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科技视界0引言
激光传感器作为一种新型传感器，凭借其发射距离远、抗干扰性能好、散射角小等优点，广泛应用于工程机械领域[1]。本设计将激光传感器应用于智能车光电循迹中，由激光传感器采集道路黑白线信息。微处理器采用Freescale 公司生产的MK60DN512型号单片机，完成数据处理和对智能车行驶速度和转向角度的控制。转向控制采用数码舵机代替传统的模拟舵机，最终实现小车的快速稳定循迹。 1系统设计
智能车硬件系统主要包括：微处理器模块、电源模块、激光传感器模块、电机驱动模块、舵机转向模块、人机交互模块、无线通信模块、测速模块。硬件系统结构框图如图1所示。
图1硬件系统结构框图
CPU 接收激光传感器检测到的路径信息和测速传感器检测到的小车速度信息，经处理后控制转向舵机的角度和驱动电机的速度，同时数据可以通过无线模块传到上位机，方便数据分析和小车调试。人机交互模块设有多个拨盘开关，可设置小车不同行驶速度。
2硬件电路设计
2.1
微处理器模块
MK60DN512是飞思卡尔公司于2010年下半年推出的基于ARM Cortex-M4内核的32位微控制器，是业内首款ARM Cortex-M4内核芯片[2]。其数据处理能力较Cortex-M3内核提高了20%左右。
MK60DN512单片机共有144引脚，其中具有多达100个I/O 引脚，每个引脚均具有多个功能。CPU 频率最高可达200MHz，保证系统快速运行。单片机内置看门狗电路，防止程序意外跑飞。通过BDM 接口可以实现向单片机下载程序以及在线调试仿真功能。2.2电源模块
小车供电采用一节7.2V 镍-铬充电电池。其优点是可重复500次以上充放电，经济耐用；内阻小，可实现快速充电；可为负载提供大电流，是一种理想的直流供电电源。在电池充满电的情况下电池电压约为8.2V。各模块工作电压如图2所示。 实验证明，在电池充满电的情况下，驱动电机启动瞬间，空载加速到占空比为80%时，电池电压瞬间下降至6.5V 左右，带载的情况下电压更低。对于需要稳压到5V 供电的器件，在这种低电压的情况下如果采用普通的三端稳压电源芯片，其输入电压将小于规定的最小输入电压，此时输出电压不稳定，将会导致器件无法正常工作。同时考虑到系统的可扩展性，本设计选用低压差线性稳压芯片AMS1117,SPX3940和TPS7350。
图2各模块工作电压
2.3激光传感器模块
光电传感器检测路面信息的原理是由发射管发射一定波长的光，经反射后由接收管接收[3]。由于在黑和白表面反射系数不同，在黑表面大部分光线被吸收，而在白表面大部分光线被反射，所以接收管接收到的反射光强不同，从而输出引脚电压不同，就可以将黑白路面区分开来[4]。
本方案选用激光传感器作为循迹传感器。它具有原理简单、安装方便、检测速度快、数据量小、数据处理简单的优点[5]。激光收发不受外界光线影响，前瞻较大，能够稳定工作，因此控制核心对赛道的预处理能力较好，可保证小车快速稳定行驶。
激光传感器由两部分构成，即发射部分和接收部分。发射部分由激光管及其驱动电路组成，接收部分由接收管及其滤波电路组成。激光管内有一个激光二极管，作为激光头中的发光器件。它发出波长为650nm 的激光光束。接收管为数字输出光探测器，内部集成了光电二极管信号处理电路，其电路包括放大器、施密特触发器和电压调节器等。接收管可接收频率为160KHz-200KHz、波长为500nm-980nm、占空比为20-30%的调制波。
图3激光发射电路
n-二甲基亚硝胺
由于反射回来的激光光束是发散的，不易被接收管上的接收头捕捉，因此在接收管前方加一个透镜，将发散的光束汇聚到一个点，即透镜的焦点上。然后调整透镜的位置，使透镜的焦点跟接收管的接收头
基于激光传感器的循迹智能车设计
高正中孙鸿李尧张步晓孟祥杰
(山东科技大学信息与电气工程学院，山东青岛266590)
【摘要】本文提供了一种可以实现自主循迹的智能车设计方案。该方案论证了一种采用激光传感器检测黑白线路径信息进而实现小车自主循迹的方法，阐述了智能车的硬件电路设计和软件编程算法。自主循迹的实现方法是由激光传感器将检测到的黑白线路径信息传给微处理器，软件编程采用速度和转角的闭环控制算法，进而实现了驱动电机的速度控制和转向舵机的转角控制。实验证明，该智能车具有较强的抗干扰能力和较好的前瞻性，能够快速稳定地实现循迹功能。
