一种激光对射式电脑鼠走迷宫竞赛计分系统的制作方法

本发明涉及一种激光对射式电脑鼠走迷宫竞赛计分系统，属于通信领域。

背景技术：

电脑鼠走迷宫竞赛计分系统是一款用于电脑鼠走迷宫竞赛的自动计分系统，用于辅助裁判对选手的竞赛情况计分。其所述系统包含一个放置于迷宫起点处的起点模块、一个放置于迷宫中心的终点模块、一个监测起点信号和终点信号的信号接收装置以及一款处理起点信号和终点信号的上位机计分软件。

电脑鼠从规定的迷宫起点处出发，当离开起点时，起点模块检测到起点信号并发送给信号接收装置，信号接收装置进行数据转换后发送给上位机计分软件。当电脑鼠到达终点时，终点模块检测到终点信号并发送给信号接收装置，信号接收装置进行数据转换后发送给上位机计分软件。上位机计分软件通过判断信号类型决定启动定时器或关闭定时器以计算电脑鼠走迷宫的搜索时间和运行时间，并按照竞赛规则计算电脑鼠走迷宫的竞赛成绩，最后将成绩显示给评委和观众。因此电脑鼠走迷宫竞赛计分系统对选手的竞赛成绩判定至关重要。

现有的计分系统是通过起点模块和终点模块中的超声波测距模块实现起点信号和终点信号的检测。其原理是：将超声波测距模块放置在迷宫挡板一侧，超声波测距模块测量前方障碍物与超声波探头的距离，当电脑鼠经过，此时测得的距离小于设定值，经控制器判断后，发送起点信号或终点信号。

这种检测方式存在一定缺陷，具体表现为：由于超声波测距模块的测距耗时长，响应速度慢，当电脑鼠高速冲刺时，容易造成起点信号和终点信号的漏检测，导致计分失败。超声波测距模块的探测角度大，容易探测到迷宫的底板，此时测得的距离小于设定值，造成误检测，进而导致计分失败。

针对相关技术中的上述问题，目前还未有提出任何有效解决方案。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明提出一种激光对射式电脑鼠走迷宫竞赛计分系统，能够实现对电脑鼠走迷宫竞赛快速准确的计分。

本发明提供了一种激光对射式电脑鼠走迷宫竞赛计分系统，所述系统包括起点信号检测装置、终点信号检测装置、信号接收装置和上位机计分软件。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述起点信号检测装置包括相对放置在迷宫起点道路两侧的起点光照度检测模块和起点激光发射模块；所述终点信号检测装置包括相对放置在迷宫起点道路两侧的终点光照度检测模块和终点激光发射模块。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述起点光照度检测模块包括：起点光照度传感模组，适于测量所述起点激光发射模块发射的激光光束对射到所述起点光照度传感模组上的光照度；起点控制模组，与所述起点光照度传感模组连接，根据光照度变化判断是否发出起点信号；起点无线通信模组，与所述起点控制模组连接，适于发送起点信号；第一电源电路，为所述起点光照度检测模块中的用电元器件提供电力能源。

所述起点激光发射模块包括：起点激光发射头，适于发射激光光束照射对面所述起点光照度传感模组；第二电源电路，连接所述起点激光发射头并为其提供电力能源。

所述终点光照度检测模块包括：终点光照度传感模组，适于测量所述终点激光发射模块发射的激光光束对射到所述终点光照度传感模组上的光照度；终点控制模组，与所述终点光照度传感模组连接，根据光照度变化判断是否发出终点信号；终点无线通信模组，与所述终点控制模组连接，适于发送终点信号；第三电源电路，为所述终点光照度检测模块中的用电元器件提供电力能源。

所述终点激光发射模块包括：终点激光发射头，适于发射激光光束照射对面所述终点光照度传感模组；第四电源电路，连接所述终点激光发射头并为其提供电力能源。

进一步地，上述方法还具有以下特点，所述起点无线通信模组和所述终点无线通信模组均为lora无线通信模组。

进一步地，上述方法还具有以下特点，所述信号接收装置包括：接收无线通信模组，用于接收所述起点光照度检测模块和所述终点光照度检测模块发送的信号；信号转换电路，与所述接收无线通信模组连接，适于将所述接收无线通信模组接收的ttl电平信号转换为usb电平信号；usb接口，与所述信号转换电路连接。

