
        for(k=0;k<7;k++) p7[k] = bits[idx + k];

        dc = matchC(p7);
        if(dc == 0xFF) return 0;

        outDigits[7+i] = dc;
        idx += 7;
    }

    return 1;
}

/* 校验位验证：返回1正确0错误 */
bit ean13_check(unsigned char digits[13]) {
    unsigned char d12[12];
    unsigned char i;
    for(i=0;i<12;i++) d12[i] = digits[i];
    return (ean13_calc_checksum(d12) == digits[12]) ? 1 : 0;
}

6 系统可靠性设计与关键问题分析

6.1 单线传输的同步与误码问题

采用单线高低电平传输的主要问题是同步：

若采样起点偏移半个模块，解码可能全部失败。
如果模块周期不稳定或接收定时器偏差大，也会造成位错位。

解决策略：
1）帧头设计：用长电平帧头帮助定位起点。
2）定时器校准：两端使用同一晶振频率，保证时钟误差小。
3）采样中点策略：检测到边沿后延迟半个模块时间采样，提高抗抖动能力。
4）重复发送：同一条码发送2次或3次，接收端取一致结果，提高可靠性。
5）错误检测：护栏检查、校验位验证能有效发现错误并提示重发。

6.2 EAN13编码一致性与表匹配策略

解码过程中最重要的是7bit匹配表。若采样正确但仍无法匹配，可能原因：

编码表错误
左侧奇偶模式解析错误
护栏拼接位置偏移

因此建议：
1）先调试护栏识别：确保95位序列位置正确。
2）再调试左侧6位：观察每组7位是否能匹配A或B。
3）最后调试右侧6位：C编码匹配应较稳定。
4）在仿真中可将接收到的95位序列通过串口打印输出，便于逐位对比。

6.3 键盘输入错误与校验机制

用户输入错误会导致条码不可用。改进措施：

输入位数限制：最多13位，超过则忽略。
自动补校验位：输入12位即可生成完整条码，提高正确率。
错误提示：若用户输入13位校验错误，提示“CHECK ERR”，并允许重新输入。
提供删除与清空功能，增强可操作性。

6.4 Proteus仿真中的注意事项

在Proteus仿真中，建议：
1）使用逻辑电平线连接发射机与接收机，确保共地。
2）模块周期设置稍大（如2ms或5ms），降低仿真采样误差。
3）尽量避免复杂外设同时运行导致仿真卡顿，先验证编码与解码，再加入LCD显示。
4）若出现显示刷新闪烁，可降低LCD刷新频率（500ms）。

7 系统总结与扩展方向

7.1 系统设计总结

本设计完成了一套基于单片机的EAN13条形码识别系统，通过发射机模拟EAN13条码编码并以单线模块流形式发送至接收机，接收机对接收到的95位模块序列进行护栏识别、左侧奇偶模式判定、数字解码与校验位验证，并将最终的13位EAN13数字以及校验结果显示在LCD1602上。同时系统支持矩阵键盘输入条码数字，能够自由修改编码值并重新发送，实现了条码编码、传输、解码、显示的完整闭环。该系统结构清晰、模块化强，既能用于教学实验与仿真验证，也能作为进一步实现真实光学条码扫描系统的基础平台。

7.2 可扩展功能方向

为提高系统性能与工程价值，可进一步扩展：
1）加入上位机显示：通过串口将接收的95位序列与解码结果上传PC，实现可视化分析。
2）加入误码校正：对单个位误差进行容错，例如汉明距离最小匹配。
3）加入多条码库管理：存储常见条码对应商品名称，实现简易收银系统。
4）加入真实光学扫描：使用红外发射/接收对条码进行反射采样，替代模拟发送方式。
5）加入无线传输：用RF、蓝牙或WiFi模块实现远程条码传输与云端识别。
6）支持更多码制：如UPC-A、CODE128、CODE39等，实现多码制识别系统。

8 结论

基于单片机的条形码识别系统设计通过模拟EAN13条码编码与通信传输，实现了条码信号的发送、接收、解码与显示，并支持键盘输入自由修改编码值。系统能够实时显示接收编码并还原出完整的EAN13数字串，同时利用护栏检查与校验位验证保证识别结果的正确性。该设计突出条形码编码原理与解码流程，具有较强的教学与实践价值，并具备进一步扩展为真实条码扫描与智慧零售应用系统的良好基础。

基于单片机的条形码识别系统设计