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基于CAN總線的模擬射擊訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2009-08-19 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1 引 言

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/188736.htm

  在軍隊(duì)的訓(xùn)練項(xiàng)目中CONTROL ENGINEERING China版權(quán)所有,野戰(zhàn)的射擊姿勢(shì)訓(xùn)練是一個(gè)重要的部分。要求學(xué)員對(duì)在復(fù)雜環(huán)境中突然出現(xiàn)的目標(biāo),能夠根據(jù)距離遠(yuǎn)近和目標(biāo)大小等特點(diǎn)迅速作出判斷

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,并采用正確姿勢(shì)擊中目標(biāo)。這樣的項(xiàng)目若進(jìn)行實(shí)彈訓(xùn)練,則對(duì)環(huán)境要求高,比較難以找到封閉的訓(xùn)練場(chǎng)地;進(jìn)行小組配合訓(xùn)練時(shí),人員危險(xiǎn)較大;而且,需要人工統(tǒng)計(jì)打靶結(jié)果,不利于橫縱向比較和訓(xùn)練效果分析。

  為此,本文設(shè)計(jì)了基于紅外接收管和激光發(fā)射器的激光靶訓(xùn)練系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中,以靶面上安裝紅外光敏接收元件的光電靶代替?zhèn)鹘y(tǒng)的靶子,將紅外激發(fā)射光器安裝在步槍頭部,激光發(fā)射開關(guān)安裝在槍機(jī)上,扳動(dòng)槍機(jī)則發(fā)射一次激光脈沖代替子彈,此激光脈沖擊中光電靶時(shí)將被靶上由單片機(jī)構(gòu)成的檢測(cè)器檢測(cè)到,單片機(jī)計(jì)算出擊中的行列坐標(biāo),通過現(xiàn)場(chǎng)發(fā)送到監(jiān)控計(jì)算機(jī),在計(jì)算機(jī)上顯示打靶成績(jī),并對(duì)訓(xùn)練結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和管理,從而構(gòu)成了完整的系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)功能與硬件設(shè)計(jì)

  激光訓(xùn)練系統(tǒng)主要由監(jiān)控計(jì)算機(jī)或筆記本電腦、通訊模塊和光電靶3大部分構(gòu)成,其中計(jì)算機(jī)放置在訓(xùn)練場(chǎng)地起點(diǎn)

或中心,由訓(xùn)練的指揮人員操作和控制;光電靶已經(jīng)按與實(shí)際尺寸的70%比例縮小,光電靶按訓(xùn)練要求在訓(xùn)練場(chǎng)地隨機(jī)布置,距射擊者行進(jìn)路線前方或兩側(cè)40至100米范圍內(nèi),裝在傳統(tǒng)的起倒靶支架上,由起倒靶支架控制。系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

基于CAN總線的模擬射擊訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖


  計(jì)算機(jī)為主控制單元,監(jiān)測(cè)著100m范圍內(nèi)的射擊情況

CONTROL ENGINEERING China版權(quán)所有
,采用通訊與光電靶上的智能單元進(jìn)行通訊。其中的應(yīng)用程序由VB編寫,因?yàn)閂B作為一種可視化編程語言具有簡(jiǎn)單易學(xué)、功能強(qiáng)大等特點(diǎn),可以在短時(shí)間內(nèi)開發(fā)出易于操作、界面友好的應(yīng)用程序,而且VB有專用的通訊控件,可以可靠的實(shí)現(xiàn)通訊功能。

  通訊模塊負(fù)責(zé)幫助計(jì)算機(jī)進(jìn)行的通訊。

  光電靶由通訊板和檢測(cè)板2大部分組成。由于實(shí)際訓(xùn)練中要求目標(biāo)的大小和形狀都有不同,就使得靶子的形狀不一致,因此設(shè)計(jì)了幾種標(biāo)準(zhǔn)形狀的檢測(cè)板,根據(jù)每個(gè)光電靶子外形的不同進(jìn)行拼裝,以滿足訓(xùn)練的需要www.cechina.cn,最大的一塊光電靶需要由4塊形狀不同的檢測(cè)板組成。

