CN106373369A - 一种电脑鼠计分系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电脑鼠计分系统，属于通信领域。所述系统包括：设置于电脑鼠所走迷宫起点的第一触发信号采集子系统，设置于迷宫终点的第二触发信号采集子系统，以及分别与第一触发信号采集子系统和第二触发信号采集子系统无线连接的计分子系统，第一触发信号采集子系统包括相对设置在起点的第一激光头和第一超声波测距仪；第二触发信号采集子系统包括相对设置在终点的第二激光头和第二超声波测距仪。本发明实施例利用超声波测距原理来触发起点事件和终点事件，测距精度高，因此采集的数据准确度高，从而提高了电脑鼠计分系统的处理结果精确度。并且，使用超声波测距原理实现触发信号的采集，响应速度快，提高了计分系统的响应速度。

Description

一种电脑鼠计分系统
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种电脑鼠计分系统。
背景技术
电脑鼠电子计分系统是一款用于电脑鼠走迷宫竞赛的计分系统。电脑鼠电子计分系统包含一个起点模块、一个终点模块、一台电脑鼠计分系统模块和一款计分软件。起点模块和终点模块分别安装在起点迷宫格和终点迷宫格中，电脑鼠计分系统模块用于接收起点模块和终点模块发过来的数据，并传输到上位机中，上位机中的计分软件对这些数据进行处理，并以一种直观的方式展现电脑鼠在迷宫中的运行情况。
电脑鼠由起点出发，离开起点时触发起点事件，起点模块将触发起点事件的触发信号发送给电脑鼠计分系统模块，电脑鼠计分系统模块再将该信号发送至上位机。当电脑鼠通过搜索到达终点后，触发终点事件，终点模块经同样方式把触发终点事件的触发信号发送至上位机。上位机根据接收到的起点事件的触发信号和终点事件的触发信号的时间间隔来计算电脑鼠在迷宫中的搜索时间和运行时间，最后算出电脑鼠比赛成绩，并将成绩直观显示。
现有技术中，起点模块和终点模块中，都是通过激光模组和光敏电阻来实现触发信号的采集。其原理是：使激光模组和光敏电阻对射，当电脑鼠经过时遮挡对射光线，导致照射在光敏电阻表面的光线变化，从而引起光敏电阻的阻值相应变化，这些变化组合后构成起点事件的触发信号或终点事件的触发信号。
这种方式中，激光模组和光敏电阻需要精确对准，对组装精度要求很高，实际操作中很难达到要求的精度，因此容易造成误触发，从而导致采集的数据准确度低，进而造成计分系统的处理结果精确度低。并且，这种方式中，由于光敏电阻阻值变化慢，还导致了计分系统响应速度慢。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电脑鼠计分系统，解决现有技术中电脑鼠计分系统的处理结果精确度低、响应速度慢的问题。
为实现上述目的，本发明提出了一种电脑鼠计分系统，所述系统包括设置于电脑鼠所走迷宫起点的第一触发信号采集子系统，设置于迷宫终点的第二触发信号采集子系统，以及分别与所述第一触发信号采集子系统和所述第二触发信号采集子系统无线连接的计分子系统，
所述第一触发信号采集子系统包括设置在所述起点的第一激光头和第一超声波测距仪；
所述第二触发信号采集子系统包括设置在所述终点的第二激光头和第二超声波测距仪。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述第一触发信号采集子系统还包括与所述第一超声波测距仪相连的第一控制器，以及与所述第一控制器相连的第一无线通信接口；
所述第二触发信号采集子系统还包括与所述第二超声波测距仪相连的第二控制器，以及与所述第二控制器相连的第二无线通信接口。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述第一无线通信接口和所述第二无线通信接口均为近距离通信接口。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述第一无线通信接口和所述第二无线通信接口均为ZigBee通信接口。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述第一触发信号采集子系统还包括用于为所述第一触发信号采集子系统供电的第一供电电路；
所述第二触发信号采集子系统还包括用于为所述第二触发信号采集子系统供电的第二供电电路。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述第一供电电路包括第一电池，
