基于单片机控制的自动报靶系统
基于单片机控制的自动报靶系统设计
1 引言1.1 课题研究背景及发展方向在军队射击训练和各种体育射击比赛中,示靶、检靶、报靶和成绩的记录统计,是训练和比赛过程中的主要保障工作。
目前,这些保障工作大部分还是依靠人工来完成的。
人工报靶有着工作量大、效率低、安全性差的特点。
想要提高射击比赛或训练中报靶的效率,最主要是要解决自动报靶的问题[1]。
因此,设计制作并采用安全有效的自动报靶系统具有重要的现实意义也是迫切的现实需求。
当今较为先进的报靶系统包括光电坐标靶、图像处理坐标靶、CCD线阵靶、声电坐标靶、光纤编码坐标靶刚、双电极短路坐标靶等[2][3]。
但以上这些方法也存在着各自的不足:有的技术过于复杂、有的不能用于野外实弹射击报靶、有的成本过高、有的着弹实报率较低、不适用于连发射击训练等缺点。
目前应用较多的还有红外光电定位测试、基于图像处理模板匹配法、基于声电坐标定位法、基于光纤编码定位法、广义Hough变换法(基于图像处理)、面阵CCD 精度靶等报靶系统,都是较有效的测试方法[3]。
近年来发展起来一种新型智能自动报靶系统,与传统的实弹射击准备工序繁琐且隐藏着极大的安全隐患比较,利用这种报靶系统开展的训练将会更安全高效。
这一智能自动报靶系统由主机、从机、靶面传感器三部分构成。
具有可对射击过程全程监控,并作数据处理、自动统计以及查询成绩等功能,还可对射手存在的问题作出分析,极大地提高了训练效率[4]。
可以预见,这种新型智能自动报靶系统将会在不远的将来取代传统自动报靶系统并向更加智能化、自动化、数字化方向发展,它将可能成为未来研制报靶系统的新趋势。
1.2 基于激光坐标定位法实现的自动报靶系统简介激光坐标定位法在一些资料中也称为光电坐标定位法,光电靶是由X、Y两个方向上的激光网络构成,如图l 所示。
图1.1 光电靶将普通靶纸置于激光网络之前并与之同轴,当子弹打破靶纸,并穿越激光网络时,会阻断相应位置处X和Y两个方向上的各一路激光,从而使接收装置(光敏管)开关状态发生变化[5][6]。
基于单片机的程控起爆模拟系统设计
2007年第26卷第1期 Advanced Manufacture and Management 2007, Vol. 26, No. 1·39·文章编号:1006-1576(2007)01-0039-01基于单片机的程控起爆模拟系统设计仲伟君,崔平,齐杏林(军械工程学院 弹药工程系,河北 石家庄 050003)摘要:基于16位MCS -96单片机的靶场试验程控起爆战场环境模拟系统,由起爆控制装置、无线通讯电台、电源、导线及附件等组成。
系统采用锂蓄电池及内置电池供电,选择无线电指令通讯电台或微波指令发射/接收机。
显示采用LCD 液晶,并将键盘设定为“单键单功能”,同时加入按键抖动影响的消抖电路。
该系统能按要求自动控制多个炸点以一定次序、不同时间间隔起爆。
关键词:程控起爆系统;MCS -96单片机;起爆控制;战场环境模拟 中图分类号:TJ415; TP391.9 文献标识码:ADesign of Programmable Detonation Simulation System Based on Single-ChipZHONG Wei-jun, CUI Ping, QI Xing-lin(Dept. of Ammunition Engineering, Ordnance Engineering College, Shijiazhuang 050003, China)Abstract: The programmable detonation system based on 16-bit single -chip which is used for the simulation of battlefield environment during the shooting range test consists of detonation control device, wireless communication broadcasting station, power supply, lead and accessory. A lithium storage battery and inner batteries supply the power for the system. A wireless broadcasting station for instruction communication or a transmitter-receiver for microwave instructions is used. LCD achieves the display. A single keyboard has “single key single function”. Some circuit to eliminate the quiver effect of keyboard is designed. This system can automatically control several exploding points to explode according to a certain sequence and different intervals.Keywords: Programmable detonation system; MCS-96 single-chip; Detonation control; Simulation of battlefield environment0 引言为检验武器装备抗战场干扰能力,在靶场试验中,需模拟真实的战场环境。
基于PIC单片机的电子靶控制系统设计
基于PIC单片机的电子靶控制系统设计
李太亮;张跃明;张乃龙
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2010(026)029
【摘要】为了提高射击运动员的训练效率和质量,开发了电子靶控制系统.通过对电子靶控制系统组成和功能的分析,给出了控制系统的硬件设计和软件设计.首先根据电子靶的功能要求对电子靶的控制结构进行设计.控制系统以PIC单片机为核心,PIC单片机与信号处理电路电路、显示驱动电路协调工作,实现对电子靶实时控制与显示.从实践中表明,系统运行良好,电子靶能够及时准确捕获射击情况并显示设计质量.
