射擊模擬訓(xùn)練器激光靶設(shè)計(jì)

1、概述

模擬訓(xùn)練器激光靶是接收射擊訓(xùn)練手槍發(fā)出的激光束，訓(xùn)練槍由真實(shí)手槍改造而成，子彈為空爆彈，即沒(méi)有子彈頭。射擊過(guò)程膛內(nèi)有壓力，手槍有后坐力，因此和實(shí)彈射擊沒(méi)有不同的感覺(jué)，能夠達(dá)到預(yù)期的訓(xùn)練效果。手槍的不同之處是槍內(nèi)加入一組小型紐扣電池和一個(gè)微型激光發(fā)生器，并利用膛內(nèi)壓力使激光器工作，其工作時(shí)間由膛內(nèi)壓力控制．激光靶由光敏二極管，模擬電路，數(shù)字電路，單片機(jī)和個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成，激光靶接收到激光信號(hào)后，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理，由單片機(jī)以串口通訊方式將信息發(fā)送給個(gè)人計(jì)算機(jī)，此時(shí)個(gè)人計(jì)算機(jī)顯示胸靶圖像，彈著點(diǎn)顏色不同與其它部分，并語(yǔ)音報(bào)靶，同時(shí)系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在監(jiān)控室可以實(shí)時(shí)的觀看并統(tǒng)計(jì)各個(gè)激光靶的射擊訓(xùn)練情況，及對(duì)訓(xùn)練效果進(jìn)行評(píng)估．

2、硬件電路

2.1 激光信號(hào)采集處理電路

訓(xùn)練槍激光器發(fā)出的激光束波長(zhǎng)為622～1500nm，激光靶采用光敏二極管作為傳感器，而太陽(yáng)光含有該波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，特別是當(dāng)陽(yáng)光強(qiáng)烈時(shí)激光槍信號(hào)更顯微弱．設(shè)計(jì)中采用完全補(bǔ)償方案，即單獨(dú)使用一個(gè)光敏二極管感應(yīng)太陽(yáng)光，再疊加微小電壓作為基準(zhǔn)電壓，當(dāng)激光打到靶面光敏二極管時(shí)，其輸出高于基準(zhǔn)電壓，否則其輸出低于基準(zhǔn)電壓，設(shè)計(jì)中采用CD4053將電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為開(kāi)關(guān)信號(hào)．

由于激光器的工作時(shí)間較短，加之射擊時(shí)的抖動(dòng)，因此必須對(duì)CD4053的輸出信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制，以保證單片機(jī)讀到有效的激光信號(hào)脈沖．激光信號(hào)采集處理電路如圖１所示．

2.2 計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)通訊電路

8031單片機(jī)將采集到的數(shù)據(jù)處理完成后，將中靶位置信息通過(guò)RS232串口傳送給個(gè)人計(jì)算機(jī)，由于單片機(jī)供電沒(méi)有負(fù)電源，采用如圖2所示的電路實(shí)現(xiàn)8031單片機(jī)與個(gè)人計(jì)算機(jī)的通信．

圖１中V1和V2分別為激光接收電路電壓和基準(zhǔn)電壓

2.3 數(shù)字信號(hào)編碼采集電路

我們將激光靶的764 個(gè)光敏二極管分為64塊，采用８位二進(jìn)制編碼處理，并將其組成8×8矩陣式鍵盤(pán)機(jī)構(gòu)，使用8279完成對(duì)靶面位置的不斷掃描，自動(dòng)消抖，自動(dòng)識(shí)別出位置并給出編碼．采用8031單片機(jī)完成對(duì)8279的初始化和控制，以及數(shù)據(jù)的采集和處理，數(shù)字信號(hào)編碼采集電路如圖3所示

圖３數(shù)字信號(hào)編碼采集電路

3、單片機(jī)軟件流程

單片機(jī)程序設(shè)計(jì)主要包括主程序，中斷服務(wù)程序和數(shù)據(jù)傳送子程序，其基本工作方式采用中斷方式。單片機(jī)用8031CPU，它與PC機(jī)數(shù)據(jù)傳送采用RS232串口通訊。單片機(jī)程序流程圖如圖４所示。

4、PC機(jī)軟件設(shè)計(jì)

4.1 設(shè)計(jì)思想

軟件使用VC++6.0設(shè)計(jì)，通過(guò)RS232串行接口接收下位機(jī)發(fā)來(lái)信息，然后顯示并報(bào)環(huán)，同時(shí)記錄做統(tǒng)計(jì)處理，產(chǎn)生報(bào)表。串行通訊采用MSCOMM32.OCX控件實(shí)現(xiàn)。

由于需要同時(shí)對(duì)對(duì)臺(tái)下位機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，軟件采用多文檔模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，硬件采用多串口卡PCL-858實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1