所述第二供电电路包括第二电池。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述第一供电电路还包括与所述第一电池相连的第一电源管理芯片，
所述第二供电电路还包括与所述第二电池相连的第二电源管理芯片。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述第一供电电路还包括与所述第一电池相连的第一电池低压报警电路，
所述第二供电电路还包括与所述第二电池相连的第二电池低压报警电路。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述计分子系统包括上位机以及与所述上位机相连的触发信号接收仪，所述触发信号接收仪设置有第三无线通信接口。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述上位机与所述触发信号接收仪通过USB接口相连。
本发明实施例的电脑鼠计分系统，利用超声波测距原理来触发起点事件和终点事件，测距精度高，因此采集的数据准确度高，从而提高了电脑鼠计分系统的处理结果精确度。并且，使用超声波测距原理实现触发信号的采集，响应速度不像光敏电阻那样受到电阻阻值变化慢的影响，其响应速度快，相应地提高了计分系统的响应速度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将列出实施例描述中所需要使用的附图：
图1是本发明实施例中电脑鼠计分系统的结构示例图；
图2A是本发明实施例中第一超声波测距仪的结构示例图；
图2B是本发明实施例中第二超声波测距仪的结构示例图；
图3是本发明实施例中计分子系统的结构示例图；
图4是本发明实施例中电脑鼠计分系统的模型示例图；
图5是本发明实施例中电脑鼠计分系统工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，根据本发明精神所获得的所有实施例，都属于发明的保护范围。
图1为本发明实施例中电脑鼠计分系统的结构示例图。如图1所示，本实施例中，电脑鼠计分系统包括第一触发信号采集子系统100、第二触发信号采集子系统200，以及分别与第一触发信号采集子系统100和第二触发信号采集子系统200无线连接的计分子系统300。其中，第一触发信号采集子系统100设置于电脑鼠所走迷宫的起点，第二触发信号采集子系统200设置于电脑鼠所走迷宫的终点。
参见图1，第一触发信号采集子系统100包括第一激光头110和第一超声波测距仪120。第一激光头110和第一超声波测距仪120为一个整体，设置在迷宫中起点道路的一侧。
第一触发信号采集子系统100的触发信号采集原理是：第一激光头110发出光束，当电脑鼠经过模块时，第一超声波测距仪120检测障碍物与探头间的距离，当测得的距离小于预定值时，触发起点事件，发出起点事件的触发信号。
参见图1，第二触发信号采集子系统200包括第二激光头210和第二超声波测距仪220。第二激光头210和第二超声波测距仪220同侧设置，设置在迷宫中终点道路的一侧。
第二触发信号采集子系统200的触发信号采集原理与第一触发信号采集子系统100相同，所不同的是，第二触发信号采集子系统200触发的是终点事件，发出的是终点事件的触发信号。
综述所述，超声波测距仪120和220安装简单，测距精度高，因此采集的数据准确度高，从而提高了电脑鼠计分系统的处理结果精确度。并且，使用超声波测距原理实现触发信号的采集，响应速度不像光敏电阻那样受到电阻阻值变化慢的影响，其响应速度快，相应地提高了计分系统的响应速度。
图2A和图2B为本发明实施例中超声波测距仪的结构示例图。如图2A和图2B所示，在本发明其他实施例中，第一触超声波测距仪120可以包括第一控制器121、第一供电电路122、与该第一控制器121相连的第一无线通信接口123、以及与该第一控制器121相连的第一超声波测距接口124。第二超声波测距仪220可以包括第二控制器221、第二供电电路222、与该第二控制器221相连的第二无线通信接口223、以及与该第二控制器221相连的第二超声波测距接口224。
其中，第一无线通信接口123和第二无线通信接口223均可以为近距离通信接口。在一个具体的应用中，第一无线通信接口123和第二无线通信接口223可以为ZigBee通信接口。
在一个具体的应用中，第一供电电路122可以包括第一电池，第二供电电路222可以包括第二电池。
