第一章 条形码概述

第1.1节 条形码的发展历史

    该图案很像微型射箭靶，被叫做“公牛眼”代码。靶式的同心圆是由圆条和空绘成圆环形。在原理上，“公牛眼 ”代码与后来的条码很相近，遗憾的是当时的工艺和商品经济还没有能力印制出这种码。然而，10年后乔·伍德 兰德作为IBM公司的工程师成为北美统一代码UPC码的奠基人。以吉拉德·费伊塞尔(Girard Fessel)为代表的几 名发明家，于1959年提请了一项专利，描述了数字0-9中每个数字可由七段平行条组成。但是这种码使机器难以 识读，使人读起来也不方便。不过这一构想的确促进了后来条形码的产生于发展。不久，E·F·布宁克(E·F·B rinker)申请了另一项专利，该专利是将条码标识在有轨电车上。60年代期西尔沃尼亚（Sylvania)发明的一个系 统，被北美铁路系统采纳。这两项可以说是条形码技术最早期的应用。
    1970年美国超级市场Ad Hoc委员会制定出通用商品代码UPC码，许多团体也提出了各种条码符号方案，如上图右下 、左图所示。UPC码首先在杂货零售业中试用，这为以后条形码的统一和广泛采用奠定了基础。次年布莱西公司研 制出布莱西码及相应的自动识别系统，用以库存验算。这是条形码技术第一次在仓库管理系统中的实际应用。197 2年蒙那奇·马金（Monarch Marking)等人研制出库德巴（Code bar)码，到此美国的条形码技术进入新的发展阶 段。

    1973年美国统一编码协会（简称UCC）建立了UPC条码系统，实现了该码制标准化。同年，食品杂货业把UPC码作 为该行业的通用标准码制，为条码技术在商业流通销售领域里的广泛应用，起到了积极的推动作用。1974年Inte rmec公司的戴维·阿利尔（Davide·Allair)博士研制出39码，很快被美国国防部所采纳，作为军用条码码制。 39码是第一个字母、数字式想结合的条码，后来广泛应用于工业领域。

    1976年在美国和加拿大超级市场上，UPC码的成功应用给人们以很大的鼓舞，尤其是欧洲人对此产生了极大兴趣 。次年，欧洲共同体在UPC-A码基础上制定出欧洲物品编码EAN-13和EAN-8码，签署了“欧洲物品编码”协议备忘 录，并正式成立了欧洲物品编码协会（简称EAN）。到了1981年由于EAN已经发展成为一个国际性组织，故改名为 “国际物品编码协会”，简称IAN。但由于历史原因和习惯，至今仍称为EAN。（后改为EAN-international）
    日本从1974年开始着手建立POS系统，研究标准化以及信息输入方式、印制技术等。并在EAN基础上，于1978年 制定出日本物品编码JAN。同年加入了国际物品编码协会，开始进行厂家登记注册，并全面转入条码技术及其系 列产品的开发工作，10年之后成为EAN最大的用户。

    从80年代初，人们围绕提高条码符号的信息密度，开展了多项研究。128码和93码就是其中的研究成果。128码 于1981年被推荐使用，而93码于1982年使用。这两种码的优点是条码符号密度比39码高出近30%。随着条码技 术的发展，条形码码制种类不断增加，因而标准化问题显得很突出。为此先后制定了军用标准1189；交插25码、 39码和库德巴码ANSI标准MH10.8M等等。同时一些行业也开始建立行业标准，以适应发展需要。此后，戴维·阿 利尔又研制出49码，这是一种非传统的条码符号，它比以往的条形码符号具有更高的密度（即二维条码的雏形） 。接着特德·威廉斯（Ted Williams）推出16K码，这是一种适用于激光扫描的码制。到1990年底为止，共有40 多种条形码码制，相应的自动识别设备和印刷技术也得到了长足的发展。

从80年代中期开始，我国一些高等院校、科研部门及一些出口企业，把条形码技术的研究和推广应用逐步提到议 事日程。一些行业如图书、邮电、物资管理部门和外贸部门已开始使用条形码技术。1988年12月28日，经国务院 批准，国家技术监督局成立了“中国物品编码中心”。该中心的任务是研究、推广条码技术；同意组织、开发、 协调、管理我国的条码工作。下图为常用的两种条码识读设备:
　

