一种可调节距离的起倒靶控制系统的制作方法

本实用新型主要涉及打靶控制领域，更具体地说，涉及一种可调节距离的起倒靶控制系统。

背景技术：

射击训练中，示靶、检靶、报靶和训练成绩的记录统计，是训练过程的主要工作，这些工作依靠人工来完成，不但效率低、可靠性差，而且存在安全隐患。为了解决部队在轻武器射击时仍沿用过去固定目标的传统模式，同时改变战士通过训练只能提高射击精度，而无法提高射手对目标的反应速度及在复杂环境下的应变能力，设计一款可调节距离的起倒靶控制系统，进行靶位的距离调节及起倒靶控制。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种可调节距离的起倒靶控制系统，可以通过按键设定定时时间，控制起倒靶时间，也可以设定靶位距离，进行特殊的训练，射击的靶数通过液晶屏显示出来，训练的成绩通过串行接口传送到上位机进行管理。

为解决上述技术问题，本实用新型一种可调节距离的起倒靶控制系统包括中靶信号检测、时钟模块、模式控制按键、语音播报模块、电源模块、单片机、串行接口、限位开关、起倒靶电机、靶位电机驱动、光栅模块、距离电机、靶数显示模块，可以通过按键设定定时时间，控制起倒靶时间，也可以设定靶位距离，进行特殊的训练，射击的靶数通过液晶屏显示出来，训练的成绩通过串行接口传送到上位机进行管理。

其中，所述中靶信号检测的输出端连接着单片机的输入端；所述时钟模块的输出端连接着单片机的输入端；所述模式控制按键的输出端连接着单片机的输入端；所述单片机的输出端连接着语音播报模块的输入端；所述电源模块的输出端连接着单片机的输入端；所述单片机的输出端连接着靶位电机驱动的输入端；所述靶位电机驱动的输出端连接着起倒靶电机的输入端；所述起倒靶电机连接着限位开关；所述限位开关的输出端连接着单片机的输入端；所述靶位电机驱动的输出端连接着距离电机的输入端；所述距离电机连接着光栅模块；所述光栅模块的输入端连接着单片机的输入端；所述单片机的输出端连接着靶数显示模块的输入端；所述单片机连接着串行接口。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种可调节距离的起倒靶控制系统所述单片机采用AT89C51单片机。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种可调节距离的起倒靶控制系统所述中靶信号检测采用ADXL150传感器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种可调节距离的起倒靶控制系统所述时钟模块采用DS1302时钟芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种可调节距离的起倒靶控制系统所述限位开关采用AH201磁感应霍尔开关传感器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种可调节距离的起倒靶控制系统所述光栅模块包括SGC－4.2型光栅尺和QA740210集成电路芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种可调节距离的起倒靶控制系统所述语音播报模块采用WT2003B01语音芯片。

控制效果：本实用新型一种可调节距离的起倒靶控制系统，可以通过按键设定定时时间，控制起倒靶时间，也可以设定靶位距离，进行特殊的训练，射击的靶数通过液晶屏显示出来，训练的成绩通过串行接口传送到上位机进行管理。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型一种可调节距离的起倒靶控制系统的硬件结构图。

图2为本实用新型一种可调节距离的起倒靶控制系统的单片机的电路图。

图3为本实用新型一种可调节距离的起倒靶控制系统的中靶信号检测的电路图。

图4为本实用新型一种可调节距离的起倒靶控制系统的时钟模块的电路图。

图5为本实用新型一种可调节距离的起倒靶控制系统的串行接口的电路图。

图6为本实用新型一种可调节距离的起倒靶控制系统的电源模块的电路图。

图7为本实用新型一种可调节距离的起倒靶控制系统的光栅模块的电路图。

图8为本实用新型一种可调节距离的起倒靶控制系统的显示模块的电路图。

图9为本实用新型一种可调节距离的起倒靶控制系统的限位开关的电路图。

图10为本实用新型一种可调节距离的起倒靶控制系统的语音播报模块的电路图。

图11为本实用新型一种可调节距离的起倒靶控制系统的模式控制按键的电路图。

图12为本实用新型一种可调节距离的起倒靶控制系统的靶位电机驱动、起倒靶电机的电路图。

具体实施方式

具体实施方式一：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，本实施方式所述一种可调节距离的起倒靶控制系统包括中靶信号检测、时钟模块、模式控制按键、语音播报模块、电源模块、单片机、串行接口、限位开关、起倒靶电机、靶位电机驱动、光栅模块、距离电机、靶数显示模块，可以通过按键设定定时时间，控制起倒靶时间，也可以设定靶位距离，进行特殊的训练，射击的靶数通过液晶屏显示出来，训练的成绩通过串行接口传送到上位机进行管理。