进一步地，上述方法还具有以下特点，所述接收无线通信模组为lora无线通信模组；所述usb接口为b型usb接口母座。

进一步地，上述方法还具有以下特点，所述上位机计分软件通过所述usb接口与所述信号接收装置相连接。

进一步地，上述方法还具有以下特点，所述起点信号检测装置包括放置在迷宫起点处迷宫挡板两侧的起点光照度检测模块和起点激光发射模块；

所述终点信号检测装置包括放置在迷宫终点处迷宫挡板两侧的终点光照度检测模块和终点激光发射模块。

进一步的地，上述方法还具有以下特点，所述起点光照度检测模块包括：起点光照度传感模组，适于测量所述起点激光发射模块对射到所述起点光照度传感模组上的光照度；起点控制模组，与所述起点光照度传感模组连接，根据光照度变化判断是否发出起点信号；起点无线通信模组，与所述起点控制模组连接，适于发送起点信号；第一电源电路，为所述起点光照度检测模块中的用电元器件提供电力能源。

所述起点激光发射模块包括：起点激光发射头，适于发射激光照射对面所述起点光照度传感模组；第二电源电路，连接所述起点激光发射头并为其提供电力能源。

所述终点光照度检测模块包括：终点光照度传感模组，适于测量所述终点激光发射模块对射到所述终点光照度传感模组上的光照度；终点控制模组，与所述终点光照度传感模组连接，根据光照度变化判断是否发出终点信号；终点无线通信模组，与所述终点控制模组连接，适于发送终点信号；第三电源电路，为所述终点光照度检测模块中的用电元器件提供电力能源。

所述终点激光发射模块包括：终点激光发射头，适于发射激光照射对面所述终点光照度传感模组；第四电源电路，连接所述终点激光发射头并为其提供电力能源。

进一步的地，上述方法还具有以下特点，所述起点无线通信模组和所述终点无线通信模组均为lora无线通信模组。

进一步的地，上述方法还具有以下特点，所述信号接收装置包括：接收无线通信模组，用于接收所述起点光照度检测模块和所述终点光照度检测模块发送的信号；信号转换电路，与所述接收无线通信模组连接，适于将所述接收无线通信模组接收的ttl电平信号转换为usb电平信号；usb接口，与所述信号转换电路连接。

进一步的地，上述方法还具有以下特点，所述接收无线通信模组为lora无线通信模组；所述usb接口为b型usb接口母座。

进一步的地，上述方法还具有以下特点，所述上位机计分软件通过所述usb接口与所述信号接收装置相连接。

本发明利用光照度变化原理检测起点信号和终点信号，有以下优点：

第一，光照度检测模块检测速度快，避免了对起点信号和终点信号漏检测，提高了电脑鼠走迷宫竞赛计分系统计分响应速度。

第二，激光发射模块射出的激光光束方向性高，避免光束散射产生的干扰，从而提高了计分系统的准确性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够通俗易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚的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为本发明实施例中激光对射式电脑鼠走迷宫竞赛计分系统的结构示例图；

图2a为本发明实施例中起点光照度检测模块的结构示例图；

图2b为本发明实施例中起点激光发射模块的结构示例图；

图3a为本发明实施例中终点光照度检测模块的结构示例图；

图3b为本发明实施例中终点激光发射模块的结构示例图；

图4为本发明实施例中信号接收装置的结构示例图；

图5为本发明实施例中激光对射式电脑鼠走迷宫竞赛计分系统模型示例图；

图6为本发明实施例中激光对射式电脑鼠走迷宫竞赛计分系统工作流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围传达给本领域的技术人员。

图1为本发明实施例中激光对射式电脑鼠走迷宫竞赛计分系统的结构示例图。如图1所示，在本发明实施例中，激光对射式电脑鼠走迷宫竞赛计分系统包括放置于迷宫起点处的起点信号检测装置100、放置于迷宫终点处的终点信号检测装置200、与起点信号检测装置100和终点信号检测装置200无线连接的信号接收装置300以及与信号接收装置300连接的上位机计分软件400。

图1中，起点信号检测装置100包括起点光照度检测模块110和起点激光发射模块120。起点光照度检测模块110和起点激光发射模块120相对放置在迷宫起点道路的两侧。起点信号检测装置100的工作原理是：起点激光发射模块120发射激光光束照射到对面挡板处的起点光照度检测模块110，起点光照度检测模块110连续检测光照度，当电脑鼠经过并遮挡到激光光束时，起点光照度检测模块110检测到光照度小于预定值，起点信号检测装置100向到信号接收装置300发送起点信号。

图1中，终点信号检测装置200包括终点光照度检测模块210和终点激光发射模块220。终点光照度检测模块210和终点激光发射模块220相对放置在迷宫终点道路的两侧。终点信号检测装置200的工作原理与起点信号检测装置100相同，所不同的是，终点信号检测装置200发出的是终点信号。