在第一供电电路122包括第一电池、第二供电电路222包括第二电池的基础上，在一个具体的应用中，第一供电电路122还可以包括与第一电池相连的第一电源管理芯片，第二供电电路222还可以包括与第二电池相连的第二电源管理芯片。
在第一供电电路122包括第一电池、第二供电电路222包括第二电池的基础上，在一个具体的应用中，第一供电电路122还可以包括与第一电池相连的第一电池低压报警电路，第二供电电路222还可以包括与第二电池相连的第二电池低压报警电路。
在一个具体的应用中，第一超声波测距接口124可以外接第一超声波测距模块，第二超声波测距接口224可以外接第二超声波测距模块，超声波测距模块用于测量系统到前方物体的距离。
图3为本发明实施例中计分子系统的结构示例图。如图3所示，在本发明实施例中，计分子系300还可以包括上位机310以及与上位机相连的触发信号接收仪320，触发信号接收仪320设置有第三无线通信接口321。第三无线通信接口321可以接收第一无线通信接口123和第二无线通信接口223传输的数据。
在本发明实施例中，上位机310与触发信号接收仪320可以通过USB接口相连。
下面通过具体应用示例对本发明实施例中的电脑鼠计分系统作进一步详细说明。
图4为本发明实施例中电脑鼠计分系统的模型示例图。
如图4所示，本示例中，电脑鼠计分系统包括第一、第二触发信号采集子系统、上位机计分软件和触发信号接收仪。第一和第二触发信号采集子系统的结构相同。计分软件安装在上位机中，触发信号接收仪通过USB接口与上位机连接。图4中，第一、第二触发信号采集子系统和触发信号接收仪的内部结构参见其箭头所指的部分。
参见图4，第一、第二触发信号采集子系统包括ZigBee模块4、超声波模块7、电源管理电路9、电池低压报警电路12。核心控制器16统筹系统各部分资源。ZigBee模块4通过串口与核心控制器16连接，实现与上位机通信。超声波模块7检测距离产生事件信号，通过串口发送给核心控制器16。电源管理电路9将锂电池15电压进行转换，为系统各环节提供合适的电源，同时可以通过充电接口11为锂电池15充电。电池低压报警电路12在电池电压低于3.4V时蜂鸣器工作，避免了电池低压对电池造成的危害和对比赛的影响。
第一、第二触发信号采集子系统以PCB板13为主体，外接锂电池15、激光头6、超声波模块7。PCB板13呈矩形，长5.5cm、宽4.7cm，模块整体安装在8mm厚的迷宫挡板内。核心控制器16以及与其连接的ZigBee无线模块电路、电源管理电路和电池低压报警电路布局在PCB板13上。激光头6安装在迷宫挡板的立柱上，通过导线与PCB板13的+5V供电接口连接。超声波模块7安装在迷宫挡板内，通过导线与PCB板13的超声波接口14连接，迷宫挡板上有两个直径1.6cm、间距2.5cm的圆形开孔，超声波模块7的超声波探头通过的圆孔露在挡板外侧。
电源管理电路9采用1节3.7V锂电池15供电，而核心控制器16、ZigBee模块4、超声波模块7、激光头6的供电电压为5V，电源管理电路9将锂电池15电压转换后，为系统各模块提供适合的电源。锂电池15通过充电接口11外接5V电源为其充电。
超声波模块7用于检测障碍物与探头距离。超声波模块7可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度高达3mm。超声波模块7包括超声波发射器、接收器与控制电路。测试距离＝高电平时间×声速(340M/S)/2。当电脑鼠经过起点或终点时，超声波模块7所测得距离小于设定距离，以此产生事件信号并通过ZigBee模块4向计分子系统的触发信号接收仪发送事件信号，触发计分。
ZigBee模块4用于触发信号采集子系统和计分子系统之间收发数据，信号稳定、响应速度快、实时性好，并且方便触发信号采集子系统装置的安装和移动，可满足电脑鼠比赛的实际需求。
激光头6产生红色光束，用于指示触发信号采集子系统在迷宫中位置。触发信号采集子系统上电工作后，激光头亮起，当电脑鼠经过第一或第二触发信号采集子系统时，光线被遮挡，可直观看到电脑鼠在迷宫中的运行状态。
电池低压报警电路12包括LM393电压比较器和有源蜂鸣器。此电路避免了电池低压工作对电池造成的伤害和对比赛的影响，延长了锂电池的工作寿命。
触发信号接收仪用于接收触发信号采集子系统的ZigBee模块4发送的数据。工作时，需配置ZigBee模块的波特率、数据位、校验位、停止位、地址、通道等信息。ZigBee模块4接外置天线5，增强了无线信号。
图5所示电脑鼠计分系统的工作过程是：
步骤501，安装调试设备，录入比赛信息。