其中，所述中靶信号检测的输出端连接着单片机的输入端，中靶信号检测采用ADXL150传感器，中靶信号通过贴在靶板上的传感器检测，竖靶完成后检测装置是否被打中，若打中立即倒靶，需要传感器送出一个打中的信号经过必要的处理传送到单片机，单片机接收到打中信号后，驱动电机进行倒靶。ADXL150传感器实现信号的采集、放大、滤波、解调功能，且0g偏置可调，由于ADXL150的0g偏置不为0，是2.5V，且如果增益系数大于4便会造成0g时的最大输出为5V，所以电路中添加了R4和R5，可通过调整R5是输出值的VDD/2，中靶信号检测的OUT端与单片机的P0.2引脚。

所述时钟模块的输出端连接着单片机的输入端，时钟模块采用DS1302时钟芯片，时钟芯片为单片机提供标准时间信号，单片机输出到显示模块上进行显示，起到提醒作用，DS1302中VCC1为后备电源，VCC2为主电源，在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由VCC1或VCC2两者中的较大者供电，当VCC2大于VCC1+0.2V时，VCC2给DS1302供电。当VCC2小于VCC1时，DS1302由VCC1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。DS1302时钟芯片的通讯接口由3个口线组成，即RST、SCLK、I/O，其中RST从低电平变成高电平启动一次数据传输过程，当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作，如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送；SCLK是时钟线，I/O是数据线，DS1302时钟芯片的3个口线，RST口与单片机的P3.7引脚相连接，SCLK口与单片机的P3.5引脚相连接，I/O口与单片机的P3.6引脚相连接。

所述模式控制按键的输出端连接着单片机的输入端，按键控制采用矩阵式键盘，按键S1、S2、S3为时间控制按键，选择预设的时间间隔，按键S4、S5、S6为功能按键，通过按键手动控制倒立靶，按键控制模块通过6个按键组成2行3列的矩阵式键盘，SW1、SW2、SW3组成矩阵式键盘的列线，SW4、SW5组成矩阵式键盘的行线，然后通过逐行扫描的方式，在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程，其方法是依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平，在确定某根行线位置为低电平后再逐行检测各列线的电平状态，若某列为低则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键，按键控制的SW1、SW2、SW3、SW4、SW5、SW6端与单片机的P0.3、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7引脚相连接。

所述单片机的输出端连接着语音播报模块的输入端，语音播报模块采用WT2003B01语音芯片，语音播报模块根据接收到的主控制器的控制信号进行发声提醒，语音播报模块的SP+、SP-引脚连接到扬声器的两个引脚上，进行语音播放，语音播报模块的BUSY(指示播放状态的忙信号)、P07(一线串口DATA)连接到主控制器的P0.0、P0.1引脚控制语音播报模块进行工作。

所述电源模块的输出端连接着单片机的输入端，电源模块采用UPS电源，市电220V通过可调充电器向蓄电池充电，同时自启动继电器K1吸合，R1与D2、D4对蓄电池+24V电压进行分压采样，采样电压通过R4、D5加到Q2基极，使Q2处于线性放大状态，Q1、Q3深度饱和，直流控制继电器K吸合，+24V电压通过K、K1送至逆变器V+端，逆变器工作，输出220V正弦波电压，同时自锁继电器K2吸合。当市电断电时，K1断开，初时输人电压+24V不变，K继续吸合，由于K2的自锁作用，+24V仍正常送至逆变器。经一段时间后，电池电压开始下降，Vo跟着下降，Q2导通减弱，Q1升高；当电压升高至一定值(即蓄电池电压下降至22V)后，Q1退出饱和进人线性放大，Q3迅速下降；Q3通过R6反馈至Q2基极，使得Q1继续升高，形成一个雪崩过程。Q1、Q3迅速截止，K断开，蓄电池送至逆变器的+24V直流被切断，逆变器停止工作，同时K2断开。逆变器停止工作后，由于蓄电池内电动势的作用，蓄电池很快恢复24V电压，与常态一样，Q1、Q3饱和，K吸合。但由于此时K1、K2均断开，+24V无法到达逆变器，逆变器不工作，从而保护了蓄电池。只有当市电恢复正常后，K1吸合，逆变器才能工作，此时充电器已向蓄电池充电。为了保持断电后，讲台能够继续工作，为电脑等用电设备持续供电，通过UPS电源为单片机等各部分通过VCC进行供电。