【总页数】3页(P96-97,95)
【作者】李太亮;张跃明;张乃龙
【作者单位】100124,北京工业大学;100124,北京工业大学;100124,北京工业大学【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.基于PIC系列单片机的迫弹电子时间引信控制系统设计 [J], 崔平;齐杏林
2.基于PIC单片机的无线遥控移动靶控制系统 [J], 陈启明
3.基于PIC16F877单片机的柴油机电子调速系统设计 [J], 何琪
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伟;李林高
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基于STM32单片机的自动报警系统
基于STM32单片机的自动报警系统本文研究的是自动报警系统,该设计可以通过手机短信来控制报警系统的开关。
利用STM32单片机采集人体红外感应器传回来的数据,判断是否有人进入,然后通过摄像头进行拍照,并把数据存在内存卡中,同时通过短信的形式通知用户。
最终实现自动报警。
标签:STM32单片机;人体红外传感器;摄像头;自动报警1 引言近年来,自动报警系统已经被越来越多企业或家庭所应用。
他可以使用户在外就可以实时对所需监控的地方进行实时监控。
他还可以人们通过手机在任何时候任何地点对自动报警系统进行开关。
同时,自动报警系统可以根据用户的需求进行一些调整,是该系统更具有人性化,使人们可以享受科技带来的便捷。
2 自动报警系统的总体设计方案①项目是由STM32单片机最小系统[3]板做主控板,包括电源模块、传感模块、GSM模块[1]、人体红外传感器模块[2]、SD卡[4]、摄像头模块[5]。
传感器有温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器等各种环境监测类传感器。
②通过精密的电子传感器来实时监控室内的环境,如温度、湿度、烟雾、等,会将室内的温湿度、有无烟雾显示在一块12864显示屏上。
当你出门在外时,你想知道家里的一些情况,可以通过手机发送相应指令,自动报警系统会返回一条你所需要的信息给你。
③GSM是本项目的核心,主要包括手机发送指令获取温湿度、烟雾等信息,当房间有他人进入时,自动报警系统会采集进入者的一些图片,然后存入内存卡中,同时通过短信通知用户来实现实时报警。
当家里的温度或者烟雾过高,可能会出现安全隐患时,系统会马上发信息到你的手机,让你实时知道家中的安全状况。
④人体红外通过检测有无他人进入来实现一系列指令。
摄像头、消防应急照明灯、锂电池的配合保证了即使在没电的情况下也能捕捉到盗贼大概的特征,为后续的工作提供一些帮助。
3 硬件电路设计硬件电路分为电源模块、单片机最小系统模块、传感器模块、下面分别介绍下电源模块、传感器模块。
基于51单片机的靶机自动控制系统
·16· 2009 年第 5 期
张明洋:基于 51 单片机的靶机自动控制系统
率 (即 数 据 传 输 的 速 率 ): 单 位 时 间 内 传 输 的 位 信 息量。 在通信过程中采用相同的传输速率,即通信 双方都应采用同样的传输波特率, 这是确保通信 成功的重要条件之一。 系统波特率: 一个码宽为 600 μs,即波特率=1 / 600 μs=1.667 kbps。
图 2 为电源电路原理。 图 2 中,系统电源由交 流 220 V 市电经变压器整流滤波后由三端温压集 成块 7815 稳压后一路直接再经 7812 和 7805 稳压 后,提供系统所需的电源,另一路通过蓄电池进行 充电, 实现直流供电, 以适应室外训练的环境要 求。 电路中设有电池欠压、电压过冲的检测控制电 路,防止电路电压过放、过冲造成蓄电池的损坏。
收稿日期: 2009-07-01 作者简介: 张明洋(1981-),男,福建惠安人,讲师,工程硕士,从事电子与通信、视频处理等方面的研究。
·14· 2009 年第 5 期
张明洋:基于 51 单片机的靶机自动控制系统
RS232 接口
发/收
主 机
显示
键盘
发/收 执行机构
分 Байду номын сангаас 1# 精确检靶
发/收 精确检靶
参考文献:
[1] 张育钊. 射击训练自动控制系统[J]. 华侨大学学报(自 然 科 学 版 ) ,2002(2) :93-97.
[2] 孙 育 才. MCS-51 系 列 单 片 微 型 计 算 机 及 其 应 用 [M]. 南 京 : 东 南 大 学 出 版 社 ,2002.
[3] 杨 子 宁. 光 电 自 动 报 耙 系 统 的 设 计 与 实 现[J]. 科 学 技 术 与 工 程 ,2007 (1 ) :104-106.
基于AVR 单片机的自动对靶喷雾控制系统设计
基于AVR 单片机的自动对靶喷雾控制系统设计吴泽礻韦1,何雄奎2*,肖健1,宋晓光1(1.中国农业大学工学院,北京100083;2.中国农业大学理学院,北京100094)摘要 设计以A T m eg a16单片机为核心的自动对靶控制系统。
该系统利用P C 机作为上位机,控制摄像头定时摄取图像,利用2g -r-b 颜色特征分割该彩色图像,当绿色颜色分量大于预设阀值时,便判定摄像头下有靶标,用P C 机的串口通信系统发送指令到单片机,延迟预设的时间后,控制执行机构进行喷雾,实现自动对靶喷雾,并且可以设定延迟时间,从而实现在不同行走速度下的自动对靶喷雾。