综上所述，利用光照度变化原理检测出发信号和到达信号，起点信号检测装置100和终点信号检测装置200检测速度快，避免了起点信号和终点信号漏检测，提高了电脑鼠走迷宫竞赛计分系统的响应速度。激光发射模块射出的激光光束方向性高、避免光束散射产生的干扰，从而提高了计分系统的准确性。

图2a和图3a为光照度检测模块的结构示例图，如图2a和图3a所示，在本发明实施例中，起点光照度检测模块110包括起点控制模组111、与该起点控制模组111相连的起点光照度传感模组112、与该起点控制模组111相连的起点无线通信模组113以及为起点光照度检测模块110中用电元器件供能的第一电源电路114。终点光照度检测模块210包括终点控制模组211、与该终点控制模组211相连的终点光照度传感模组212、与该终点控制模组211相连的终点无线通信模组213以及为终点光照度检测模块210中用电元器件供能的第三电源电路214。

其中，所述起点无线通信模组113和所述终点无线通信模组213均为lora无线通信模组，用于无线发送起点信号和终点信号。

图2b和图3b为本发明激光发射模块的结构示例图。如图2b和图3b所示，在本发明实例中，起点激光发射模块120包括起点激光发射头121和为起点激光发射头121供能的第二电源电路122。终点激光发射模块220可以包括终点激光发射头221和为终点激光发射头221供能的第四电源电路222。

在一个具体应用中，第一电源电路114可以包括一块第一电池以及与第一电池相连的第一电源管理芯片。

第二电源电路122可以包括一块第二电池以及与第二电池相连的第二电源管理芯片。

第三电源电路214可以包括一块第三电池以及与第三电池相连的第三电源管理芯片。

第四电源电路222可以包括一块第四电池以及与第四电池相连的第四电源管理芯片。

图4为本发明实施例中信号接收装置300的结构示例图，如图4所示，在本发明实例中，信号接收装置300包括接收无线通信模组310、与接收无线通信模组310连接的信号转换电路320以及与信号转换电路320连接的usb接口330。

其中，所述接收无线通信模组310为lora无线通信模组，用于接收起点无线通信模组113发出的起点信号和终点无线通信模组213发出的终点信号。usb接口330为b型usb接口母座。

在本发明实施例中，上位机400与信号接收装置300通过usb接口330连接。

下面通过具体应用实例对本发明实施例中的激光对射式计分系统做出进一步详细说明。

图5为本发明实施例中激光对射式电脑鼠走迷宫竞赛计分系统模型示例图。

如图5所示，在本例中，激光对射式电脑鼠走迷宫竞赛计分系统包括起点信号检测装置、终点信号检测装置、信号接收装置和上位机计分软件。起点信号检测装置包括起点光照度检测模块和起点激光发射模块。终点信号检测装置包括终点光照度检测模块和终点激光发射模块。起点光照度检测模块和终点光照度检测模块的结构相同。起点激光发射模块和终点激光发射模块结构相同。信号接收装置通过usb接口与上位机中的上位机计分软件连接。图5中，光照度检测模块、激光发射模块和信号接收装置的内部结构参见其箭头所指部分。

参见图5，起点光照度检测模块和终点光照度检测模块以pcb板11为主体，安装在8mm厚的迷宫挡板内，其中pcb板11呈矩形，长10cm、宽4.8cm。pcb板11由一节电压为+3.7v的锂电池10、电源管理芯片6、蜂鸣器7、usb充电接口9和开关8构成光照度检测模块电源电路。电源管理芯片6将锂电池10的+3.7v电压转换为+5v电压给控制模组1、光照度传感模组2、lora无线通信模组3、蓝色led灯4和红色led灯5供电，使光照度检测模块处于工作状态。当锂电池10的电压降低到+3.4v后，电源管理芯片驱动蜂鸣器7工作，实现欠压报警。通过usb充电接口9和电源管理芯片6为锂电池10充电，使光照度检测模块处于充电状态。通过拨动开关8控制光照度检测装置处于工作状态还是充电状态。

起点激光发射模块和终点激光发射模块以pcb板13为主体，同样安装在8mm厚的迷宫板内，其pcb板13为长5cm、宽4.8cm的矩形。由一节电压为+3.7v的锂电池19、电源管理芯片14、蜂鸣器18、usb充电接口16和开关17构成激光发射模块电源电路。工作原理与光照度检测模块电源电路相同，所不同的是激光发射模块电源电路通过供电接口15为激光发射头12供电。

