单片机特异靶型计数方法

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特异靶型如圆形靶、胸部靶、头部靶等计数方法，设置激光网并形成坐标系，当子弹穿过激光网，获取有效的射击坐标，通过和数据库中的异形靶坐标数组进行对比，能够判定是否脱靶，同时还能够计算得到精准的射击环数。

1系统结构

如图1所示，单片机的特异靶型计数方法电路的方框图及激光靶模型，主要包括中央处理器CPU即单片机电路，无线收发模块电路，液晶显示电路，按键输入电路，激光接收电路，激光发射电路；以及接收端的中央处理器CPU，无线收发模块电路，按键输入电路。显示打靶人员编号信息、日期、时间、环数计分，累加计分等信息。

2硬件电路设计

2.1中央处理器CPU。中央处理器CPU采用宏晶公司的最新STC，STC是中国自己产的一种单片机，是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机。STC单片机是高速/低功耗/抗干扰的新一代12C5A60AD，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制，通用I/O口(36/40/44个)，复位后为：准双向口/弱上拉(普通8051传统I/O口)，可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏，每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过120Ma。2.2无线收发模块电路。发送端和接收端均采用了无线收发模块电路，无线收发模块采用亿佰特公司433C37模块，亿佰特工业级LORA模块433M无线数传电台RS232接口支持20KM的点对点传输，采用高增益吸盘天线，采用LORa扩频调制技术，具有更远的通信距离，更强的抗干扰能力，比传统的单频率通信提高一倍以上，传输不受收据包的长度，实现最高5700串口波特率的连续不间断传输。2.3激光发射和接收电路。激光发射电路采用激光二极管组发送，激光接收电路采用激光接收管组连接I2C总线芯片PCF8574接收，PCF8574是CMOS电路，它通过两条双向总线可使大多数MCU实现远程I/O扩展。该器件包含一个8位准双向口和一个总线接口。pcf8574电流消耗很低，并且输出锁存，具有大电流驱动能力，可直接驱动LED。它还带有一种中断接线可与MCU的中断逻辑相连。通过INT发送中断信号，远端I/O口不必经过总线通信就通知MCU是否有数据从端口输入。这意味着pcf8574可以作为一个单被控器。

3结合结构的软件设计

基于单片机的特异靶型计数方法电路中，激光计数靶控制单元用于接收激光光路被阻断处的纵向激光收发模块和横向激光收发模块的坐标数据，发送端液晶显示屏用于显示采集得到的环数，接收端液晶显示屏用于显示采集得到的环数。模式靶如圆形靶、胸部靶、和头部靶，中位纵向激光发射器产生的激光光路与中位横向激光发射器产生的激光光路交叠点与模式靶的靶心位于同一轴线上。预先根据不同的模式靶形成对应的数据信息数组，每组数据信息数组包括一种模式靶有效靶对应的坐标范围，当子弹穿过中间激光后，若采集得到的坐标信息在有效靶坐标范围内，则计算射击环数，若采集得到的坐标信息不在有效靶坐标范围内，则记为脱靶；具体的计数方法步骤如下：步骤1，建立坐标系；以纵向激光作为X坐标，以横向激光作为Y坐标，以中位纵向激光和中位横向激光的交叠处为坐标零点；步骤2，形成完整非脱靶数据信息数组；当模式靶靶心与步骤1的坐标零点重合时，以靶型区域边缘为边界形成有效靶坐标边界；每种模式靶的有效靶坐标边界内的坐标数据组成一组非脱靶坐标数据信息数组；步骤3，选择非脱靶数据信息数组；射击前根据使用的模式靶种类选择该种模式靶对应的非脱靶数据信息数组；步骤4，射击并确定遮蔽坐标；确定模式靶种类后，射击者朝向模式靶射击，当子弹穿过纵向激光和横向激光形成的激光网时，会同时遮蔽不少于一根的纵向激光和横向激光，此时激光计数靶中央处理器接收到被遮蔽激光光束的纵向激光收发模和横向激光收发模发来的光电信基于单片机的特异靶型计数方法山西晋祠宾馆乔晋兴号，将所有被遮蔽的纵向激光和横向激光对应的坐标位置两两结合得到实际所有被遮蔽的坐标；步骤5，确定有效坐标；计算全部实际被遮蔽坐标的偏离值，每个实际被遮蔽坐标的偏离值的计算公式如下：激光距离中位纵向激光的距离，Yj为标号为j的横向激光距离中位横向激光的距离，Pi,j为标号为i的纵向激光与标号为j的横向激光交叠处坐标点距离原点的偏离值；计算得到全部实际被遮蔽坐标的偏离值后，选择偏离值最小的坐标作为有效坐标；步骤6，脱靶判定；将步骤5中选择得到的有效坐标与步骤3中选择的模式靶对应的非脱靶数据信息数组对比，若该有效坐标位于步骤3中所选的非脱靶数据信息数组内，则判定为未脱靶，进入步骤7；否则，则判定为脱靶，输出射击环数为0环；步骤7，非脱靶有效射击环数判定；有效射击环数的计算公式如下：式中，Pi,j为偏离值，r为每一环增加的半径；为对计算值的取整，S为该次射击的环数；步骤8，输出S。

4结语

本文讨论了基于单片机组成的收发激光电路，实现了对特异靶计分模型的分析和讨论，对模块的各高组成单元的硬件电路及软件实现进行了详细的介绍。随着科技的发展，射击为基础的国防科技将装备应用于我们的军队，基于单片机的特异靶型计数方法对服务国防建设提供很好的前景。

作者:乔晋兴 单位:山西晋祠宾馆