关键词 自动对靶;A VR ;串口通信;颜色分割中图分类号 S126 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2007)22-07017-02D e s ig n o f A u tom a t ic T a rg e t D e te c t in g Sp ray e r C on tro l S y s temB a s ed o n A VR M CU W U Ze -y i e t a l (C o llege o fE n g in ee r in g ,C h in a A g ricu ltu ra l U n ive rsity ,B e ijin g 100083)A b s tra c t T h e au tom a tic ta rge t de tection based on A T m ega 16w as des ign ed.T h e spe cia l M CUrece iv ed th e o rde rs fromPC,w h ich con tro lled d ig ita l cam e ra sh oo t ph o to by a fixed in te rva l .T h enth e i m age s w ere sen t to th e co m pu ter ,an d segm en ted by co lo r fea tu re o f 2g -r -b.T h e ta rg e t w as u nde r th e cam e ra ,w h enth e g reen co lo r com pon en t o f th e i m age w a s lage r th anth e th re sh o ld va l u e th a t w as se t abov e.T h enth e P Ctran s fe rred th e o rde r to th e M CU by se ria l com m un ica tion ,con tro lled actu a to r to sp ray a s th e de la y ti m e de sign ed ,re a lizin g th e au to m a tic ta rg e t de tectin g sp ray.I t w a s ava ilab le to se t de-lay ti m e ,w h ich cou ld rea lize sp ra y in g in au tom a tic targ e t de te ction a t d iffe ren t speeds.K e y w o rd s A u tom a tic ta rge t de tection;A VR ;S er ia l com m u n ica tion;C o lo r segm en ta tion目前,我国农药生产技术处于国际先进水平,而植保机械和农药使用技术严重落后的现状与我国高速发展的农药水平极不相称。
本科毕业设计论文--基于单片机控制的自动报靶系统设计
目录1 引言 (1)1.1 自动报靶国内研究状况 (1)1.1.1 基于图像处理技术的自动报靶系统 (1)1.1.2 基于CCD线阵实现的自动报靶系统 (2)1. 2 各类自动报靶系统利弊分析 (3)1.3 本设计选取方案——激光坐标定位法 (3)2 基于激光坐标定位法的自动报靶系统设计 (5)2.1 光电靶的设计 (6)2.1.1 激光网格的设计 (6)2.1.2 激光发射电路的设计 (7)2.1.3 激光接收电路的设计 (8)2.1.4 数据采集电路的设计 (9)2.2 单片机最小系统 (11)2.2.1 AT89S52单片机简介 (11)2.2.2 单片机最小系统 (12)2.3 无线收发模块 (12)2.3.1 nRF24L01概述 (13)2.3.2 引脚功能及描述 (14)2.3.3 工作模式 (15)2.3.4 工作原理 (15)2.3.5 配置字 (16)2.4 液晶显示模块 (16)2.5 RS232通信模块 (18)2.5.1 RS232通信简介 (18)2.5.2 RS232通信模块 (20)2.6 声音提示模块 (21)3 系统软件设计 (22)3.1 上位机VB程序设计 (22)3.1.2 MSComm控件简介 (22)3.1.2 自动报靶数据管理系统界面介绍 (23)3.2 下位机C语言程序设计 (26)3.2.1 Keil软件简介 (26)3.2.2 靶机系统程序设计 (27)3.2.3 无线收发显示系统程序设计 (31)4 系统软件仿真与调试 (38)4.1 Proteus软件简介 (38)4.2 软件仿真 (38)4.3 系统调试 (38)4.3.1 光电靶供电问题及其解决方案 (39)4.3.2 无线通信模块通信问题及其解决方案 (39)5 总结 (40)附录A系统原理图 (41)附录B打靶模块实物图 (42)附录C无线通信显示模块实物图 (43)参考文献 (44)致谢 (46)1 引言射击是军队常见的训练科目,而报靶是射击的重要环节。
基于单片机设计的打靶系统论文
单片机打靶系统是由AT89C51控制的模拟设计,主要包括键盘模块,流动LED靶模块,显示模块等。控制电路的具体功能与操作方法:运行程序后,数码管显示88, LED模块的16个LED从LED0-LED15(D0-D15)依次对应16个键盘K0-D15。在3-5S内,16个LED逐个点亮,然后,通过按键KEY来“打中”对应的LED。当“打中”的时候,相应的LED号用数码管显示。例如,当LED3(D3)亮的时候,正好按下了K3,表示“打中”,并用数码管显示打中键号,否则表示“未打中”。
本设计是采用单片机作为CPU控制,应用于对LED的逐一点亮和对键盘的扫描,在3-5S内,16个LED领奖逐个点亮,然后,通过按键KEY来“打中”对应的LED。当“打中”的时候,对应LED用数码管显示输出。
1.2 两个设计方案的比较
1.2.1方案一
