1.3 条码

1．定义

条码是指将数据编码为机器易识读的符号，这种符号由具有可变宽度的矩形的深色条和浅色空组成，条空并行排列。

条码通常用来对物品进行标识。这个物品可以是用来进行交易的一个贸易项目，如一瓶啤酒或一箱可乐；也可以是一个物流单元，如一个托盘或一个集装箱。所谓对物品的标识，就是首先给某一物品分配一个代码，然后以条码的形式将这个代码表示出来，并且标识在物品上，以便识读设备通过扫描识读条码符号而对该物品进行识别。图1-4即是标识在某商品上的条码符号示意图。条码不仅可以用来标识物品，还可以用来标识资产、位置和服务关系等。

2．条码技术的特点

条码技术是电子与信息科学领域的高新技术，是自动识别技术中的主要技术之一，所涉及的技术领域较广，是多项技术相结合的产物，经过多年的研究和应用实践，现已发展成为较成熟的实用技术。

在信息输入技术中，采用的自动识别技术种类很多。条码作为一种图形识别技术与其他识别技术相比有如下特点：

（1）简单。条码符号制作容易，条码符号载体成本低廉，批量印刷的条码符号成本更是可以忽略不计。扫描操作简单易行。

（2）信息采集速度快。普通计算机的键盘录入速度是200字符/min，而利用条码扫描录入信息的速度是键盘录入的20倍。

（3）采集信息量大。利用条码扫描，一次可以采集几十位字符的信息，而且可以通过选择不同码制的条码增加字符密度，进一步使录入的信息量成倍增加。

（4）可靠性高。键盘录入数据，误码率为1/300，利用光学字符识别技术，误码率约为0.01%。而采用条码扫描录入方式，误码率仅有0.0001%，首读率可达98%以上。

（5）灵活、实用。条码符号作为一种识别手段可以单独使用，也可以和有关设备组成识别系统实现自动化识别，还可和其他控制设备联系起来实现整个系统的自动化管理。同时，在没有自动识别设备时，也可实现手工输入。

（6）自由度大。识别装置与条码标签相对位置的自由度比光学字符识别大得多。条码通常只在一维方向上表示信息，而同一条码符号上所表示的信息是连续的，这样即使是标签上的条码符号在条的方向上有部分残缺，仍可以从正常部分识读正确的信息。

（7）设备结构简单，成本低。条码符号识别设备结构简单，操作容易，无需专门训练。与其他自动化识别技术相比较，推广应用条码技术所需费用较低。

3．条码符号的编制方法

条码利用“条”和“空”构成二进制的0和1，并以它们的组合来表示某个数字或字符，反映某种信息。不同码制的条码在条码符号的编制方法上有所不同，一般有以下两种。

1）宽度调节法

宽度调节法即条码符号中的条和空由宽、窄两种单元组成的条码编码方法。这种制码方法是以窄单元（条或空）表示逻辑值0，宽单元（条或空）表示逻辑值1，宽单元通常是窄单元的2～3倍。对于两个相邻的二进制数位，由条到空或由空到条，均存在着明显的印刷界限。交插二五条码、三九条码、库德巴条码及交插二五条码均属宽度调节型条码。下面以交插二五条码为例，简要介绍宽度调节法。

交插二五条码是一种只用条表示信息的非连续型条码。条码字符由规则排列的5个条构成，其中有两个宽单元，其余是窄单元。宽单元一般是窄单元的3倍，宽单元表示二进制的1，窄单元表示二进制的0。图1-5是交插二五条码字符集中代码1的字符结构。

2）模块组配法

模块组配法即条码符号的字符是由规定的若干个模块组成的条码编码方法。按照这种方式，条与空是由模块组合而成的。一个模块宽度的条模块表示二进制的1，而一个模块宽度的空模块表示二进制的0。

EAN条码和UPC条码均属模块组配型条码。商品条码模块的标准宽度是0.33mm，它的一个字符由2个条和2个空构成，每一个条或空由1～4个标准宽度的模块组成，每一个条码字符的总模块数为7。凡是在字符间用间隔（位空）分开的条码，称为非连续性条码。凡是在条码字符间不存在间隔（位空）的条码，称为连续性条码。模块组配型条码字符的构成如图1-6所示。

4．条码的类型

条码有不同的分类方法，主要依据条码的编码结构和性质来决定。

根据表示信息的维度不同，条码可分为一维条码和二维条码。

一维条码是我们通常所说的传统条码，包括128条码、ITF条码、三九条码、库德巴（Codabar）条码等。就一维条码来说，按条码的长度来分可分为定长和非定长条码，按排列方式可分为连续型和非连续型条码，按校验方式又可分为自校验和非自校验条码等。

二维条码根据构成原理和结构形状的差异可分为两大类型：一类是行排式二维条码（2D stacked bar code），例如PDF417条码；另一类是矩阵式二维条码（2D matrix bar code），例如数据矩阵码。

5．校验与纠错

为了保证正确识读，条码一般具有校验功能或纠错功能。一维码一般具有校验功能，即通过字符的校验来防止错误识读。而二维条码则具有纠错功能，这种功能使得二维条码在有局部破损的情况下仍可被正确地识读出来。