【关键词】智能车；激光传感器；自主循迹；数码舵机
作者简介：高正中(1971—)，男，山东济宁人，硕士，副教授，主要研究方向为计算机检测与控制、PLC 与工厂自动化、智能电网技术、智能仪器与仪表技术等，本设计作品荣获第一届“中国银行杯”山
东省机器人大赛一等奖
。
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吉林工程技术师范学院学报
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界重合。实际测试中，前瞻距离在高度为15cm 时，接收管稳定接收的最远距离可达60cm，远远满足小车大前瞻的要求。激光传感器发射部分电路如图3所示。
激光传感器接收部分电路如图4所示。
图4激光接收电路
本设计采用“二对一”的策略[6]，即两个激光发射管对应一个激光接收管。本设计共使用8个激光发射管，采用“一字型”光点排布，两激光点之间距离约为2cm，激光前瞻约为40cm。由于单个接收管接收范围约为3.5cm，为有效防止距离较近的激光点之间的相互干扰，因此本设计采用分时发射策略。2.4电机驱动电路
直流电机驱动广泛采用H 桥驱动电路。设计中可以使用集成H 桥驱动芯片，也可以使用MOS 管设计H 桥电路。但是用MOS 管设计的驱动电路相对复杂，电路容易出现问题。
本设计中电机驱动芯片选用英飞凌公司生产的半桥驱动芯片BTN7970。它是一款针对电机驱动应用的
完全集成的大电流半桥芯片，其作用是将恒定的直流电源电压(电池电压)调制成频率一定、宽度可变的PWM 脉冲电压序列，进而改变输出平均电压的大小。BTN7970的内部在上桥臂集成了一个P 沟道场效应管，在下桥臂集成一个N 沟道场效应管。BTN7970内部结构示意图如图5所示。
图5BTN7970内部结构示意图
当输入高电平时，上桥臂场效应管导通，输出端与正电源形成电流通路；当输入低电平时，下桥臂场效应管导通，输出端与地形成电流通路。本设计使用两片BTN7970构成全桥驱动电路。2.5舵机控制
舵机的控制信号是周期为20ms 的脉宽调制(PWM)信号，其中脉冲宽度为0.5ms 至2.5ms，相对应舵盘的位置为0°到180°，呈线性变化。即无论外界转矩如何改变，给出一定的脉宽，其输出轴就会保持相对应角度，直到给定另一宽度的脉冲信号[7]。舵机内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms 的基准信号；内部有一个比较器，它将外加信号与基准信号相比较，从而产生电机的转动信号。由此可见，舵机是一种位置伺服的驱动器，转动范围不能超过180度，适用于角度不断变化并可保持的驱动电路之中。
常用的舵机分为两种，即模拟舵机和数码舵机。模拟舵机内部电路中无MCU，一般只能接收50Hz 左右的PWM 外部控制信号。数码舵机内部电路中带有MCU，可接收更高频率的PWM 控制信号。数码舵机与模拟舵机相比具有反应速度快，无反应区小，定位精度高，抗干扰能力强等优点，已逐渐取代
模拟舵机，在机器人、航模中得到广泛的应用。
本设计采用数码舵机S-D5，其工作电压小于5.5V，正常工作电流为200mA，堵转电流为800mA，工作频率为300HZ。内部有堵转保护功能，舵机在堵转3秒后开启保护，降低电流，以保护马达。
2.6无线通讯模块
为方便小车调试，本设计中采用了无线通讯模块，通过与计算机连接可实时获取小车运行参数，监测小车运行状态。
hb集团
该模块采用UART 接口半双工无线传输，可以工作在2400M 公用频段，满足无线管制的要求，无需申请频率使用许可证。该模块共有16个工作通道，可设置的ID 号范围为0-65535，可有效防止同频段无线干扰。串口波特率可调，范围为1.2KBPS-115.2KBPS，可实现数据在50m 范围内稳定传输。2.7测速模块
为了实现对车速的闭环控制，需要测量小车的速度。本设计采用欧姆龙增量型旋转式编码器E6A2-CS3C，其特点是：供电电压5-12V，单相集电极开路输出，编码器旋转一周可输出500个脉冲。其构造简单，机械寿命长，抗干扰能力强，信号传输距离长，可靠性较高，广泛应用于智能车控制中。