FIG 1-1.平台式激光扫描器 FIG 1-2.手持式CCD扫描器

在经济全球化、信息网络化、生活国际化、文化国土化的资讯社会到来之时，起源于40年代、研究于60年代、 应用于70年代、普及于80年代的条码与条码技术，及各种应用系统，引起世界流通领域里的大变革正风靡世界 。 条码作为一种可印制的计算机语言、未来学家称之为“计算机文化”。90年代的国际流通领域将条码誉为商 品进入国际计算机市场的“身份证”，使全世界对它刮目相看。 印刷在商品外包装上的条码，象一条条经济信 息纽带将世界各地的生产制造商、出口商、批发商、零售商和顾客有机地联系在一起。这一条条纽带，一经与E DI系统相联，便形成多项、多元的信息网，各种商品的相关信息犹如投入了一个无形的永不停息的自动导向传 送机构，流向世界各地，活跃在世界商品流通领域。
　
   附： 条码技术发展过程中的主要事件。

1949年 美国的N.J.Woodland申请了环形条码专利。
1960年 提出铁路货车上用的条码识别标记方案。
1963年 在1963年10月号《控制工程》杂志上发表了描述各种条码技术的文章。
1967年 美国辛辛那提的一家超市首先使用条码扫描器。
1969年 比利时邮政业采用用荧光条码表示信函投递点的邮政编码。
1970年 美国成立UCC；美国邮政局采用长短形条码表示信函的邮政编码。
1971年 欧洲的一些图书馆采用Plessey码。
1972年 美国提出库德巴码、交叉25码和UPC码。
1974年 美国提出39码。
1977年 欧洲采用EAN码。
1980年 美国军事部门采纳39码作为其物品编码。
1981年 国际物品编码协会成立；实现自动识别的条码译码技术；128码被推荐使用。
1982年 手持式激光条码扫描器实用化；美国军用标准military标准1189被采纳；93码开始使用。
1983年 美国制定了ANSI标准MH10.8M，包括交叉25码、39码和Codebar码。
1984年 美国制定医疗保健业用的条码标准。
1987年 美国的David Allairs博士提出49码。
1988年 可见激光二极管研制成功；美国的Ted Willians提出适合激光系统识读的新颖码制16K码。
1986年 我国邮政确定采用条码信函分捡体制。
1988年底 我国成立“中国物品编码中心”。
1991.4 “中国物品编码中心”代表中国加入“国际物品编码协会”。

第1.2节 一维条码简述

    世界上约有225种以上的一维条码，每种一维条码都有自己的一套编码规格，规定每个字母(可能是文字或数字或文数字)是由几个线条(Bar)及几个空白(Space)组成，以及字母的排列。一般较流行的一维条码有 39码、EAN码、UPC 码、128码，以及专门用於书刊管理的ISBN、ISSN等。

    各种一维条码的发明年代归纳於表 1. 1，标准制定年代则归纳於表 1. 2。

表1.1    一维条码发明年代表

表1.2     一维条码标准制定年代表

    从UPC以後，为满足不同的应用需求，陆陆续续发展出各种不同的条码标准和规格，时至今日，条码已成为商业自动化不可缺少的基本条件。条码可分为一维条码 (One Dimensional Barcode, 1D) 和二维码(Two Dimensional Code, 2D)两大类，目前在商品上的应用仍以一维条码为主，故一维条码又被称为商品条码，二维码则是另一种渐受重视的条码，其功能较一维条码强，应用范围更加广泛，详细内容将在下一章介绍。

目前全世界一维条码的种类达225种左右，本书仅介绍最通用的标准，如UPC、EAN、39码、128码等。此外，书籍和期刊也有国际统一的编码，特称为ISBN(国际标准书号)和ISSN(国际标准丛刊号)。

第1.3节 一维条码系统的运作

图 1.1 条码系统处理流程

根据上述流程，条码系统主要由下列元素构成：

1. 条码编码方式
   依不同需求选择适当的条码编码标准，如使用最普遍的EAN、UPC，或地域性的CAN、JAN等，一般以最容易与交易夥伴流通的编码方式最佳。
   　

2. 条码机 (Barcode Printer)
   顾名思义是专门用来列印条码标签的印表机，这些印表机大部份是应用在工作环境较恶劣的工厂中，而且必需能负荷长时间的工作时数，所以在设计时，特别相当重视耐用性及稳定性，以致於其价格也比一般印表机来得贵。有些公司也提供各式特殊设计的纸张，可供一般的雷射印表机及点阵印表机印制条码。大多数条码印表机是属於「热感式印表机」或是「热转式印表机」两种，其差别在於：

• 热感式条码机 (Thermal Printer)
  热感式条码机的原理是将印字头加热，再运用热度与停留时间来促使感应纸显示出不同深浅的颜色。其优点是条码品质佳、且价格较低廉，且一般热感式条码机的体积可以制造到很小，不过其缺点是因为必须采用感光纸，感光纸不耐光线照射，易造成纸上条码褪色，影响辨识率。
  　

• 热转式条码机 (Thermal Transfer Printer)
  热转式条码机的列印原理，是将碳粉带加热後转印至纸上，故像雷射印表机般可采普通纸，条码也较不容易因为光线照射而褪色，列印的品质比热感式更好，不过价格较高，且体积较大。