第一触发信号采集子系统安装在迷宫的起始位置，第二触发信号采集子系统安装在迷宫中央终点位置。安装完毕后，打开开关，调制激光头光线呈水平，照射到对面挡板上，代表触发信号采集子系统正常工作。计分子系统的触发信号接收仪通过USB接口与电脑相连，上位机软件打开后进行串口、比赛信息等设置。
步骤502，电脑鼠离开起点时触发起点事件。
步骤503，第一触发信号采集子系统向计分子系统无线发送起点事件信号。
电脑鼠由起点出发，离开起点时第一触发信号采集子系统所测距离小于设定值，触发起点事件。第一触发信号采集子系统将这一事件信号通过ZigBee模块发送至触发信号接收仪，然后通过USB传输至上位机。
步骤504，电脑鼠到达终点时触发终点事件。
步骤505，第二触发信号采集子系统向计分子系统无线发送终点事件信号。
当电脑鼠通过搜索到达终点后，第二触发信号采集子系统所测距离小于设定值，触发终点事件。第二触发信号采集子系统经同样方式把事件信号发送至上位机。
步骤506，上位机实时显示比赛成绩。
上位机根据接收到的起点事件和终点事件的时间间隔来计算迷宫时间和运行时间，最后算出电脑鼠比赛成绩，并将成绩直观显示。
本发明实施例的电脑鼠计分系统，利用超声波测距原理来触发起点事件和终点事件，测距精度高，因此采集的数据准确度高，从而提高了电脑鼠计分系统的处理结果精确度。并且，使用超声波测距原理实现触发信号的采集，响应速度不像光敏电阻那样受到电阻阻值变化慢的影响，其响应速度快，相应地提高了计分系统的响应速度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电脑鼠计分系统，其特征在于，所述系统包括设置于电脑鼠所走迷宫起点的第一触发信号采集子系统，设置于所走迷宫终点的第二触发信号采集子系统，以及分别与所述第一触发信号采集子系统和所述第二触发信号采集子系统无线连接的计分子系统，
所述第一触发信号采集子系统包括设置在所述迷宫起点的第一激光头和第一超声波测距仪；
所述第二触发信号采集子系统包括设置在所述迷宫终点的第二激光头和第二超声波测距仪。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述第一触发信号采集子系统还包括与所述第一超声波测距仪相连的第一控制器，以及与所述第一控制器相连的第一无线通信接口；
所述第二触发信号采集子系统还包括与所述第二超声波测距仪相连的第二控制器，以及与所述第二控制器相连的第二无线通信接口。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，
所述第一无线通信接口和所述第二无线通信接口均为近距离通信接口。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，
所述第一无线通信接口和所述第二无线通信接口均为ZigBee通信接口。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，
所述第一触发信号采集子系统还包括用于为所述第一触发信号采集子系统供电的第一供电电路；
所述第二触发信号采集子系统还包括用于为所述第二触发信号采集子系统供电的第二供电电路。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，
所述第一供电电路包括第一电池，
所述第二供电电路包括第二电池。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，
所述第一供电电路还包括与所述第一电池相连的第一电源管理芯片，
所述第二供电电路还包括与所述第二电池相连的第二电源管理芯片。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，
所述第一供电电路还包括与所述第一电池相连的第一电池低压报警电路，
所述第二供电电路还包括与所述第二电池相连的第二电池低压报警电路。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述计分子系统包括上位机以及与所述上位机相连的触发信号接收仪，所述触发信号接收仪设置有第三无线通信接口。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，
所述上位机与所述触发信号接收仪通过USB接口相连。
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