所述单片机的输出端连接着靶位电机驱动的输入端，靶位电机驱动采用L298N芯片，由于起倒靶电机和距离电机运转需要大电压进行供电，单片机直接输出的小电压无法直接给电机供电，单片机输出的信号通过靶位电机驱动电路将输出的小电压信号转换为大电压信号给起倒靶电机和距离电机进行供电，L298N芯片可驱动2个电机，OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个电动机。5、7、10、12脚接输入控制电平，控制电机的正反转，ENA、ENB接控制使能端，控制电机的停转，单片机通过P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5引脚与靶位电机驱动的IN1、IN2、IN3、IN4、ENA、EN B口相连接。

所述靶位电机驱动的输出端连接着起倒靶电机的输入端，起倒靶电机采用转速为9r/min、功率为20W的220V交流减速电动机，起倒靶电机是间歇工作的，靶位电机驱动驱动起倒靶电机进行起倒靶控制。

所述起倒靶电机连接着限位开关，限位开关采用AH201磁感应霍尔开关传感器，限位开关用于检测起倒靶电机在运转时的上限位和下限位，通过电机运转到上限位或下限位时，限位开关检测的磁感应强度的变化判断电机是否运转到上限位或下限位，防止电动机带动讲台在进行起倒靶的过程中超过上限位置或下限位置。

所述限位开关的输出端连接着单片机的输入端，限位开关检测起倒靶电机运转的上限位或下限位，当起倒靶电机带动靶位进行升起和倒立时，碰到上限位或是下限位时，输出信号到单片机，单片机控制电机停止运转，限位开关的DATA1端与单片机的P1.7引脚相连接。

所述靶位电机驱动的输出端连接着距离电机的输入端，距离电机采用功率为120W的直流电动机，通过控制距离电机的转速来控制靶位的距离。

所述距离电机连接着光栅模块，光栅模块包括SGC－4.2型光栅尺和QA740210集成电路芯片，光栅模块输出两路相位相差为90°的方波信号A和B。用A、B两相信号的脉冲数表示光栅走过的位移量，标志光栅分正向与反向移动。四倍频后的信号经单片机内部计数器计数后转化为相对位置，从而检测出电机运转带动靶位移动的距离。

所述光栅模块的输入端连接着单片机的输入端，光栅模块包括SGC－4.2型光栅尺和QA740210集成电路芯片，SGC－4.2型光栅尺(50线/mm)出来的脉冲信号通过4倍频专用集成电路芯片QA740210来实现倍频处理，对信号4细分后，可得分辨率为5μm的计数脉冲，QA740210集成电路芯片可将两路正交的方波进行四倍频，并能根据输入信号的相位关系进行相位判别，产生2路加、减计数信号，为了使QA740210正常工作，需要设计由X0、X1、X2构成的振荡器。振荡频率与电源电压无关，仅取决于充电和放电的总时间常数，光栅模块的输出端DD1、DD2、DD3引脚连接着单片机的P3.2、P3.3、P3.4引脚。

所述单片机的输出端连接着靶数显示模块的输入端，靶数显示模块显示测量到的靶数及靶位的距离，显示模块采用LCD1602液晶显示屏，显示模块的数据端DB0、DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6、DB7与单片机的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4、P2.5、P2.6、P2.7引脚相连接，用来显示数据；显示模块的RS端(RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器)与单片机的P3.0引脚相连接，用来控制数据命令；显示模块的RW端(RW为读写信号线，高电平1时进行读操作，低电平0时进行写操作)与单片机的P3.1引脚相连接，用来控制读写操作；显示模块的使能端E(E端为使能端)与单片机的P1.6引脚相连接；单片机的P3.0、P3.1、P1.6引脚用于控制显示模块中的数码管的选通状态。