3软件编程设计
3.1弯道控制策略
要保证小车全程高速行驶，很大程度上取决于弯道速度。速度太快，智能车需要的向心力很大，而赛道本身是平面结构，向心力全部由车轮与地面的摩擦力提供，因此赛道表面的摩擦系数对小车的运行状态有很大影响，甚至会发生小车侧滑冲出跑道。综合实验测试结果，本设计采用的过弯处理方式为：入弯时减速，以获得正确的转向角度；弯道内适当提速，为出弯时的加速节约时间；出弯时先准确判断标志，然后加速，以保证行驶状态的稳定性。弯道内的有限加速对小车在直道上的提速有很大的帮助。3.2程序设计
根据激光传感器检测到的信号，可以判断车体相对于赛道的位置信息[8]，再根据光电编码器检测到的小车速度信息调整舵机转向和电机速度。舵机转向控制采用PID 调节，即比例积分微分调节。比例调节能保证转向调节的灵敏度，积分调节可以减小调节误差，微分调节可以加快调节速度，缩短调节时间[9]。由于对电机速度变化的精确性要求不高，同时考虑程序的简短可读性，电机速度控制采用PID 调节中的P 调节，即比例调节。由于赛道污损或小车颠簸等因素会造成赛道信息检测不准确，因此采集的信息要进行滤波处理，以确保采集信息的准确性。
主程序流程图如图6所示。
4实验及测试结果
为了验证本方案可行性与实用性，测试智能车的巡线效果，制作了一个测试场地。该场地为400cm×500cm 的矩形区域，表面由白KT 板覆盖，比赛场地中央用黑防滑胶带(宽度为1.7cm)粘贴一个尺寸为300cm×400cm 的椭圆轨道。实际测试中，小车投影不离开轨道的前提下，在周长约11m 的赛道上，实际行驶时间约为4.5s，很好的完成循迹功能。
5总结
本文论述了一种采用激光传感器的循迹智能车的硬件及软件实现方法，此方法适用于对速度要求比较高的各类大学生智能车竞赛中。经过实践证明，基于该设计方案制作的智能车结构简单，成本较低，自动循迹效果好，稳定性高，具有一定的学习和应用价值。
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[2]王超艺.基于Cortex-M4内核的Kinetis 微控制器的应用研究[D].江苏：苏州大学,2011.
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[4]曾伟钦，徐东升，冉志勇，等.基于光电导航的自主循迹智(下转第168页
)
图6
男画报
主程序流程图
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界有数据显示，中国的人口献血率只有0.87%，远远低于世界高收入国家的4.54%和中等收入国家的1.01%，离世界卫生组织推荐的1%也有一定的差距。而另一方面，随着医疗技术的不断提高以及我国对医疗健康知识的不断普及，医院用血量呈逐年上升之势。当无偿献血量的增幅赶不上用血量的增幅时，令整个医疗系统头疼的“血荒”就形成了。当然，用血量的增大是导致临床用血供给不足的主要因素，但其他因素也不容忽视，如“郭美美”等事件的负面影响，让公众对公益事业缺乏信心；再如季节、气候、环境、节假日、流动人口等各种因素，使血源供给不均匀，或多或少的也影响了采供血工
作。因此建立一个系统而详尽的献血者数据库就显得十分必要，而这又离不开献血者档案的信息采集。 1献血者档案的定义及其现状
献血者档案既献血者在献血过程中形成的原始记录，反映了献血者个人的全部献血信息。目前，我国的献血者档案没有一个统一的表格规范，但依据卫生部的质量管理要求，基本都涵盖了献血者的详细资料、献血同意书、健康情况征询表、病史记录、体检、检验及采血记录等。较早些年的献血者档案，填写更加规范，内容更加详实。然而这些献血者档案大多都还面临着一个共同的现状，那就是自归档后，他们便被束之高阁，除非有输血医疗纠纷，否则乏人问津。献血者档案的原始凭证价值在医疗诉讼中的作用越来越为采供血机构所肯定，但却忽略了献血者档案的参考价值。
2献血者档案信息开发的必要性
2.1献血者档案信息开发是献血者招募的重要资源
