單片機特異靶型計數方法

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特異靶型如圓形靶、胸部靶、頭部靶等計數方法，設置激光網并形成坐標系，當子彈穿過激光網，獲取有效的射擊坐標，通過和數據庫中的異形靶坐標數組進行對比，能夠判定是否脫靶，同時還能夠計算得到精準的射擊環數。

1系統結構

如圖1所示，單片機的特異靶型計數方法電路的方框圖及激光靶模型，主要包括中央處理器CPU即單片機電路，無線收發模塊電路，液晶顯示電路，按鍵輸入電路，激光接收電路，激光發射電路；以及接收端的中央處理器CPU，無線收發模塊電路，按鍵輸入電路。顯示打靶人員編號信息、日期、時間、環數計分，累加計分等信息。

2硬件電路設計

2.1中央處理器CPU。中央處理器CPU采用宏晶公司的最新STC，STC是中國自己產的一種單片機，是宏晶科技生產的單時鐘/機器周期(1T)的單片機。STC單片機是高速/低功耗/抗干擾的新一代12C5A60AD，指令代碼完全兼容傳統8051,但速度快8-12倍。內部集成MAX810專用復位電路,2路PWM,8路高速10位A/D轉換(250K/S),針對電機控制，通用I/O口(36/40/44個)，復位后為：準雙向口/弱上拉(普通8051傳統I/O口)，可設置成四種模式：準雙向口/弱上拉，推挽/強上拉，僅為輸入/高阻，開漏，每個I/O口驅動能力均可達到20mA，但整個芯片最大不要超過120Ma。2.2無線收發模塊電路。發送端和接收端均采用了無線收發模塊電路，無線收發模塊采用億佰特公司433C37模塊，億佰特工業級LORA模塊433M無線數傳電臺RS232接口支持20KM的點對點傳輸，采用高增益吸盤天線，采用LORa擴頻調制技術，具有更遠的通信距離，更強的抗干擾能力，比傳統的單頻率通信提高一倍以上，傳輸不受收據包的長度，實現最高5700串口波特率的連續不間斷傳輸。2.3激光發射和接收電路。激光發射電路采用激光二極管組發送，激光接收電路采用激光接收管組連接I2C總線芯片PCF8574接收，PCF8574是CMOS電路，它通過兩條雙向總線可使大多數MCU實現遠程I/O擴展。該器件包含一個8位準雙向口和一個總線接口。pcf8574電流消耗很低，并且輸出鎖存，具有大電流驅動能力，可直接驅動LED。它還帶有一種中斷接線可與MCU的中斷邏輯相連。通過INT發送中斷信號，遠端I/O口不必經過總線通信就通知MCU是否有數據從端口輸入。這意味著pcf8574可以作為一個單被控器。

3結合結構的軟件設計

基于單片機的特異靶型計數方法電路中，激光計數靶控制單元用于接收激光光路被阻斷處的縱向激光收發模塊和橫向激光收發模塊的坐標數據，發送端液晶顯示屏用于顯示采集得到的環數，接收端液晶顯示屏用于顯示采集得到的環數。模式靶如圓形靶、胸部靶、和頭部靶，中位縱向激光發射器產生的激光光路與中位橫向激光發射器產生的激光光路交疊點與模式靶的靶心位于同一軸線上。預先根據不同的模式靶形成對應的數據信息數組，每組數據信息數組包括一種模式靶有效靶對應的坐標范圍，當子彈穿過中間激光后，若采集得到的坐標信息在有效靶坐標范圍內，則計算射擊環數，若采集得到的坐標信息不在有效靶坐標范圍內，則記為脫靶；具體的計數方法步驟如下：步驟1，建立坐標系；以縱向激光作為X坐標，以橫向激光作為Y坐標，以中位縱向激光和中位橫向激光的交疊處為坐標零點；步驟2，形成完整非脫靶數據信息數組；當模式靶靶心與步驟1的坐標零點重合時，以靶型區域邊緣為邊界形成有效靶坐標邊界；每種模式靶的有效靶坐標邊界內的坐標數據組成一組非脫靶坐標數據信息數組；步驟3，選擇非脫靶數據信息數組；射擊前根據使用的模式靶種類選擇該種模式靶對應的非脫靶數據信息數組；步驟4，射擊并確定遮蔽坐標；確定模式靶種類后，射擊者朝向模式靶射擊，當子彈穿過縱向激光和橫向激光形成的激光網時，會同時遮蔽不少于一根的縱向激光和橫向激光，此時激光計數靶中央處理器接收到被遮蔽激光光束的縱向激光收發模和橫向激光收發模發來的光電信基于單片機的特異靶型計數方法山西晉祠賓館喬晉興號，將所有被遮蔽的縱向激光和橫向激光對應的坐標位置兩兩結合得到實際所有被遮蔽的坐標；步驟5，確定有效坐標；計算全部實際被遮蔽坐標的偏離值，每個實際被遮蔽坐標的偏離值的計算公式如下：激光距離中位縱向激光的距離，Yj為標號為j的橫向激光距離中位橫向激光的距離，Pi,j為標號為i的縱向激光與標號為j的橫向激光交疊處坐標點距離原點的偏離值；計算得到全部實際被遮蔽坐標的偏離值后，選擇偏離值最小的坐標作為有效坐標；步驟6，脫靶判定；將步驟5中選擇得到的有效坐標與步驟3中選擇的模式靶對應的非脫靶數據信息數組對比，若該有效坐標位于步驟3中所選的非脫靶數據信息數組內，則判定為未脫靶，進入步驟7；否則，則判定為脫靶，輸出射擊環數為0環；步驟7，非脫靶有效射擊環數判定；有效射擊環數的計算公式如下：式中，Pi,j為偏離值，r為每一環增加的半徑；為對計算值的取整，S為該次射擊的環數；步驟8，輸出S。

4結語

本文討論了基于單片機組成的收發激光電路，實現了對特異靶計分模型的分析和討論，對模塊的各高組成單元的硬件電路及軟件實現進行了詳細的介紹。隨著科技的發展，射擊為基礎的國防科技將裝備應用于我們的軍隊，基于單片機的特異靶型計數方法對服務國防建設提供很好的前景。

作者:喬晉興 單位:山西晉祠賓館