飞思卡尔信标系统设计与实现

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1、信标组裁判系统原理与实现卓晴，鲁畅，金浩哲清华大学自动化系，北京，100084 摘要：大学生智能汽车中的信标组要求裁判系统能够自动判断车模是否接近信标并控制信标依次点亮。本文提出了一套裁判系统的设计方案，应用了基于电磁感应原理的方法检测车模是否接近信标，并设计了特殊的信标枚举过程使得串联信标能够自动分配地址。方法原理简单，实施方便。通过系统测试验证了系统能够适应不同的场合，满足比赛的要求。关键字：智能车竞赛，电磁感应，信标，枚举Principle and Implementation of Beacon Group  Judge System ZHUO Qing, LU Change, JI

2、N Hao Zhe Abstract：Thejudgesystemofbeacongroup,whichisoneinnovativecompetitioninnationalcollegiateintelligentcarrace,shouldcheckthemodelcarapproachingtothebeaconsandturnonthebeaconsinpredefinedsequence.Thispaperproposesoneschememeetstherequirements.Aelectromagneticcoilisusedtochecktheapproachingofm

3、odelcar.Bythespecialenumerationprocess,allthebeaconsinstallinginseriestogethercanbeassignedtheaddressautomatically.Thesystemisbasedonsimpleprinciple,andcanbeimplementedeasily.Theexperimentresultdemonstratesthefeasibilityandavailabilityofthemodule.Keywords:Intelligentcarcompetition,electromagneticin

4、ductance,beacon,enumeration虽然基本满足比赛要求，但是效率不高，且无法完1.前言全模块比赛过程。如果能够制作一套满足比赛要求国内每年一度广泛开展的大学生智能汽车竞的自动化比赛裁判系统，则可大大提高车模后期调赛是由国家教育部委托高等学校自动化专业教学试的效率。本文将介绍一套信标裁判系统的制作方委员会举办的面向大学生的具有探索性的工程实案。该方案符合竞赛规则要求，并具有以下两大特践活动。第十一届竞赛首次引入了信标组的竞赛内点：容[1]。信标组不再设置定宽的比赛赛道，而是在比采用基于电磁感应原理的方法检测车模是否赛场地内设置若干信标来发送闪烁的红光和调制到达信标边界范围

5、（直径45厘米圆形区域）。的红外光线。同一时刻，场地内只有一个信标点亮，检测精度高，响应灵敏；比赛的车模搜索并驶近信标。比赛系统一方面对于所有信标串行连接在一起，现场布线简便。系比赛进行计时，另一方面控制信标的点亮顺序。控统会自动枚举信标，无需手工设置信标信息；制方法为每当系统检测到车模靠近正在点亮信标，本文后续内容在介绍比赛系统的整体构成之则熄灭该信标并按照一定顺序自动切换到下一个后，将详细讨论系统两大关键技术：车模接近检测信标使其点亮。该赛题组赋予了比赛更大的自由空和信标自动枚举的原理和实现方案，最后介绍比赛间和挑战难度。系统的计算机接口和人工操作界面。参赛选手参赛前除了需要制作能够进

6、行信标追踪的车模外还需要制作信标帮助调试。通常方法2.系统整体构成是按照规则制作几个简易的手动控制的信标，这些2.1系统构成信标组比赛系统由场内信标、总线、电源模块场地信标检测车模是否进入检测范围内的方以及计算机组成。法是基于电磁感应原理。竞赛规则要求每辆车模在其四周布置四颗永磁铁，距离地面不超过2厘米。场内信标B3当任意磁铁越过线圈上方时，会引起检测线圈内部B4的磁通量的改变，根据法拉第电磁感应定律，比赛场地边界B在线圈内产生感应电动势为：B2d=-NB(1)电源B1dtB5比赛场地其中N是线圈的匝数。通过对的测量便可以检测计算机总线接口模块车模是否进入信标附近。信标内部控制板结构

7、包括主控板和LED阵列板，图1信标组比赛系统构成它们之间通过接插件连接。采用这种结构便于将来场内信标Bn,1,2,3由一条总线串接起n能够方便地将LED阵列板更换成别的信标形式（比来，距离总线接口由近至远它们的地址从1开始逐如无线信标、声音信标等）。主控板具有一对总线步递增。接口和检测线圈接口。如下图所示：总线接口模块负责提供总线工作电源（9V）、IR/REDLED阵列现场总线驱动、USB总线接口、按