表 2. 3 各式印表机之比较

第1.4节 一维条码规格的内容

简单来说，条码是用来方便人们输入资料的一种方法，这种方法是将要输入电脑内的所有字元，以宽度不一的线条(Bar)及空白(Space)组合来表示每一字元相对应的码(Code)。其中空白亦可视为一种白色线条，不同的一维条码规格有不同的线条组合方式。

第1.5节 一维条码技术

条码技术是在计算机应用和实践中产生并发展起来的广泛应用于商业、邮政、图书管理、仓储、工业生产过程控制、交通等领域的一种自动识别技术，具有输入速度快、准确度高、成本低、可靠性强等优点，在当今的自动识别技术中占有重要的地位。
条码的概念
　　条码是由一组规则排列的条、空以及对应的字符组成的标记，“条”指对光线反射率较低的部分，“空”指对光线反射率较高的部分，这些条和空组成的数据表达一定的信息，并能够用特定的设备识读，转换成与计算机兼容的二进制和十进制信息。通常对于每一种物品，它的编码是唯一的，对于普通的一维条码来说，还要通过数据库建立条码与商品信息的对应关系，当条码的数据传到计算机上时，由计算机上的应用程序对数据进行操作和处理。因此，普通的一维条码在使用过程中仅作为识别信息，它的意义是通过在计算机系统的数据库中提取相应的信息而实现的。
条码的码制
　　码制即指条码条和空的排列规则，常用的一维码的码制包括：EAN码、39码、交叉25码、UPC码、128码、93码，及Codabar（库德巴码）等。
　　不同的码制有它们各自的应用领域：
　　EAN 码：是国际通用的符号体系，是一种长度固定、无含意的条码，所表达的信息全部为数字，主要应用于商品标识
　　39码和128码：为目前国内企业内部自定义码制，可以根据需要确定条码的长度和信息，它编码的信息可以是数字，也可以包含字母，主要应用于工业生产线领域、图书管理等
　　93码：是一种类似于39码的条码，它的密度较高，能够替代39码
　　25码：只要应用于包装、运输以及国际航空系统的机票顺序编号等
　　Codabar码：应用于血库、图书馆、包裹等的跟踪管理
条码符号的组成
　　一个完整的条码的组成次序依次为：静区（前）、起始符、数据符、（中间分割符，主要用于EAN码）、(校验符）、终止符、静区（后），如图：

　　静区，指条码左右两端外侧与空的反射率相同的限定区域，它能使阅读器进入准备阅读的状态，当两个条码相距距离较近时，静区则有助于对它们加以区分，静区的宽度通常应不小于6mm（或10倍模块宽度）。
　　起始/终止符，指位于条码开始和结束的若干条与空，标志条码的开始和结束，同时提供了码制识别信息和阅读方向的信息。
　　数据符，位于条码中间的条、空结构，它包含条码所表达的特定信息。
　　构成条码的基本单位是模块，模块是指条码中最窄的条或空，模块的宽度通常以mm或mil（千分之一英寸）为单位。构成条码的一个条或空称为一个单元，一个单元包含的模块数是由编码方式决定的，有些码制中，如EAN码，所有单元由一个或多个模块组成；而另一些码制，如39码中，所有单元只有两种宽度，即宽单元和窄单元，其中的窄单元即为一个模块。
条码的几个参数
　　密度（Density）：条码的密度指单位长度的条码所表示的字符个数。对于一种码制而言，密度主要由模块的尺寸决定，模块尺寸越小，密度越大，所以密度值通常以模块尺寸的值来表示（如5mil）。通常7.5mil以下的条码称为高密度条码，15mil以上的条码称为低密度条码，条码密度越高，要求条码识读设备的性能（如分辨率）也越高。高密度的条码通常用于标识小的物体，如精密电子元件，低密度条码一般应用于远距离阅读的场合，如仓库管理。
　　宽窄比：对于只有两种宽度单元的码制，宽单元与窄单元的比值称为宽窄比，一般为2-3左右（常用的有2：1，3：1）。宽窄比较大时，阅读设备更容易分辨宽单元和窄单元，因此比较容易阅读。
　　对比度（PCS）：条码符号的光学指标，PSC值越大则条码的光学特性越好。
　　PCS=（RL-RD）/RL×100%
　　（RL：条的反射率 RD：空的反射率）

第1.6节一维条码符号的结构

通常一个完整的条码是由两侧静空区、起始码、资料码、检查码、终止码组成，以一维条码而言，其排列方式通常如下所示：

1. 静空区
   位於条码两侧无任何符号及资讯的白色区域，主要用来提示扫瞄器准备扫瞄。
   　

2. 起始码
   指条码符号的第一位字码，用来标识一个条码符号的开始，扫瞄器确认此字码存在後开始处理扫瞄脉冲。
   　

3. 资料码
   位於起始码後面的字码，用来标识一个条码符号的具体数值，允许双向扫瞄。
   　

4. 检查码
   用来判定此次阅读是否有效的字码，通常是一种算术运算的结果，扫瞄器读入条码进行解码时，先对读入各字码进行运算，如运算结果与检查码相同，则判定此次阅读有效。