激光打靶系统主要包括半导体激光枪、光电探测器和信号处理电路,信号处理过程是整个系统的关键。激光打靶的打靶过程,由激光枪发射激光脉冲信号,光电靶接收激光脉冲信号,经过系列信号处理过程最终得到打靶的结果。光电靶由许多块的光电探测器组成,每块不同位置的光电探测器对应不同编号,从打靶的实际情况出发,确定了相应的编号规则。打靶的成绩由激光所击中的光电探测器的编号来判定。
第一章
1.1打靶系统问题的提出
在日常生活中,单片机的应用相当广泛,纵观我们现在生活的各个领域,从导弹的导航装置,到飞机上各种仪表的控制,从计算机的网络通讯与数据传输,到工业自动化过程的实时控制和数据 处理,以及我们生活中广泛使用的各种智能IC 卡、电子宠物等,这些都离不开单片机。以前没有单片机时,这些东西也能做,但是只能使用复杂的模拟电路,然而这样做出来的产品不仅体积大,而且成本高,并且由于长期使用,元器件不断老化,控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后,我们就将控制这些东西变为智能化了,我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路,核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了,成本也降低了,长期使用也不会担心精度达不到了。所以,它的魔力不仅是在现在,在将来将会有更多的人来接受它、使用它。
基于单片机激光打靶语音播报系统的设计与实现
基于单片机激光打靶语音播报系统的设计与实现【原创实用版】目录一、引言二、单片机激光打靶语音播报系统的设计原理1.系统构成2.工作原理三、系统的硬件设计1.单片机及其外围电路设计2.激光打靶模块设计3.语音播报模块设计四、系统的软件设计1.系统软件设计总体思路2.单片机程序设计3.语音播报程序设计五、系统测试与分析1.系统功能测试2.系统性能测试3.系统存在问题及改进措施六、总结与展望正文一、引言随着科技的发展,激光技术在军事、体育等领域的运用越来越广泛。
激光打靶作为其中的一项应用,具有重要的实际意义。
为了提高激光打靶的效率和准确性,本文提出了一种基于单片机的激光打靶语音播报系统。
该系统能够在激光打靶过程中实时播报相关信息,为使用者提供便利。
二、单片机激光打靶语音播报系统的设计原理1.系统构成本系统主要由单片机、激光打靶模块和语音播报模块三部分组成。
单片机作为核心控制部分,负责整个系统的运行;激光打靶模块用于实现激光打靶功能;语音播报模块负责实时播报打靶信息。
2.工作原理在激光打靶过程中,单片机根据激光打靶模块传来的信号,判断打靶结果,并通过语音播报模块实时播报。
同时,单片机将打靶信息存储在系统中,便于后期分析和统计。
三、系统的硬件设计1.单片机及其外围电路设计本系统选用单片机作为核心控制部分,外围电路包括电源电路、通信电路、接口电路等。
单片机及其外围电路的设计应满足系统的稳定性、可靠性要求。
2.激光打靶模块设计激光打靶模块主要包括激光发生器、光束调节器、靶子等部分。
激光发生器选用适合的激光器,光束调节器负责调节激光光束,靶子用于激光打靶。
3.语音播报模块设计语音播报模块主要由语音合成芯片、音频放大器、扬声器等组成。
语音合成芯片根据单片机发送的信号合成语音,音频放大器负责放大语音信号,扬声器将语音信号转换为声音。
四、系统的软件设计1.系统软件设计总体思路本系统的软件设计主要包括单片机程序设计、语音播报程序设计两部分。
一种自动报靶的电机控制电路设计与实现
一种自动报靶的电机控制电路设计与实现摘要:本文介绍了基于Atmega32单片机的一种无线自动报靶系统中电机控制电路硬件设计。
主要对系统射击训练靶机控制系统中的大功率电机驱动电路、电机过流检测电路、单片机控制电路和靶到位检测电路的设计进行了论述。
关键词:单片机控制电路过流检测虽然现在市面出现了一些自动报靶的产品,但这些产品的成本高、系统比较复杂,并且占用场地。
因此,我们根据部队实际训练需要,研制出了集轻武器射击训练所需的所有功能于一身的基于A VR单片机的一种无线自动报靶系统,本系统总体由计算机软件系统、无线数据收发模块、靶机和射击目标等组成。
本文主要对射击训练靶机的电机控制系统进行讨论。
1 电机控制电路结构组成本系统的射击训练靶机控制系统采用机电结合方式实现靶的起倒功能,负责为射击目标的隐显提供动力。
采用功率为90 W,转速1500转/分钟的直流电机,通过涡轮蜗杆减速器变速为40转/分钟,在单片机的控制下满足目标隐显顺序、时机、次数、间隔等要求。
电机控制电路结构由大功率电机驱动电路、电机过流检测电路、单片机控制电路和靶到位检测电路组成。
2 大功率电机驱动电路由于训练靶负载重,因此需要采用90 W的大功率直流电机来驱动目标的起倒,对于大功率电机直流驱动一般采用全桥电路,对于全桥电路可以采用三极管或MOS管来驱动,但三极管由于内阻太大,常为几十欧,导致在大功率驱动场合下会大大增加发热量。
而MOS管,由于内阻非常小,对于常用的NMOS管内阻只有几十毫欧,非常适合用于大功率驱动场合。
在实际应用中,全桥直流电机驱动基本电路会出现以下三个问题。
第一,由于MOS管的导通和截止时间相差很大,MOS管的导通到截止时间远长于从截止到导通时间,导致将电机由顺时针转动切换到逆时针转动或者是由逆时针转动切换到顺时针转动时会导致Q1和Q3还处于导通状态,Q2和Q4也处于导通状态,出现这样的后果是:电源+V和地直接短路,会将MOS管给烧毁,一般称作为死区带。
基于80C51单片机的实用报靶系统
基于80C51单片机的实用报靶系统作者:杨影丽陈家强来源:《山东工业技术》2017年第03期摘要:在信息化条件下,轻武器射击训练对时效性的要求越来越高,自动报靶系统应运而生。
但是,市面的自动报靶系统成本高,实用性不够。
笔者通过走访,充分了解需求,采用成本低、稳定性好的80C51单片机,通过对靶板的改造设计、信号传递的实用性分析,设计了成本低、易操作、稳定性好的实用报靶系统。