激光发射头12安装在激光发射模块挡板下方的直径6mm的圆形开孔，光照度检测模块2通过光照度检测模块挡板下方的直径6mm的圆形开孔露出，激光发射头12和光照度检测模块2在挡板的相对位置相同，激光发射模块挡板和光照度检测模块挡板放置在迷宫道路两侧，保证激光发射头12射出的激光光束直射到对面的光照度传感模组2上。光照度检测模块2测量间隔为16ms，并通过iic协议与控制模组1连接并发送当前的光照度数据。蓝色led灯4和红色led灯5通过光照度检测模块挡板上方的直径6mm的圆形开孔露出，蓝色led灯4亮表示电脑鼠未经过起点或终点，红色led灯5亮表示电脑鼠经过起点或终点。

当电脑鼠经过起点或终点时，电脑鼠遮挡激光发射头12射出的激光光束，引起对面光照度检测模块挡板中光照度传感模组2上的光照度下降，当控制模组1接收到光照度传感模组2发送的光照度数据低于设定值时，控制模组1通过lora无线通信模组向信号接收装置发送起点信号或终点信号，触发上位机积分软件进行计分，同时驱动红色led灯5亮。

当电脑鼠未经过，激光发射头射出的激光光束无阻挡的照射到光照度传感模组2上，控制模组1接收到光照度传感模组2发送的光照度数据高于设定值，驱动蓝色led灯4亮。

信号接收装置用于接收起点信号和终点信号，其内部结构以pcb板24为主体，包括lora无线通信模组23、信号转换电路24、usb接口22、红色指示灯19和蓝色指示灯20。usb接口连接上位机计分软件的同时并从上位机获得+5v电压为信号转换电路24和lora无线通信模组23供电，红色指示灯19亮代表上电成功，信号接收装置处于工作状态。

lora无线通信模组的波特率、数据位、校验位、停止位、地址、通道等信息需配置一致。此外lora无线通信模组23连接外置天线18，以增强天线信号，便于信号接收装置的移动。

当lora无线通信模组23接收到lora无线通信模组3发送的起点信号或终点信号时的数据时，蓝色指示灯20亮起，通过信号转换电路21将接收的数据转换为usb协议数据并通过usb接口22传递给上位机计分软件，触发计分。

图6所示激光对射式电脑鼠走迷宫竞赛计分系统的工作流程是：

步骤501，安装调试系统装置。

起点信号检测装置安装在迷宫的起点位置，起点激光发射模块和起点光照度检测模块分别放置在迷宫起点道路两侧，调整起点激光发射头，使其射出的激光光束照射到对面的起点光照度传感模组上。终点信号检测装置安装在迷宫的起点位置，终点激光发射模块和终点光照度检测模块分别放置在迷宫终点道路两侧，调整终点激光发射头，使其射出的激光光束照射到对面的终点光照度传感模组上。信号接收装置通过usb接口与电脑相连，红色指示灯亮起，表示供电正常，信号接收装置工作。

步骤502，配置上位机计分软件通讯参数、录入竞赛信息。

打开上位机计分软件，配置通讯串口的参数，实现与信号接收装置的数据传输。录入竞赛相关信息。

步骤503，起点处检测到电脑鼠。

步骤504，起点信号检测装置向信号接收装置发送起点信号。

当电脑鼠从起点出发，遮挡到起点激光发射头射出的激光光束，使起点光照度传感模组检测的光照度小于预定值，此时起点光照度检测装置通过起点无线通信模组向信号接收装置发送起点信号，并驱动红色led灯亮起。信号接收装置将起点信号转化经过usb接口传输给上位机计分软件。

步骤505，终点检测到电脑鼠。

步骤506，终点信号检测装置向信号接收装置发送到发信号。

当电脑鼠到达终点时，同样使终点光照度传感模组检测的光照度小于预定值，终点光照度检测装置通过终点无线通信模组向信号接收装置发送终点信号，并驱动红色led灯亮起。信号接收装置将终点信号转化经过usb接口传输给上位机计分软件。

步骤507，上位机计分软件实时显示竞赛成绩和排名。

上位机计分软件根据起点信号和终点信号的间隔来计算迷宫时间和运行时间，最后算出竞赛成绩和排名，并将成绩和排名直观显示。

本发明实施例的激光对射式电脑鼠走迷宫竞赛计分系统利用光照度变化原理检测出发信号和到达信号，光照度检测模块检测速度快，避免了起点信号和终点信号漏检测，提高了电脑鼠走迷宫竞赛计分系统计分响应速度。激光发射模块射出的激光光束方向性高，避免光束散射产生的干扰，从而提高了计分系统的准确性。

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。