条形码原理及应用构想

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摘要：为了能够提高公安对于追捕车辆及嫌疑车辆的控制和追捕效率，加大科技在公安领域的应用，减少不必要的伤亡，我们对于条码式扫描车牌进行研究。通过对于超市条码扫描的研究，反射光的获取的实验，使用光电转换器和有关书籍的查阅，三极管放大电路的研究，和数字电路的相关书籍的查找，获得了条形码工作原理，反射原理的应用，光电转换原理的初步认识，放大电路的原理，及数字电路的浅层认识，为构想提供了一些指导。为应用于公安科技提供一个小的方向。

关键词：条码，工作原理，光电转换器，光阑，电信号，数字信号，反射光，编码盘，放大电路，数字电路，三极管，公安科技，编程，效率，车辆的控制，整形电路。

【分类号】：G258.94

正文：

超市中使用的条形码扫描是条形码应用的最常见的一种形式，通过对于其原理的学习，不难发现其中的奥妙，若设想将其应用于公安对于违法车辆的监控扫描及追捕上，将大大节省人力物力，明显提高追捕的效率。

首先在条形码的工作原理方面我们可知，条码是由黑白相间的条码构成，由扫描器光源发出光经过光阑及第一个透镜后照在条形码上，反射光经过第二个凹透镜将光汇聚于光电转换器上，由于不同样色的物反射光的强度不同，粗细不同的条纹反射光的时间长短不同，所以就会在光电转换器上产生不同微小电信号。由于光电转换器上产生的电压一般只有10毫伏左右，不能直接使用，所以需要把信号放到放大器中，放大后仍是一个模拟电信号，输出到放大整形电路中，将其转化为数字信号。因而车牌上的蓝白或者其他的组合颜色自然也会在反射后产生不同的光强，而不同的数字也会有不同的反射时间，这样就变为产生不同的光信号创造了条件。

在如何得到反射光中，我们可以利用（在不改变车牌原有形状和内容材料的情况下）在车牌下沿装一排垂直于车牌的细长的类似于反光镜的设备，而光电放大器光源的光则需要以四十五度角射向车牌，这样就可以形成平行光的反射，接收到完整的光。由于其他光也会通过不同角度射入装置内，因此要在光电前排放一个滤过装置除去其他光源的干扰，就是类似于单反相机的镜头滤过光一样。当然如果将车牌根据发射器的要求来设计那会更加准确，不过就是太浪费资源，需要大范围的更换车牌，中国现在的车牌拥有量，更换起来将相当麻烦。也需要很大的人力物力，较之来看还是优劣参半的。

在接收到反射光之后则需要光电转换器在其内部编码盘讲轴的角位移转化成数码，带有数码的图案――竖条对光的通量透光和不透光的扇形同心码道，数码图案就是在转换器中采用的二进制码。在信息测量的光电转换器的系数取决于所运用数码的形式、信息、计数系统光源和接收器类型，处理信号的电子电路形式等。采用“V”型计数方式的二进制码图案，或采用具有通常计数的反射码。从车牌反射的光通过编码牌的透光部分照射光接收器，从光电接收器出来的被放大和鉴别后的信号作为二进制的一。被码道的不透光部分遮盖后，使光电接收器没信号，这样就产生了不同的电信号。不同的电信号为不同的数据的产生创造了条件，聚沙成塔便有了整体的一个信号。

对于电信号需要对其放大，通过光电转换器得到的是极微小的信号。放大电路的种类很多，介绍一种通过BJT共发射极原理，由静态电路提供一个稳定的工作点，实际就是接入的直流电路的工作电流，为小信号上下浮动提供足够大的空间。动态电路则是由来自光电转换器的小电信号担任主要角色，通过发射结正偏集电极反偏，这样便可以获得放大的电信号，要确保静态工作点的选取，会关系到放大信号会不会是真。再通过整形电路将其转化为数字信号，而放大电路的基本原理是通过输入电流在经过三极管等元件的基础上对其进行放大，一般为几十到几百倍，也可以根据需求对其进行控制数量的放大。

电信号转换为数字信号是通过对于高低高低的波形电路转化为输出二进制的0和1，就像一个波峰对应1，波谷对应0类似的输出。当然在转换的过程中会出现数据的丢失，这个是普遍存在的弊端，不过我们可以通过增加单位长度内的波长的个数，即增加可输出的0和1的密度来增加数据的真实性减轻失真的程度。这样就可以通过编程将可用的数字信号输出，实现数字信号到程序应用的转变，应用程序在编写的过程中一定要进行多次的实验，防止造成数码的错误反应，公安工作是认真细致的容不得半点马虎，否则会给人们带来很多不便，做到这样才能算实现了数据的使用。

关于这样使用条形码的好处，我简单的总结如下。首先当在一个探头处发现待追捕车辆或者嫌疑车辆就可以迅速作出报警，警务指挥中心就能够迅速得到消息，并且做出相应的战术指挥和逮捕方案，可以提高指挥中心的作战效率，充分发挥作用。这样便提前使下一个关卡做好捕捉的准备，大大降低了嫌疑人脱逃的可能。同时可以减少大规模的人力搜索，减少不必要的伤亡，现在中国每年平均警察的牺牲人数是441人，不包含受伤的人数，所以说在应用科技方面保护警察很有必要，在一定的定义上也达到科教强警的目的。现在我觉得最重要的是效率，只有拥有超高的效率才能在竞争的大潮中不被淹没，警察也是一样。在变中求生存，在改变中寻找最好的方法，也许以上有很多的漏洞但是这是一种想法一种探索，是对于警用技术的构想，也是降低违法犯罪的一种手段，指得思考。

参考文献：1：康华光，《电子技术基础（模拟部分）》，华中科技大学电子技术课程组编――5版，2006年，102～134

2：吴百诗，《大学物理（下册）》，西安交通大学出版社，2009年110～147

3：汪一鸣，黄旭，胡勇，陈红仙，《数字电子技术实验指导》，理工科电子信息类DIY系列，2005年，第五章。

4：普勒斯鲁希，莫依洛夫，沙尼根，明希科，《光电信息转换器》，1988年，62～68