一种基于飞思卡尔智能车灯塔识别的方法

陈扬　张婷

【摘要】本文基于第十届全国大学生“飞思卡尔”杯智能车竞赛，在第十届竞赛中摄像头组和光电组车模采用发车灯塔控制发车和停车。为了使车模能够顺利接收发车灯塔的信号，本文介绍了一种发车灯塔的检测方法，分析了其检测原理、硬件设计以及软件设计。经过多次的实际检验，对通过比赛发车灯塔起到有效的作用。

【关键词】飞思卡尔智能车 发车灯塔 HS0038B

【基金项目】上海工程技术大学实践教学项目（项目编号：P201524002）。

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）12-0030-01

全国大学生飞思卡尔智能汽车竞赛由教育部高等教育司委托教育部高等学校自动化类专业教学指导委员会主办。该竞赛过程包括理论设计、实际制作、整车调试、现场比赛等环节，要求学生组成团队，协同工作，初步体会一个工程性的研究开发项目从设计到实现的全过程。本文以第十届全国大学生“飞思卡尔”智能车竞赛为背景，分析了发车灯塔这个新添的比赛内容，并给出了相应的一种处理方法，希望对参赛的学生有参考作用。

1.发车停车规则说明

在2015第十届“飞思卡尔”杯智能车竞赛中摄像头组和光电组车模的比赛采用发车灯塔控制的方式。比赛前赛车处于发车灯塔前发车区内静止。当发车灯塔灯灭后，赛车开始运行。5秒中后灯塔上的LED灯重新点亮。当车模通过终点计时系统时，比赛计时结束。同时发车灯塔上的LED灯熄灭。车模检测到灯塔LED灯光熄灭时，应该立即停止。如果车模停止在灯塔前，比赛正常结束。如果车模没有能够停止在灯塔前，比赛时间加罚一秒钟。

2.灯塔信号

飞思卡尔智能车组委会根据参赛队伍的反馈，为了使得灯塔信号可以适应更广泛的红外检测管，比赛中灯塔信号中，在40kHz的调制信号的基础上，增加1kHz，占空比为50%的编码信号。波形参加下图所示：

图1 带有编码脉冲的红外灯塔信号

3.红外接收模块

根据红外灯塔信号的特性，本设计选择红外一体化接收头HS0038B。HS0038B为黑色环氧树脂封装，不受日光、荧光灯等光源干扰，内附磁屏蔽，功耗低，灵敏度高。首先通过Altium Designer软件设计出了红外接收模块的PCB板，然后经过工厂PCB制作，自行焊接等过程操作，最终的红外接收模块电路原理及实物图如下所示。

图2 红外接收模块电路原理及实物图

4.程序设计

由于HS0038B红外接收管在接收红外信号时输出低电平，接收不到红外信号时输出高电平。所以该红外接收模块在接收到比赛灯塔的信号时会在其DATA管脚处输出频率为1KHz，占空比为50%的编码脉冲信号。因此在Freescale Kinetis K60单片机程序设计中需要定时测量脉冲数，以判断是否有效监测出灯塔的编码信号。具体的中断程序框架如下图所示：

图3 中断程序框架图

4.結语

如何在起跑和停止阶段准确快速的检测到灯塔的变化，并迅速控制小车启动和制动对于摄像头组和光电组竞速赛整体速度的提高有着非常重要的作用。本文所述的灯塔检测方法在本校第十届飞思卡尔智能车竞赛中得到实际的应用，经检验为有效的一种灯塔检测方法。

参考文献：

[1]第十届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛细则[EB/OL].http：//www.smartcar.au.tsinghua.edu.cn/info/zxdt/1332.

[2]第十届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛规则补充说明[EB/OL].http：//www.smartcar.au.tsinghua.edu.cn/info/zxdt/1560.

[3]李海波，方国好，陈绍凡. 第十届上海工程技术大学摄像头组SUES#队技术报告[R].2015.

[4]杨东轩，王嵩.ARM Cortex？鄄M4自学笔记——基于Kinetis K60[M].北京航空航天大学出版社2013.