关键词:单片机;自动报靶;实用DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.03.0200 引言据了解,当前军队在组织小口径轻武器实弹射击过程中,大部分单位使用的依然是人工报靶的方式。
虽然部分单位使用了上级配发的比较先进的自动报靶系统,但是大多弃之不用,主要是不易操作使用和维修使用成本比较高。
人工报靶存在效率低、误差大、人为影响多的问题,使用人工报靶的方式需要大量人员参加保障任务。
当前自动报靶系统也存在系统成本高,对操作人员要求高,不易维修保养等弊端。
1 设计需求通过调研,一线作战和执行任务的单位实弹射击训练时,由于参训人员多,其对报靶的通常需求:一是统计每次射击过程命中的发数;二是统计命中的总环数(总成绩)。
根据其实际需求,设计制作了本实用报靶系统。
2 设计的总体思路及系统的工作原理对靶板进行改造,当子弹击穿靶板时,通过传感器把弹着点位置的信号传递给单片机进行处理,经过运算,统计每个射击过程的发数和环数,经过一个6位数码管显示出来(如图1所示)。
3 主要元件的设计3.1 靶板的设计通过对靶板的改造,实现子弹穿过不同的环数时,传出不同的信号。
首先在靶板中间封装一层导电锡箔(如图2所示)。
其次,在靶板的背面,设计并附上各环的导电锡箔,令其相互分开,环与环之间的间隔根据轻武器的口径确定,略小与子弹的直径(如图3所示)。
3.2 靶板的信号传输从靶板中间夹层的导电锡箔和靶板后侧各环的导电锡箔中各引出一条导线。
其中,中间夹层的导线可直接从底端引出,环形锡箔的导线需要从各环引出。
AVR单片机在无线自动报靶系统中的应用
AVR单片机在无线自动报靶系统中的应用目前,在野外射击训练考核中,大部分还是通过人工报靶的方法,带有很多人为因素(如报靶人员的主观性、情绪等),影响报靶的结果,使得射手不能正确了解自己的成绩,不利于打靶水平的提高。
虽然现在市面上出现了一些自动报靶产品,但这些产品的成本高、系统比较复杂,并且占用场地。
因此,本文根据实际训练需要,研制出了集轻武器射击训练所需的所有功能于一体的、基于AVR 单片机的一种无线自动报靶系统。
该系统包括精确和非精确报靶,射击成绩的自动实时显示、统计和打印,可以满足多种武器和多种射击模式的训练需求,对目标的隐显时机、次数、间隔等均按训练大纲要求由电脑自动控制,既可同时监控多个(25 个)靶位的射击情况,也可单独监控一个靶位的射击情况。
1 系统组成无线自动报靶系统由传感器(特制头靶、胸靶、身靶等)、数据采集、无线传输、数据处理、显示和打印机等构成。
报靶传感器为特制的靶子,其两面各有一层导电橡胶(或其他导电软材料),反面导电橡胶接地线,正面按胸环靶样式用绝缘材料分隔成不同环位和方位区域,不同区域分别引出信号线。
当子弹穿越靶子,射击目标的报靶可以精确到5~10 环(以胸环靶为例),弹着点的显示可以精确到圆周的1/8,即将每一环分为8 个区域,报靶信息即为射击的环数和所处的区域。
图1 为纸上对环和区域的划分情况。
当子弹穿过目标时,在瞬间会连通其中的一个环和一个区域,完成数据采集,单片机由此确定报靶信息,编码后由收发模块调制发出,完成射击成绩的报靶。
子弹击中目标的情况如图2 所示。
2 单片机控制电路设计在本系统中,单片机采用Atmel 公司的AVR 单片机Atmega32。
在如图3 所示的单片机控制电路图中,PB 端口和PC 端口用于。
基于51单片机的靶机自动控制系统
Target automatic control system based on MCS-51作者: 张明洋[1,2]
作者机构: [1]华侨大学信息学院,福建泉州362000;[2]黎明职业大学机电工程系,福建泉州362000
出版物刊名: 宁波职业技术学院学报
页码: 14-17页
主题词: 51单片机;射击训练;自动控制;无线通信
摘要:介绍了基于AT89C51单片机的射击场靶机自动控制系统设计原理、主要电路设计及软件设计等。
该系统采用AT89C51单片机为控制核心,利用无线通信技术实现远距离遥控操作,具有自动示靶、检靶、报靶等功能。
结果表明,该系统体积小,使用方便,运行可靠,抗干扰能力强,性价比较高。
防暴弹投掷自动报靶系统的设计与实现
防暴弹投掷自动报靶系统的设计与实现摘要:本文针对武警部队防暴弹投掷的科目特点做了深入详细的分析,在此基础上设计出一套由STM系列单片机、气压检测模块、无线传输模块、语音播报模块、显示模块、存储模块组成的防暴弹投掷自动报靶考核系统。
通过感知气囊式拼接的地环靶的气压变化,气压传感器能够迅速、准确检测到防暴弹的落点位置,并通过无线模块将数据从感知端传输至控制端,经STM单片机处理后控制显示模块、语音模块、存储模块,显示屏显示落点位置和投掷成绩,并通过语音模块播报环数成绩,存储模块对数据实时存储记录。
本设备能科学、准确、实时地检测投掷考核人员的环数成绩,并且客观、公正地记录训练成绩,有效地指导防暴弹投掷训练以及应用于防暴弹投掷考核,满足信息化建设及训练考核的需求。
关键字:防暴弹投掷;气压传感器;自动报靶;引言防暴弹投掷是武警部队的通用科目,由于受到场地和设备的限制,目前武警部队对于防暴弹投掷报靶依然是以传统的人工报靶为主,但是这种方式主要有两个弊端,一是由于抛出的弹体速度极快且着地反弹会带来跳动,投掷完成后的弹着点并非其真实位置,导致报靶人员无法精准判定落点位置,也存在视力疲乏等人为因素而导致误报和漏报,并且报靶效率很低;二是投掷防暴弹时方向和力度都不容易掌控,弹体很可能偏离地环靶区域,导致保障人员在报靶时被弹体击中,造成不必要的非战斗减员。
因此有必要研发一套针对武警部队防暴弹投掷科目的自动报靶系统,帮助基层解决实际问题。
1系统总体结构设计本设计分为检测端和显示端两个部分,通过无线通信的方式进行连接,整个系统由单片机、压力采集模块、无线通信模块、存储模块、显示模块、语音模块六个部分,系统整体框1.主控模块设计STM32单片机处理能力强,运算速度快,可以进行高速通信、512k的RAM存储和64K的RAM、外设功能几十个,适合大中型系统设计。