1）自校验特性

条码符号的自校验特性是指条码字符本身具有校验特性。在一个条码符号中，若一个印刷缺陷（例如，因出现污点把一个窄条错认为宽条，而相邻宽空错认为窄空）不会导致替代错误，那么这种条码就具有自校验功能。

三九条码、库德巴条码、交插二五条码都具有自校验功能，EAN/UPC条码、九三条码等都没有自校验功能。

2）校验符

在常用的条码中，只有CODE-128码采用了这种校验方式。它是把组成条码的所有的数据字符用一定的公式计算得到另一个字符，用这个字符对应的条码作为校验符，扫描时把扫描到的数据再用相同的计算公式计算结果，看是否与扫描到的校验符相符。例如，一共有5个字母，按CODE-128码的规则，每个字符用3条3空来表示，前面是起始符，后面的终止符是4条3空，那么中间应该有5个3条3空，但条码上实际有6个，多出来的一个就是校验符，这个校验符不会出现在下面的供人识读的字符中，扫描时也不会被扫描显示出来。

3）校验位/校验码

校验码在数据的编码过程中使用，即校验码是数据的组成部分。EAN和UPC商品条码就是最常见的校验码的应用实例。

EAN-13校验位计算方法。代码位置序号是指包括校验码在内的，由右至左的顺序号（校验码的代码位置序号为1）。

校验码的计算步骤如下：

（1）从代码位置序号2开始，所有偶数位的数字代码求和。

（2）将步骤（1）的和乘以3。

（3）从代码位置序号3开始，所有奇数位的数字代码求和。

（4）将步骤（2）与步骤（3）的结果相加。

（5）用大于或等于步骤（4）所得结果且为10最小整数倍的数减去步骤（4）所得的结果，其差即为所求校验码的值。

商品条码标准版和缩短版的校验码计算方法相同。

例：234235654652的校验码的计算如表1-1所示。

步骤（1）:3+2+5+5+6+2=23；

步骤（2）:23×3=69；

步骤（3）:2+4+3+5+4+5=23；

步骤（4）:69+23=92；

步骤（5）:10-2=8；

步骤（6）:校验码为8。

4）纠错功能

二维条码在保障识读正确方面采用了更为复杂、技术含量更高的方法。例如，PDF417条码在纠错方法上采用索罗门算法，如图1-7所示。不同二维条码可能采用不同的纠错算法。纠错是为了在二维条码存在一定局部破损的情况下，还能采用替代运算还原出正确的码词信息，从而保证条码的正确识读。

6．条码应用系统

条码应用系统是条码自动识别技术在信息系统中发挥重要作用的应用系统。条码应用系统的组成如图1-8所示。

数据源标志着客观事物的符号集合，是反映客观事物原始状态的依据，其准确性直接影响着系统处理的结果。因此，完整准确的数据源是正确决策的基础。在条码应用系统中，数据源是用条码表示的，如图书管理中图书的编号、读者编号，商场管理中货物的代码等。目前，国际上有许多条码码制。在某一应用系统中，选择合适的码制是非常重要的。

条码识读器是条码应用系统的数据采集设备，它可以快速准确地捕捉到条码表示的数据源，并将这一数据送给计算机处理。随着计算机技术的发展，其运算速度、存储能力有了很大提高，而计算机的数据输入却成了计算机发挥潜力的一个主要障碍。条码识读器较好地解决了计算机输入中的“瓶颈”问题，大大提高了计算机应用系统的实用性。

计算机是条码应用系统中的数据存储与处理设备。由于计算机存储容量大，运算速度快，使许多繁冗的数据处理工作变得方便、迅速、及时。计算机用于管理，可以大幅度减轻劳动者的劳动强度，提高工作效率，在某些方面还能完成手工无法完成的工作。近年来，计算机技术在我国得到了广泛应用，从单机系统到大的计算机网络，几乎普及到社会的各个领域，极大地推动了现代科学技术的发展。条码技术与计算机技术的结合，使应用系统从数据采集到处理分析构成了一个强大的、协调的体系，为国民经济的发展起到了重要的作用。

应用软件是条码应用系统的一个组成部分。它是以系统软件为基础，为解决各类实际问题而编制的各种程序。应用程序一般是用高级语言编写的，把要被处理的数据组织在各个数据文件中，由操作系统控制各个应用程序的执行，并自动地对数据文件进行各种操作。程序设计人员不必再考虑数据在存储器中的实际位置，为程序设计带来了方便。在条码管理系统中，应用软件包括以下功能：

（1）定义数据库。包括全局逻辑数据结构定义、局部逻辑结构定义、存储结构定义及信息格式定义等。

（2）管理数据库。包括对整个数据库系统运行的控制，以及数据的存取、增删、检索、修改等操作管理。

（3）建立和维护数据库。包括数据库的建立、更新、再组织、恢复及性能监测等。

（4）数据通信。具备与操作系统的联系处理能力、分时处理能力及远程数据输入与处理能力。信息输出则是把数据经过计算机处理后得到的信息以文件、表格或图形的方式输出，供管理者及时、准确地掌握这些信息，制定正确的决策。