基于CAN總線的模擬射擊訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖


  檢測(cè)板結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示,檢測(cè)板上正面每隔2cm放置一個(gè)光電二極管,若光電二極管被擊中則導(dǎo)通,單片機(jī)檢測(cè)到被擊中點(diǎn)坐標(biāo)后控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,通過485串行總線發(fā)送到通訊板,由通訊板負(fù)責(zé)統(tǒng)一將整個(gè)光電靶的擊中信息和工作情況傳送給通訊模塊。

  每塊個(gè)光電靶都由多個(gè)檢測(cè)板構(gòu)成,為了提高系統(tǒng)效率,加入一塊通訊板,負(fù)責(zé)整理本光電靶信息,統(tǒng)一與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。通訊板主要就是統(tǒng)計(jì)并計(jì)算本靶的打中點(diǎn)坐標(biāo)送到上位機(jī),接受上位機(jī)的消息后傳給檢測(cè)板,使得同一靶子中多塊檢測(cè)板同步動(dòng)作;其次還有故障檢測(cè)的功能。通訊板與檢測(cè)板之間要求通訊即時(shí)、可靠,用485串行總線進(jìn)行工作。這樣的結(jié)構(gòu)使單個(gè)光電靶工作相對(duì)獨(dú)立,方便以后系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)展。通訊板的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

基于CAN總線的模擬射擊訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖


3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

  3.1 總線的通訊設(shè)計(jì)

  3.1.1 CAN 總線簡(jiǎn)介

  控制器局部網(wǎng)(CAN――Controller Area Network)是一種現(xiàn)場(chǎng)總線,它是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。它以半雙工的方式工作,同一時(shí)間內(nèi)只能有一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息,多個(gè)節(jié)點(diǎn)接受信息,可以實(shí)現(xiàn)全分布式多機(jī)系統(tǒng),提高數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)目煽啃?。在各種現(xiàn)場(chǎng)總線中,它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用靈活方便而在工業(yè)控制和車輛中得到廣泛應(yīng)用。

  CAN總線的信息存取采用廣播式的存取工作方式,信息可以在任何時(shí)候由任何節(jié)點(diǎn)發(fā)送到空閑的總線上,每個(gè)節(jié)點(diǎn)的CAN總線借口必須接受總線上出現(xiàn)的所有信息,因此各接點(diǎn)都設(shè)置由一個(gè)接收寄存器,接收寄存器首先將信息接收,然后根據(jù)接收信息的標(biāo)示符決定是否讀取信息包中的數(shù)據(jù),即判定是否使用這一信息。CAN總線協(xié)議的一個(gè)最大特點(diǎn)就是廢除了傳統(tǒng)的地址編碼,代之以對(duì)通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼。CAN總線面向數(shù)據(jù)而不是面向節(jié)點(diǎn),采用這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在理論上不受限制,假如和減少設(shè)備不影響系統(tǒng)的工作。因此,基于CAN總線的射擊模擬訓(xùn)練系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際要求增加或減少光電靶的數(shù)量。

  CAN總線每幀收發(fā)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度最多為8個(gè)字節(jié),因而不存在占用總線時(shí)間過長(zhǎng)的問題,可以保證通信的實(shí)時(shí)性,通信速率最高可達(dá)1Mb/s(通信距離40m時(shí)),通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km(傳輸速率為5kb/s).通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維。

  3.1.2 CAN總線通訊的實(shí)現(xiàn)

  在本系統(tǒng)中,采用PHILIPS公司的SJA1000芯片,通過對(duì)SJA1000的位定時(shí)寄存器進(jìn)行設(shè)置來實(shí)現(xiàn)不同通信波特率的要求,CAN總線的通信撥特率與通信距離有密切的關(guān)系,距離越短,允許的波特率越高,反之亦然。系統(tǒng)采用多主方式工作,其任意節(jié)點(diǎn)任意時(shí)刻都可向總線發(fā)送信息,各節(jié)點(diǎn)通過ACR、AMR進(jìn)行報(bào)文濾波。


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