STM32F103C8T6单片机是STM32系列单片机中最具有代表性的,在接近13年的应用中,其稳定性是经受过实际考验的,是目前国内使用最多的Cortex-M3内核单片机。
基于嵌入式智能报靶系统的设计
基于嵌入式智能报靶系统的设计摘要:在我军的的军事训练当中,最基本的训练就是射击训练,良好的射击成绩是对一名战士的基本要求,目前我军无论是基层还是院校射击训练主要采用人工报靶的方式,这种传统的报靶方式不仅效率低下、存在安全隐患,而且在训练考核中存在一定的不公平性,不符合我军的训练原则。
因此研发一种高效率、高精度,并且安全性强的自动报靶系统迫在眉睫。
这不仅能够推动科技化军事的发展,而且在体育射击运动中的应用前景也是十分可观的。
为了解决人工报靶的一系列问题,本文提出了一种基于嵌入式的激光光幕自动报靶系统的设计方案,并设计出了实物模型。
该系统由激光发射器和激光接收器构成激光网络进行弹丸信号检测,以STM32为核心的信号处理电路对检测信号进处理,得到弹着点的坐标信息并通过无线通信的方式上传至上位机显示并记录成绩。
该系统成本低、精度高、安全可靠,具有一定发展前景。
关键词:嵌入式,自动报靶,STM32,激光器,弹孔识别,激光幕1 靶面的设计原理靶面结构如图1所示,实心方块一侧表示激光发射器,对面表示激光接收器,实线表示激光光束,靶面就形成了一对一对的激光发射、接收对,将靶面按照一定的间隔分为等距的网格,形成一道光幕。
当子弹穿过由激光束构成的靶面时,将遮断相应数目的激光束,被遮断的激光束对应一端的探测器将会输出电脉冲信号,主控制器根据探测器的信号变化得到相应的信息,从而计算出弹着点的坐标[1]。
图1 下位机系统实物图2 系统的整体设计思路随着高速处理器、嵌入式操作系统为核心的信息处理系统和无线传输系统的应用日益广泛,自动报靶系统逐渐出现在日常的军事训练与体育竞技之中。
现如今利用PC机作为电子控制终端的应用技术己经成为未来科技发展的一大趋势[1]。
本文针对工业活动和人们日常生活中常用的PC机,介绍了一种利用PC上位机来控制的新型光电自动报靶系统。
通过STM32作为自动报靶系统的主控制器驱动靶机的检测模块工作,从而获得上靶信息。
基于单片机激光打靶语音播报系统的设计与实现
基于单片机激光打靶语音播报系统的设计与实现一、引言近年来,随着科技的不断发展,单片机技术广泛应用于各个领域。
激光打靶游戏作为一种受欢迎的娱乐项目,吸引了大量的参与者。
为了增加游戏的趣味性和刺激感,设计一个基于单片机的激光打靶语音播报系统,能够实时播报击中目标的情况,将会极大地提升游戏的乐趣和竞争性。
二、系统设计2.1 系统组成本系统主要由以下几部分组成: - 单片机控制模块:负责接收激光打靶装置的信号,对击中目标进行判断,并控制语音播报模块进行相应的播报。
- 激光打靶装置:发射激光,用于击中靶心。
- 语音播报模块:接收单片机控制模块的指令,根据击中情况进行相应的语音播报。
2.2 系统原理系统的工作原理如下: 1. 激光打靶装置发射激光,激光束照射在目标上。
2. 目标上安装光敏电阻,当激光照射到目标上时,光敏电阻的电阻值会发生变化。
3. 单片机控制模块通过AD转换将光敏电阻的电阻值转换成数字信号,判断目标是否被击中。
4. 如果目标被击中,单片机控制模块会发送指令给语音播报模块,根据击中情况进行相应的语音播报。
三、系统实现3.1 硬件设计硬件设计主要包括激光打靶装置、单片机控制模块和语音播报模块的选型和连接方式。
- 激光打靶装置:选择合适的激光发射器和光敏电阻,并进行合理的安装和布线。
- 单片机控制模块:选择适用的单片机,并通过引脚连接激光打靶装置和语音播报模块。
- 语音播报模块:选择合适的语音模块,并通过引脚连接单片机控制模块。
3.2 软件设计软件设计主要包括单片机控制程序的编写和语音播报程序的编写。
- 单片机控制程序:编写程序实现激光信号的采集和处理,判断目标是否被击中,并发送相应的指令给语音播报模块。
- 语音播报程序:编写程序实现接收单片机控制模块的指令,并根据击中情况进行相应的语音播报。
四、系统测试与优化4.1 系统测试在完成硬件和软件设计后,需要对系统进行全面的测试,确保系统的稳定性和准确性。
以凌阳单片机为控制核心坦克打靶系统设计
XX理工大学实验室开放基金项目结题论文---坦克打靶院系: 自动化工程学院小组成员:班级:指导教师:XX理工大学自动化工程学院坦克打靶摘要坦克打靶系统以凌阳单片机为控制核心,按照预先设置轨迹快速寻迹行进,并同时以光电方式瞄准光靶,实现激光打靶功能。
本文对目标识别与跟踪技术进行了分析,在此基础上结合坦克模拟系统的开发,详细讨论了光敏电阻在特定目标光源的扫描追踪中的具体实现方法、红外光电传感器在智能坦克打靶系统中的应用以及坦克打靶系统的软硬件设计。
本系统通过配置在坦克模型上的红外光电传感器,采用红外传感技术对路面进行识别;在坦克运行过程中,光敏电阻网完成对目标光源的扫描,将光信号转化成电信号,通过几何算法计算出目标光源立体几何坐标,从而实现坦克打靶。
关键字:凌阳单片机,寻迹,坦克打靶,目标识别与跟踪一、方案论证与比较1.1寻迹电机及炮台控制电机选择方案一:直流减速电机。
直流减速电动机有良好的起动特性,易平滑调速,承受过载能力高,功率可达95KW以上,能耗低,减速机效率高达95%以上,振动小。
方案二:步进电机。
有较好的位置精度和运动的重复性,优秀的启停和反转效应,速度正比于脉冲频率,因而有较高的转速范围,缺点是控制不当容易产生共振,难以达到较高的速度。
方案三:伺服电机。
良好的速度控制特性,在整个速度区内可实现平滑控制,几乎无振荡,减速效率可达90%以上,高精确位置控制,适用于无尘间、易暴环境,但是控制较复杂,驱动器参数需要现场调整PID参数整定,需要更多的连线,应用环境要求较高,价格也相对较高。