献血者档案中包含了详细的献血者个人信息，如性别、年龄、工作、电话、E-mail、QQ 等。这些看似并无多少价值，但稍加挖掘开发，都会成为献血者招募的重要信息资源。采供血机构可以定期E-mail 一些血液生理知识、健康养生的小知识；也可以在献血者生日当天发一条祝福短信；给献血者邮
寄一些小礼品；这些举措虽小，却会让献血者感受到温暖和感恩，提高献血者的献血热情，当有需要的时候，就会再次站到献血者的队伍中。
2.2献血者档案信息开发能为采供血机构提供准确的决策依据
在献血者档案中的献血者信息中，通过数据统计分析，就能得到年龄、职业、性别等数据比例。这些数据统计，使决策者对献血者的构成要素有一个科学而直观认知，从而有针对性的进行献血宣传及献血关怀，并根据实际情况适时的做出调整部署。如不同季节的献血人也随之不同，春秋两季学校开学，学生会成为献血队伍的主要人，就可以将献血车开进校园，为学生献血提供便利；夏冬两季，因为天气炎热或寒冷等因素，人们不愿意进行街头献血，那就联系单位，进行上单位采血。再如通过对献血者地域性的统计，如果省内献血者是献血者的主要人，那就说明省外献血者还有着很大的招募空间，可以向所
在政府申请一些诸如积分入户等政策支持，加大省外献血人的献血积极性。
2.3献血者档案信息开发能不断完善采供血业务工作
通过献血者档案中的，对献血者进行跟踪回访及满意度调查，通过这些回访意见可以不断提高采供血工作者的业务素质。
3如何做好献血者档案的信息开发工作
3.1从“重藏轻用”到“藏用并重”索伦森
我国采供血机构的档案管理工作近些年虽越加受到重视，但很多领导者及档案工作者依然认为，只要使献血者档案有序化、不丢失、不损坏就是做好了档案工作。事实上基层档案室不同于档案馆，基层档案室应该把档案工作的重心逐渐向档案编研及档案信息的二次开发上转移。充分发挥档案信息资源优势。把对献血者档案实体的管理逐渐转变为对献血者档案信息的管理。真正实现采供血机构的档案管理信息化。3.2从“纸质档案信息”到“电子档案信息”
随着科学技术的进步，献血者档案信息的开发离不开计算机信息系统这个平台。相对人工数据统计的费时费力，计算机信息系统不但会大大减少信息开发的劳动量，还会减少统计误差。这种从”纸质档案信息“到”电子档案信息“转变将会是档案信息开发更效率、更准确。3.3从“档案管理者”到“档案研究员”
采供血机构的档案工作者是献血者档案信息化的关键所在。目前，大多数采供血机构的档案工作者都将工作重心放在”保管“和”整理“上，其实，档案工作作为一项专业技术工作，同样需要创新。”整理“只是孰能生巧，体现的是操作技术”，而编研“却需要思维灵活，体现的是研究能力。地震逃生记
3.4组建专业的档案工作团队
在各地的采供血机构中，大多只有1-2名档案工作者，甚至没有专职的档案工作者，工作量可想而知，能做好档案的收集、整理、保管工作已实属不易。因此要进行献血者档案的信息开发工作，需要组建一支专业的档案工作团队，该团队最好为统计、计算机、档案等各门类的复合型人才。
随着我国采供血事业的不断发展，无论是奋斗在采供血一线的服务团队，还是服务采供血工作的二线职工，都应该转变服务理念，将“被动服务“变为”主动服务“，对传统工作进行创新研究，对已有资源进行充分的挖掘利用，用信息服务社会，造福人类。
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[责任编辑：丁艳]
浅论献血者档案的信息开发
陈莹
(广州血液中心，广东广州510095)
【摘要】近年来，随着我国人口素质的不断提高以及用血量需求的不断扩大，响应无偿献血的爱心人士也逐步增多，组建一支稳定而又安全的献血者团队已成为我国各级采供血系统的重要工作之一，而献血者档案的信息开发利用正是这项工作中最根本的一环，因此，本文结合工作实际对献血者档案信息开发的重要性以及如何做好献血者档案的信息开发工作进行了分析探讨。
【关键词】献血者档案；信息；开发作者简介：陈莹(1984—)，女，宁夏人，本科，管理学学士，中山大学资讯管理系档案学专业，广州血液中心，助理馆员，研究方向为档案学。
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[责任编辑：陈双芹]
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