基于TRF6900芯片的紅外線矩陣坐標式自動報靶裝置

2 報靶裝置技術指標及設計方案
2.1 技術指標

(1)子彈參數(shù)
步槍彈頭直徑ψ=8．2 mm，有效長度L=18 mm，出口速度為700 m／s，連發(fā)速度為600～900發(fā)／s。
手槍彈頭直徑ψ=8．2 mm，有效長度L=12 mm，出口速度為500 m／s。
(2)坐標靶面定位區(qū)為500 mm×500 mm，分辨率為5 mm。
2.2 總體方案設計
(1)靶子部分的系統(tǒng)原理如圖6所示。

子彈射中坐標靶面，阻擋了垂直、水平的紅外激光光速，從而檢測出彈著點的坐標位置，通過傳感器輸出響應的模擬脈沖信號電壓，X(VX1，VX2)和Y(VY1，VY2)，脈沖電壓寬度等于子彈穿過靶面的瞬間時間，與此同時進行四路同時采樣并保持，供A／D轉(zhuǎn)換。
經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)按照前面給出的公式計算坐標值(X，Y)，再經(jīng)過編碼處理，形成串行代碼，這里采用簡單的脈沖幅度調(diào)制，然后通過無線發(fā)射，完成數(shù)據(jù)的傳遞。
(2)顯示部分由無線接收、解調(diào)、糾錯處理、存儲，最后把彈著點顯示在以胸環(huán)靶為背景圖案的點陣式液晶顯示屏上。另外，顯示部分還完成其他附加的必要功能。如果采用筆記本電腦作為顯示器，其實現(xiàn)的功能更多，使系統(tǒng)更加完善。
2．3 紅外線矩陣坐標靶及傳感器
2．3．1 紅外線矩陣坐標靶
紅外線矩陣坐標靶如圖7所示。

圖7中，上面和右側是激光發(fā)射二極管，下面和左側是由光電二極管控制的光電開關。在設計上，使得光電開關在有光束照射時斷開，無光束照射時閉合。相鄰光束之間的距離為5 mm，小于彈頭的直徑ψ=8．2mm，當彈頭垂直穿過靶面時，水平和垂直方向上都至少有一條光束被阻斷，設相應被阻斷光束的光電開關為X1，Y1，則開關X1，Y1閉合，而其余開關仍斷開。(X1，Y1)就表示了彈著點的坐標位置。
2．3．2 坐標傳感器
X方向和Y方向坐標傳感器完全相同，是由光電開關與電阻組成的網(wǎng)絡。如圖8所示。

圖8中Ko，K1，K-1，…，Kn為光電開關，R0，R1，R-1,…，Rn為定位電阻，阻值相同，R。為取樣電阻，在無子彈穿過靶面時，V1=V2=0 V；彈頭穿過靶面時，V1，V2都有電壓信號輸出。X和Y兩坐標傳感器分別輸出(VX1，VX2)和(VY1，VY2)，根據(jù)電路原理，子彈中靶的坐標點(XI，YJ)由下列公式給出：

2.4 硬件電路設計方案
系統(tǒng)微控制器采用8098單片機，它含有四路10位A／D轉(zhuǎn)換器。該控制電路的輸入信號來自坐標傳感器，由8098完成A／D轉(zhuǎn)換、存儲、計算、編碼、輸出串行脈沖碼至無線發(fā)射模塊TRF96001。顯示控制單元由單片機8751、點陣式液晶顯示專用的大規(guī)模集成電路T6963及液晶顯示屏(LCD 256×128點陣)組成。
2．5 軟件部分
軟件也是分為兩部分，并且實現(xiàn)兩機的異步串行通信，軟件比較復雜，限于篇幅，在此不再贅述。

3 結 語
本文介紹的是一個靶位的自動報靶器，功能單一，使用靈活方便。如果在專門靶場，可以組成由中心控制的多靶位組網(wǎng)的智能報靶系統(tǒng)。具體技術方面，由于子彈穿過靶面的時間很短(20μs左右)，故采用掃描方式解決101×101矩陣坐標不現(xiàn)實，而本系統(tǒng)采取的方法具有創(chuàng)新性。子彈穿過靶面形成的電脈沖信號和采樣脈沖的同步問題至關重要，已在實際中得到解決。