基于TRF6900芯片的紅外線矩陣坐標(biāo)式自動(dòng)報(bào)靶裝置

2 報(bào)靶裝置技術(shù)指標(biāo)及設(shè)計(jì)方案
2.1 技術(shù)指標(biāo)

(1)子彈參數(shù)
步槍彈頭直徑ψ=8．2 mm，有效長(zhǎng)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(zhǎng)度L=12 mm，出口速度為500 m／s。
(2)坐標(biāo)靶面定位區(qū)為500 mm×500 mm，分辨率為5 mm。
2.2 總體方案設(shè)計(jì)
(1)靶子部分的系統(tǒng)原理如圖6所示。

子彈射中坐標(biāo)靶面，阻擋了垂直、水平的紅外激光光速，從而檢測(cè)出彈著點(diǎn)的坐標(biāo)位置，通過(guò)傳感器輸出響應(yīng)的模擬脈沖信號(hào)電壓，X(VX1，VX2)和Y(VY1，VY2)，脈沖電壓寬度等于子彈穿過(guò)靶面的瞬間時(shí)間，與此同時(shí)進(jìn)行四路同時(shí)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(jì)算坐標(biāo)值(X，Y)，再經(jīng)過(guò)編碼處理，形成串行代碼，這里采用簡(jiǎn)單的脈沖幅度調(diào)制，然后通過(guò)無(wú)線發(fā)射，完成數(shù)據(jù)的傳遞。
(2)顯示部分由無(wú)線接收、解調(diào)、糾錯(cuò)處理、存儲(chǔ)，最后把彈著點(diǎn)顯示在以胸環(huán)靶為背景圖案的點(diǎn)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(shí)現(xiàn)的功能更多，使系統(tǒng)更加完善。
2．3 紅外線矩陣坐標(biāo)靶及傳感器
2．3．1 紅外線矩陣坐標(biāo)靶
紅外線矩陣坐標(biāo)靶如圖7所示。

圖7中，上面和右側(cè)是激光發(fā)射二極管，下面和左側(cè)是由光電二極管控制的光電開(kāi)關(guān)。在設(shè)計(jì)上，使得光電開(kāi)關(guān)在有光束照射時(shí)斷開(kāi)，無(wú)光束照射時(shí)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(dāng)彈頭垂直穿過(guò)靶面時(shí)，水平和垂直方向上都至少有一條光束被阻斷，設(shè)相應(yīng)被阻斷光束的光電開(kāi)關(guān)為X1，Y1，則開(kāi)關(guān)X1，Y1閉合，而其余開(kāi)關(guān)仍斷開(kāi)。(X1，Y1)就表示了彈著點(diǎn)的坐標(biāo)位置。
2．3．2 坐標(biāo)傳感器
X方向和Y方向坐標(biāo)傳感器完全相同，是由光電開(kāi)關(guān)與電阻組成的網(wǎng)絡(luò)。如圖8所示。

圖8中Ko，K1，K-1，…，Kn為光電開(kāi)關(guān)，R0，R1，R-1,…，Rn為定位電阻，阻值相同，R。為取樣電阻，在無(wú)子彈穿過(guò)靶面時(shí)，V1=V2=0 V；彈頭穿過(guò)靶面時(shí)，V1，V2都有電壓信號(hào)輸出。X和Y兩坐標(biāo)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(biāo)點(diǎn)(XI，YJ)由下列公式給出：

2.4 硬件電路設(shè)計(jì)方案
系統(tǒng)微控制器采用8098單片機(jī)，它含有四路10位A／D轉(zhuǎn)換器。該控制電路的輸入信號(hào)來(lái)自坐標(biāo)傳感器，由8098完成A／D轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、計(jì)算、編碼、輸出串行脈沖碼至無(wú)線發(fā)射模塊TRF96001。顯示控制單元由單片機(jī)8751、點(diǎn)陣式液晶顯示專(zhuān)用的大規(guī)模集成電路T6963及液晶顯示屏(LCD 256×128點(diǎn)陣)組成。
2．5 軟件部分
軟件也是分為兩部分，并且實(shí)現(xiàn)兩機(jī)的異步串行通信，軟件比較復(fù)雜，限于篇幅，在此不再贅述。

3 結(jié) 語(yǔ)
本文介紹的是一個(gè)靶位的自動(dòng)報(bào)靶器，功能單一，使用靈活方便。如果在專(zhuān)門(mén)靶場(chǎng)，可以組成由中心控制的多靶位組網(wǎng)的智能報(bào)靶系統(tǒng)。具體技術(shù)方面，由于子彈穿過(guò)靶面的時(shí)間很短(20μs左右)，故采用掃描方式解決101×101矩陣坐標(biāo)不現(xiàn)實(shí)，而本系統(tǒng)采取的方法具有創(chuàng)新性。子彈穿過(guò)靶面形成的電脈沖信號(hào)和采樣脈沖的同步問(wèn)題至關(guān)重要，已在實(shí)際中得到解決。