第1.7节 条码基本术语

第二章 UPC码

UPC码(Universal Product Code)是最早大规模应用的条码，其特性是一种长度固定、连续性的条码，目前主要在美国和加拿大使用，由於其应用范围广泛，故又被称万用条码。

表 2.1 UPC码的各种版本

    下面将再进一步介绍最常用的UPC标准码(UPC-A码)和UPC缩短码(UPC-E码)的结构与编码方式。

第2.1节 UPC-A码

图 2.1 是一个UPC-A码的范例。

图 2.1 UPC-A码的结构

    每个UPC-A码包括以下几个部分：

UPC-A码具有以下特点：

1. 每个字码皆由7个模组组合成2线条2空白，其逻辑值可用7个二进制数字表示，例如逻辑值0001101代表数字1，逻辑值0为空白，1为线条，故数字1的UPC-A码为粗空白(000)-粗线条(11)-细空白(0)-细线条(1)。
   　

2. 从空白区开始共113个模组，每个模组长0.33mm，条码符号长度为37.29mm。
   　

3. 中间码两侧的资料码编码规则是不同的，左侧为奇，右侧为偶。奇表示线条的个数为奇数；偶表示线条的个数为偶数。左资料码与右资料码字码的逻辑值如表 2.2所示。

表2.2 UPC-A码左资料码与右资料码字码逻辑值对照表

4. 起始码、终止码、中间码的线条高度长於数字码。
   　

5. 检查码的算法

从国别码开始自左至右取数，设UPC-A各码代号如下：

则检查码之计算步骤如下：

C1 = (N1+ N3+N5+N7+N9+N11)× 3

C2 = N2+N4+N6+N8+N10

CC = (C1+C2)　取个位数

C (检查码) = 10 - CC　 (若值为10，则取0)

第2.2节UPC-E码

UPC-E是UPC-A码的简化型式，其编码方式是将UPC-A码整体压缩成短码，以方便使用，因此其编码形式须经由UPC-A码来转换。UPC-E由6位数码与左右护线组成，无中间线。6位数字码的排列为3奇3偶，其排列方法取决於检查码的值。UPC-E码只用於国别码为0的商品。其结构如图 2.2所示。

图 2.2 UPC-E码的结构

1. 左护线：为辅助码，不具任何意义，仅供列印时作为识别之用，逻辑型态为010101，其中0代表细白，1代表细黑。
   　

2. 右护线：同UPC-A码，逻辑型态为101。
   　

3. 检查码：为UPC-A码原形的检查码，其作用为一导入值，并不属於资料码的一部份。
   　

4. 资料码：扣除第一码固定为0外，UPC-E实际参与编码的部份只有六码，其编码方式，视检查码的值来决定，如表 2.3所示。奇资料码与偶资料码的逻辑值如表 2.4所示。

表 2.3 UPC-E码资料码的排列方式

表 2.4 UPC-E码资料码的编码方式

第三章 EAN码

EAN码的全名为欧洲商品条码(European Article Number)，源於西元1977年，由欧洲十二个工业国家所共同发展出来的一种条码。目前已成为一种国际性的条码系统。EAN条码系统的管理是由国际商品条码总会(International Article Numbering Association)负责各会员国的国家代表号码之分配与授权，再由各会员国的商品条码专责机构，对其国内的制造商、批发商、零售商等授予厂商代表号码。目前已有30多个国家加盟EAN，台湾也在西元1985年正式成为EAN的会员国之一，取得「471」为台湾之国家代码，目前国内负责编码的单位是「中华民国商品条码策进会」。

EAN码具有以下特性：

1. 只能储存数字。
   　

2. 可双向扫瞄处理，即条码可由左至右或由右至左扫瞄。
   　

3. 必须有一检查码，以防读取资料的错误情形发生，位於EAN码中的最右边处。
   　

4. 具有左护线、中线及右护线，以分隔条码上的不同部分与撷取适当的安全空间来处理。
   　

5. 条码长度一定，较欠缺弹性，但经由适当的管道，可使其通用於世界各国。
   　

6. 依结构的不同，可区分为：

• EAN-13码：由13个数字组成，为EAN的标准编码型式。
  　

• EAN- 8码：由8个数字组成，属EAN的简易编码型式。

本章将进一步介绍EAN标准码(EAN-13码)和EAN缩短码(EAN-8码)的结构与编码方式。

第3.1节 EAN13码