基于STC12C5A60S2单片机的CQB模拟训练装置
来源:用户上传
作者:
摘 要 水弹枪射出的水弹在20米距离内有着类似于实弹飞行的弹道，能够较好的用于以室内近距离作战为主的CQB（CLOSE QUARTER BATTLE，室内近距离战斗）模拟训练中。因此，本设计结合上述两种射击介质的优点，设计了一款能够感应以水弹为射击介质的人体靶，能够实现感应、计算、反馈等功能，使CQB训练更加贴近实战。
关键词 水弹枪 CQB 模拟训练
中图分类号：TP368 文献标识码：A
在以往的军警演习演练中，以激光为介质的“枪-靶”仿真模擬训练系统被广泛应用，作用距离远，指向性优良，延时低，是这类系统的优势。适合进行中远距离上的模拟对抗训练。当前军警遂行多样化任务，作战方式种类复杂多样化，包括解救人质，反恐作战、巷战等近距离战斗。在这类训练中采用激光类仿真对抗系统会将激光的一些固有缺点放大，如无法明确弹着点，不能模拟真实弹道等。
本设计针对激光模拟仿真对抗系统在CQB环境下所暴露出来的问题：如激光瞄准-发射系统基线高、无法精确模拟弹着点、空包弹有较大的安全隐患、整套系统体积大等，设计了以STC12C5A60S2单片机为控制核心，集成单片机工作电路、压力传感模块、LM393比较器模块、无线收发模块、LED模块、烟雾发生模块以及供电电路等，的CQB模拟射击训练系统。
主要模块功能介绍：
（1）STC12C5A60S2单片机用于接收判断压力传感模块信号、生命值计算、控制外围电路等;
（2）压力传感模块用于将水弹击中时的压力转换为相应的阻值，同时避免部分误触;
（3）无线收发模块用于单片机与各感应点、水弹枪等模块/设备的通信;
（4）LED模块用于概略显示当前生命值。满血状态时全亮，“死亡”时全灭;
（5）烟雾发生模块在“死亡”状态时进行烟雾提示。
通过以上功能的设计与实现，构建一款能感应水弹，判定受伤情况的水弹感应靶，克服激光模拟系统在CQB中的缺点，对军警进行CQB训练具有极高的使用价值。
系统硬件设计：系统硬件电路的设计是系统方案实施的第一步，本章通过对系统硬件电路的设计，完成对单片机资源的分配，如I/O口的分配，进一步对系统的设计方案进行验证与完善。整体电路如图1所示。
1单片机系统
在本设计中选用宏晶公司生产的STC12C5A60S2单片机做为系统的控制核心，该芯片在工作时需要辅以复位电路和基准时钟电路组成单片机最小系统。
2血量显示设计
2.1 10段4色LED光条简介
在本设计中选用10段4色LED光条作为感应靶血量的显示设备。LED管条是一种常见的发光元件，具有寿命长、稳定性好的特点。设计中采用的LED光条模块是将10个4种颜色的LED光条封装在一起，20个引脚全部外露可以灵活选择共阴极或共阳极接法。
2.2血量显示模块电路设计
在本设计中选用共阳极接法，负极串联一个1K 的分压电阻后接入单片机对应I/O口。其中D17、D18号LED分别对应P24、P25口，D19-D26接入相应的P0口。
3烟雾发生模块电路设计
本设计中设置烟雾发生模块用于在感应靶“血量”为0时的报警。由于烟雾发生模块所需驱功率较大，因此采用了8550“PNP”型三极管作为“开关”来控制烟雾发生。
单片机通过P23口串联1k 的限流电阻后接入PNP型三极管的基极。P23口通常处于高电平，此时三级管处于开路状态，烟雾发生器不工作。当P23口处于低电平时，三极管导通，发烟器点火发烟。
4蜂鸣器报警电路设计
驱动蜂鸣器所需电流超出单片机I/O口所能提供的最大电流，因此在蜂鸣器报警电路的设计上选择了与烟雾发生模块一样的电路设计，即通过I/O口控制三极管处于饱和或截止状态从而控制有源蜂鸣器的开关。
5压力传感器设计
5.1压电薄膜电路设计
在本设计中，使用压电薄膜将水弹击中时的动能按一定规律转换为电阻值，再由转换电路将连续变化的阻值转换为高低电平。转换电路由LM393双电压比较器集成电路、可调电阻、固定阻值电阻构成。
6电源供电电路设计
本设计中，供电电源为12V聚合物锂电池，容量为2000mA·h。整个电路系统由5V电源供电。因此需要电源转换电路将12V电压降至5V。
参考文献
[1] 余剑.基于CMOS图像传感器的激光射击模拟训练系统的研究[D].南京：南京理工大学，2005.
[2] 戴洋洋.模拟激光射击系统的设计与实现[D].长沙：湖南大学，2016.
[3] 齐庆超.基于GPS和GIS的激光射击模拟训练监控系统的设计与实现[D].天津：天津理工大学，2017.
[4] 马聪.基于CPLD的红外激光模拟射击训练系统的设计与开发[D].天津：天津理工大学，2016.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15116995.htm
