一種基于飛思卡爾智能車燈塔識別的方法

陳揚　張婷

【摘要】本文基于第十屆全國大學(xué)生“飛思卡爾”杯智能車競賽，在第十屆競賽中攝像頭組和光電組車模采用發(fā)車燈塔控制發(fā)車和停車。為了使車模能夠順利接收發(fā)車燈塔的信號，本文介紹了一種發(fā)車燈塔的檢測方法，分析了其檢測原理、硬件設(shè)計以及軟件設(shè)計。經(jīng)過多次的實際檢驗，對通過比賽發(fā)車燈塔起到有效的作用。

【關(guān)鍵詞】飛思卡爾智能車 發(fā)車燈塔 HS0038B

【基金項目】上海工程技術(shù)大學(xué)實踐教學(xué)項目（項目編號：P201524002）。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）12-0030-01

全國大學(xué)生飛思卡爾智能汽車競賽由教育部高等教育司委托教育部高等學(xué)校自動化類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會主辦。該競賽過程包括理論設(shè)計、實際制作、整車調(diào)試、現(xiàn)場比賽等環(huán)節(jié)，要求學(xué)生組成團隊，協(xié)同工作，初步體會一個工程性的研究開發(fā)項目從設(shè)計到實現(xiàn)的全過程。本文以第十屆全國大學(xué)生“飛思卡爾”智能車競賽為背景，分析了發(fā)車燈塔這個新添的比賽內(nèi)容，并給出了相應(yīng)的一種處理方法，希望對參賽的學(xué)生有參考作用。

1.發(fā)車停車規(guī)則說明

在2015第十屆“飛思卡爾”杯智能車競賽中攝像頭組和光電組車模的比賽采用發(fā)車燈塔控制的方式。比賽前賽車處于發(fā)車燈塔前發(fā)車區(qū)內(nèi)靜止。當(dāng)發(fā)車燈塔燈滅后，賽車開始運行。5秒中后燈塔上的LED燈重新點亮。當(dāng)車模通過終點計時系統(tǒng)時，比賽計時結(jié)束。同時發(fā)車燈塔上的LED燈熄滅。車模檢測到燈塔LED燈光熄滅時，應(yīng)該立即停止。如果車模停止在燈塔前，比賽正常結(jié)束。如果車模沒有能夠停止在燈塔前，比賽時間加罰一秒鐘。

2.燈塔信號

飛思卡爾智能車組委會根據(jù)參賽隊伍的反饋，為了使得燈塔信號可以適應(yīng)更廣泛的紅外檢測管，比賽中燈塔信號中，在40kHz的調(diào)制信號的基礎(chǔ)上，增加1kHz，占空比為50%的編碼信號。波形參加下圖所示：

圖1 帶有編碼脈沖的紅外燈塔信號

3.紅外接收模塊

根據(jù)紅外燈塔信號的特性，本設(shè)計選擇紅外一體化接收頭HS0038B。HS0038B為黑色環(huán)氧樹脂封裝，不受日光、熒光燈等光源干擾，內(nèi)附磁屏蔽，功耗低，靈敏度高。首先通過Altium Designer軟件設(shè)計出了紅外接收模塊的PCB板，然后經(jīng)過工廠PCB制作，自行焊接等過程操作，最終的紅外接收模塊電路原理及實物圖如下所示。

圖2 紅外接收模塊電路原理及實物圖

4.程序設(shè)計

由于HS0038B紅外接收管在接收紅外信號時輸出低電平，接收不到紅外信號時輸出高電平。所以該紅外接收模塊在接收到比賽燈塔的信號時會在其DATA管腳處輸出頻率為1KHz，占空比為50%的編碼脈沖信號。因此在Freescale Kinetis K60單片機程序設(shè)計中需要定時測量脈沖數(shù)，以判斷是否有效監(jiān)測出燈塔的編碼信號。具體的中斷程序框架如下圖所示：

圖3 中斷程序框架圖

4.結(jié)語

如何在起跑和停止階段準確快速的檢測到燈塔的變化，并迅速控制小車啟動和制動對于攝像頭組和光電組競速賽整體速度的提高有著非常重要的作用。本文所述的燈塔檢測方法在本校第十屆飛思卡爾智能車競賽中得到實際的應(yīng)用，經(jīng)檢驗為有效的一種燈塔檢測方法。

參考文獻：

[1]第十屆全國大學(xué)生“飛思卡爾”杯智能汽車競賽細則[EB/OL].http：//www.smartcar.au.tsinghua.edu.cn/info/zxdt/1332.

[2]第十屆全國大學(xué)生“飛思卡爾”杯智能汽車競賽規(guī)則補充說明[EB/OL].http：//www.smartcar.au.tsinghua.edu.cn/info/zxdt/1560.

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[4]楊東軒，王嵩.ARM Cortex？鄄M4自學(xué)筆記——基于Kinetis K60[M].北京航空航天大學(xué)出版社2013.