综合以上三种方案,直流电机可达到的速度高,减速效率高,振动小,运行平稳且价格较低,适合精确寻迹和高速度行进,因此寻迹运用的是直流减速电机;步进电机位置控制精确和运动重复性,比起伺服电机控制更容易,价格相对较低,因此炮塔控制选择步进电机。
1.2电机驱动选择方案一:采用继电器开关对电机进行控制,可以实现电机的正转、反转以及调速,但继电器响应时间慢,使小车运动灵敏度降低,增加了避障的难度。
基于STC89C52RC的PWM控制无线起倒靶控制系统的设计
文章编号:2096-5680(2019)01-0016-05基于STC89C52RC的PWM控制无线起倒靶控制系统的设计姜久超ꎬ苑林松ꎬ曾凡超ꎬ李坤鹏ꎬ张凯宁(河北水利电力学院自动化与通信工程学院ꎬ河北省沧州市重庆路1号㊀061001)摘要:文中采用STC89C52RC单片机㊁无线传输模块ꎬ通过PWM控制方式ꎬ设计了一种起倒靶控制系统ꎮ该控制系统实现了起倒靶的无线起倒控制ꎬ系统所用器件数量少ꎬ控制及操作方便ꎬ整体投资较少ꎬ经测试该系统能满足一般民用射击训练场馆的需求ꎮ关键词:STC89C52RCꎻPWMꎻ无线ꎻ起倒靶中图分类号:TP273㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀DOI:10.16046/j.cnki.issn2096 ̄5680.2019.01.003起倒靶是射击训练的必备设施之一ꎬ在军事㊁体育等领域中有着广泛的应用ꎮ近年来随着社会经济的不断发展与进步ꎬ用于民用项目的射击训练场也逐渐发展壮大ꎬ不仅满足了射击爱好者的需求ꎬ也为体育中的射击项目开展提供训练场馆ꎬ为射击运动的蓬勃发展提供了必要条件ꎮ现在市场中起倒靶的种类很多ꎬ在军事领域中有轻武器㊁重武器㊁战术训练等起倒靶ꎬ在体育训练和比赛中有适应各种场地和各种口径枪支的起到靶ꎬ在影视演出中有模拟射击训练的起倒靶ꎮ这些起倒靶基本上都是用于特定的场合㊁特定的人群ꎬ在一般的射击训练场馆中很难见到踪影ꎮ一方面其价格很高ꎬ另一方面不适应普通射击训练馆里的人群使用ꎬ同时其控制复杂ꎬ显示不直观ꎬ不能激发射击爱好者的兴趣ꎬ达不到射击训练的目的ꎮ为此ꎬ文中基于STC89C52RC单片机ꎬ采用PWM控制方式ꎬ设计了一款实用性强ꎬ工作可靠ꎬ控制方便的起倒靶控制系统ꎮ1㊀系统工作原理1.1㊀PWM控制技术直流电机的调速控制方法有改变电枢电压㊁改变激磁绕组电压㊁改变电枢回路电阻3种ꎬ通过单片机实现的直流电动机调速常用改变电枢电压的方法实现ꎮ要想改变电动机的电枢电压ꎬ采用单片机时主要是通过脉宽可调的方波实现ꎬ即通过对方波的宽度进行控制ꎬ改变加在电动机上的电压ꎬ这种技术就是PWM控制技术ꎮ当通过PWM调制器给电机提供一个具有一定频率的宽度可调的脉冲时ꎬ脉冲宽度越大即占空比越大ꎬ提供给电机的平均电压越大ꎬ电机转速就高ꎻ反之ꎬ脉冲宽度越小ꎬ则占空比越越小ꎬ提供给电机的平均电压越小ꎬ电机转速就低ꎮ同时ꎬ脉冲为高电平的区间ꎬ电动机电枢上有电压ꎬ电动机转子运转ꎬ通过控制脉冲的时间也能实现电动机的转动角度的控制ꎮ如果电动机需要正反运行时ꎬ可以把电动机接在H电路中ꎬ通过控制相对桥臂管子的通断ꎬ改变流过电动机电枢的电流方向ꎬ从而实现电动机转动方向的改变ꎮ1.2㊀系统工作原理起倒靶系统主要由电源㊁控制器㊁传感器㊁无线模块㊁大扭矩电动机㊁起倒靶等几部分组成ꎮ射击训练中ꎬ当有子弹打中起倒靶后ꎬ通过传感器把检测到的信号传送至控制器ꎬ控制器通过分析处理后ꎬ将控制信号送收稿日期:2018 ̄12 ̄17㊀㊀修回日期:2019 ̄01 ̄07基金项目:2017年河北省大学生创新训练项目 自动起倒靶控制器 (201710085)第一作者简介:姜久超(1968 ̄)ꎬ男ꎬ河北辛集人ꎬ河北水利电力学院教授ꎬ研究方向为自动控制ꎮE ̄mail:xuebaojjc@163.com图1㊀起倒靶控制系统组成框图Fig.1Blockdiagramofcontrolsystemcomposition至大扭矩电动机ꎬ控制信号以PWM波控制电动机的运行方式ꎬ当电动机运转时即带动起倒靶动作ꎮ起倒靶动作后ꎬ通过无线模块发送指令到控制器ꎬ控制器再次给电动机发送PWM控制信号ꎬ使动作了的起倒靶恢复原位ꎮ起倒靶的复位也可以通过控制按钮实现ꎬ只要把控制按钮连接至控制器的输入端即可ꎮ另外ꎬ通过控制器也可以加入显示㊁语音等模块ꎬ实现自动报靶和显示击中位置等功能ꎮ起倒靶控制系统组成框图如图1所示ꎮ2㊀系统硬件设计2.1㊀MUC控制器MUC控制器是整个系统的核心ꎬ这里选用型号STC89C52RC单片机ꎮSTC89C52RC是STC公司生产的一种低功耗㊁高性能CMOS8位微控制器ꎬ其具有8k字节系统可编程Flash存储器㊁4kbEEPROM㊁512字节RAM㊁32位I/O口线㊁3个16位定时器/计数器㊁4个外部中断㊁一个7向量4级中断㊁看门狗定时器等功能ꎮ它的工作频率范围0~40MHzꎬ6时钟机器周期和12时钟机器周期可以任意选择ꎬ编程时无需专用仿真器ꎬ可通过串口(RxD/P3.0ꎬTxD/P3.1)直接下载用户程序ꎮ在空闲模式下ꎬCPU停止工作ꎬ允许RAM㊁定时器/计数器㊁串口㊁中断继续工作ꎻ在掉电保护方式下ꎬRAM内容被保存ꎬ振荡器被冻结ꎬ单片机一切工作停止ꎬ直到下一个中断或硬件复位为止ꎮ2.2㊀传感器传感器是检测子弹是否打中靶面的装置ꎬ由于本设计中起倒靶不是穿透靶ꎬ不涉及报靶环节ꎬ所以选用了震动传感器作为信号检测装置ꎮ只要把震动传感器安装于靶杆上ꎬ当子弹击中靶面引起靶杆震动时ꎬ传感器立即向控制器传送一个信号ꎮ选用的震动传感器型号为SW ̄18015ꎬ该传感器输出端可以与单片机直接相连ꎬ输出信号波形好ꎬ驱动能力强ꎬ安装方便ꎮ当没有震动时ꎬ其输出端输出高电平ꎬ检测到有震动时ꎬ输出端立即变为低电平ꎮ图2所示为传感器与单片机的连接电路ꎮ图2㊀传感器与单片机的连接电路Fig.2Connectingcircuitofsensorandsinglechipcomputer71㊀第1期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀姜久超等:基于STC89C52RC的PWM控制无线起倒靶控制系统的设计2.3㊀无线收发模块控制系统无线收发部分由两块nRF24L01组成ꎬ一块作为遥控器ꎬ设置成发射模式ꎬ由射击人携带手动发送控制命令ꎻ另一块设置成接收模式ꎬ与单片机相连接ꎬ接收遥控器送来的信号并传送至单片机ꎮnRF24L01是Nordic公司研发的一款2.4Gb通信芯片ꎬ内置频率合成器㊁功率放大器㊁晶体振荡器㊁调制器等功能模块ꎬ其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置ꎮnRF24L01芯片在通信中有自己的专用协议ꎬ一般情况下2个nRF24L01之间可以通信ꎬ接受或者发送模式可以根据需求设置ꎮnRF24L01是一款20脚芯片ꎬ其功耗低ꎬ传输距离较远ꎬ传输速率最高可达8Mb/sꎬ每次可传输1~32b的数据ꎮnRF24L01内部有若干寄存器ꎬ外部留有SPI接口ꎬ外部单片机通过SPI接口配置此芯片内部的寄存器ꎮnRF24L01的发射㊁接收㊁空闲及掉电4种工作模式可以通过配置寄存器实现ꎬ如表1所示ꎮnRF24L01芯片的外围连接电路如图3所示ꎬ与单片机的连接电路如图4所示ꎮ表1㊀nRF24L01的工作模式Tab.1WorkingmodeofnRF24L01模式PWR ̄UPPWM ̄RXCEFIFO寄存器接收模式111 ̄发射模式101数据在TXFIFO寄存器中发射模式101 ̄0停留在发送模式直到数据传送完待机模式1101TXFIFO为空待机模式21-0无数据传输掉电模式0---图3㊀nRF24L01外围连接电路Fig.3nRF24L01peripheralconnectioncircuit81河㊀北㊀水㊀利㊀电㊀力㊀学㊀院㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2019㊀图4㊀nRF24L01与单片机连接电路Fig.4nRF24L01connectingcircuitwithsinglechipcomputer图5㊀主程序流程图Fig.5Masterprogramflowchart3㊀系统软件设计起倒靶控制系统程序分为主程序㊁无线收发程序和PWM控制子程序ꎮ系统的主程序流程如图5所示ꎮ当系统上电后ꎬ首先系统进行初始化ꎬ然后进入到等待状态ꎮ当系统接收到有子弹击中靶面的信号后ꎬ置显示㊁音响的控制信号为高电平ꎬ驱动显示㊁音响模块工作ꎬ然后调用PWM控制子程序ꎬ驱动电动机运转ꎬ从而带动起倒靶运转ꎮ当电动机停止运行后ꎬ进入等待状态ꎬ等待系统接收到复位信号后ꎬ显示㊁音响㊁电动机等全部复位ꎬ系统复位后ꎬ又重新进入下一个周期ꎮ无线收发程序实现系统的复位ꎬPWM控制子程序实现电动机正反运行ꎮ4㊀系统运行测试起倒靶控制系统的实际测试结果:起落靶时间0.8~1sꎬ行程角度90ʎꎻ无线传输距离最大可控制在2kmꎻ采用蓄电池供电供电时ꎬ工作时间超过48hꎮ同时蓄电池可设计成全浮充工作方式ꎬ足以适用于射击馆内各种距离的射击靶ꎬ能够满足射击训练的要求ꎮ图6所示为可调的PWM波形ꎮ图6㊀PWM波形Fig.6PWMwaveform91㊀第1期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀姜久超等:基于STC89C52RC的PWM控制无线起倒靶控制系统的设计02河㊀北㊀水㊀利㊀电㊀力㊀学㊀院㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2019㊀5㊀结束语系统以MCU控制器为核心ꎬ通过PWM控制实现了起倒靶在子弹击中后迅速躺倒ꎬ效果直观明显ꎬ能提高射击馆中普通人对射击的兴趣ꎮ同时该控制系统所用器件设备数量少㊁控制简单方便ꎬ设备投资很低ꎬ在推广使用中有很大的优势ꎮ该系统在实际应用中ꎬ还可以根据训练场馆的需求ꎬ增加一些其他功能ꎬ使该系统更加完善ꎮ参㊀考㊀文㊀献[1]㊀张玉峰ꎬ玄子玉ꎬ张玲玉.电子技术在起倒靶电控系统中的应用研究[J].佳木斯大学学报(自然科学版)ꎬ2008ꎬ26(2):200 ̄201.[2]㊀仲文祥ꎬ李坤ꎬ胡继明.新型起倒靶控制管理系统设计的实现[J].梧州学院学报ꎬ2008ꎬ18(6):27 ̄33.DesignofPWMControlSystemofWirelessAutomaticTargetBasedonSTC89C52RCJIANGJiu ̄chaoꎬYUANLin ̄songꎬZENGFan ̄chaoꎬLIKun ̄pengꎬZHANGKai ̄ning(HebeiUniversityofWaterResourcesandElectricEngineeringꎬ061001ꎬCangzhouꎬHebeiꎬChina)Abstract:InthispaperꎬbyusingSTC89C52RCSCMandwirelesstransmissionmoduleꎬthroughthePWMcontrolmodeꎬakindofautomatictargetcontrolsystemisdesigned.Thecontrolsystemrealizesthewirelessliftingandreversingcontrolofthetargetꎬwhichiseasytocontrolandoperate.Itrequiresfewernumberofdevicesandlessinvestmentꎬwhichcanmeettherequirementsofgeneralcivilianshootingtrainingvenuesafterthetest.Keywords:STC89C52RCꎻPWMꎻwirelessꎻautomatictarget(责任编辑:张铁壁)。