所述单片机连接着串行接口，串行接口采用MAX232芯片，通过串行接口进行有线数据传输，MAX232芯片将单片机输出的电压转换成串行接口进行数据传输所需的电压，为串行接口提供电压转换，MAX232的一般外接4个电容，C+对地之间，C-对地之间的电容用于稳定电荷泵输出的电压，TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到上位机的DP9插头，DP9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出，串行接口的TXD、RXD引脚与单片机的NIC、NIC引脚连接进行数据传输。

具体实施方式二：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述单片机采用AT89C51单片机。所述AT89C51单片机从它内部的硬件到软件都有一套完整的按位操作系统，片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，十六个字节，单元地址20H～2FH，它既可作字节处理，也可作位处理。51单片机的I/O脚的设置和使用非常简单，当该脚作输入脚使用时，只须将该脚设置为高电平(复位时，各I/O口均置高电)。当该脚作输出脚使用时，则为高电平或低电平均可。

具体实施方式三：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述中靶信号检测采用ADXL150传感器。单片集成加速度传感器ADXL150是美国AD公司的产品，其主要的特点是体积小、方向性好、精度高、时漂与温漂小；在+5V单电源下工作，使用方便，所需外围器件少；可靠性很高，在通电时可以承受500g的加速度冲击，不加电时可以承受2000g的加速度冲击而不致损坏。因此特别适于在恶劣的工业环境与汽车测试系统中工作。

具体实施方式四：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述时钟模块采用DS1302时钟芯片。DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。

具体实施方式五：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述限位开关采用AH201磁感应霍尔开关传感器。IC1、IC2是磁感应霍尔开关传感器，当IC1没有感应到永久磁铁时，霍尔器件2脚呈高电平，Q2饱和导通，集电极为低电平，Q1截止，继电器K1不动作；当IC1感应到永久磁铁磁场时，IC1的2脚变为低电平，Q2截止，集电极呈高电平，Q1饱和导通，继电器K1吸合，发光二极管DS1亮。K1触点再控制其他有关线路，起到保险开关。无触点电子感应限位器作用，并控制电磁阈的开闭。

具体实施方式六：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述光栅模块包括SGC－4.2型光栅尺和QA740210集成电路芯片。SGC－4.2型光栅尺将位置信号先转化成HTL电压信号输出，经过调理电路滤波和整流后，处理成标准的方波信号。然后通过内部高速计数器对外部的方波信号进行计数运算。向驱动模块发布电机动作指令，控制电机驱动位移执行机构运动。

具体实施方式七：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述语音播报模块采用WT2003B01语音芯片。WT2003B01是一款小巧的新型高品质MP3模块，支持MP3音频解码，采用SOP16封装的主控，体积更小，但影响速度更快。模块内置SPI-FLASH作为存储介质，具有USB接口，可以通过PC机自由更换FLASH的音频内容，并具有USB声卡功能。并且内置1瓦功放，可以直接驱动1W的喇叭，使用更方便。

本实用新型一种可调节距离的起倒靶控制系统的工作原理为：本实用新型一种可调节距离的起倒靶控制系统通过粘贴在靶面上的中靶信号检测检测靶位信息，当检测到中靶信息或是设定的间隔时间到达，单片机控制靶位电机驱动驱动起倒靶电机将靶面降下来。通过按键可以设定间隔时间，也可以通过手动控制起倒靶及靶面距离，通过时间模块提供时间信号，控制起倒靶的间隔时间。当更改靶面距离时，单片机控制靶位电机驱动驱动距离电机控制靶面距离射击点的距离，光栅模块测量靶面据射击点的距离，实现调节靶位距离。射击的靶数进行统计通过显示模块实时显示射击幻术，最后射击成绩可以通过语音播报模块进行声音播报，并通过串行接口将射击成绩传送到上位机进行管理。

虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。