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車燈塔控制發車和停車。為了使車模能夠順利接收發車燈塔的信號，本文介紹了一種發車燈塔的檢測方法，分析了其檢測原理、硬件設計以及軟件設計。經過多次的實際檢驗，對通過比賽發車燈塔起到有效的作用。

【關鍵詞】飛思卡爾智能車 發車燈塔 HS0038B

【基金項目】上海工程技術大學實踐教學項目（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校自動化類專業教學指導委員會主辦。該競賽過程包括理論設計、實際制作、整車調試、現場比賽等環節，要求學生組成團隊，協同工作，初步體會一個工程性的研究開發項目從設計到實現的全過程。本文以第十屆全國大學生“飛思卡爾”智能車競賽為背景，分析了發車燈塔這個新添的比賽內容，并給出了相應的一種處理方法，希望對參賽的學生有參考作用。

1.發車停車規則說明

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車燈塔控制的方式。比賽前賽車處于發車燈塔前發車區內靜止。當發車燈塔燈滅后，賽車開始運行。5秒中后燈塔上的LED燈重新點亮。當車模通過終點計時系統時，比賽計時結束。同時發車燈塔上的LED燈熄滅。車模檢測到燈塔LED燈光熄滅時，應該立即停止。如果車模停止在燈塔前，比賽正常結束。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參賽隊伍的反饋，為了使得燈塔信號可以適應更廣泛的紅外檢測管，比賽中燈塔信號中，在40kHz的調制信號的基礎上，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

根據紅外燈塔信號的特性，本設計選擇紅外一體化接收頭HS0038B。HS0038B為黑色環氧樹脂封裝，不受日光、熒光燈等光源干擾，內附磁屏蔽，功耗低，靈敏度高。首先通過Altium Designer軟件設計出了紅外接收模塊的PCB板，然后經過工廠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單片機程序設計中需要定時測量脈沖數，以判斷是否有效監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用，經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]第十屆全國大學生“飛思卡爾”杯智能汽車競賽規則補充說明[EB/OL].http：//www.smartcar.au.tsinghua.edu.cn/info/zxdt/1560.

[3]李海波，方國好，陳紹凡. 第十屆上海工程技術大學攝像頭組SUES#隊技術報告[R].2015.

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