CN105627833A

CN105627833A - 激光炮台打靶智能系统

Info

Publication number: CN105627833A
Application number: CN201510964134.XA
Authority: CN
Inventors: 张兰勇; 刘泽威; 刘胜; 刘洪丹; 李冰
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin Engineering University
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2016-06-01

Abstract

本发明涉及一种激光炮台打靶智能系统，包括炮台机械结构，还包括电子靶系统、打靶炮台系统，打靶炮台系统包括以FPGA(EP3C10)和单片机(XDP512)为核心的处理器组、以摄像头为主的传感器组、TFT液晶显示屏、步进电机驱动模块和激光发射器，电子靶系统包括处理器、光敏电阻、语音播报机构和LED显示机构；打靶炮台系统包括以单片机(XS128)为核心的处理器、以光敏电阻为主的传感器组、语音播报模块和LED显示模块。本发明主要完成在180cm×120cm的方格中寻找火焰并用风扇吹灭，而且可以在最短的时间内返回车库的任务。本发明不仅实现了自动化的要求，而且具有精度较高、准确性好、完成时间短等优点。

Description

激光炮台打靶智能系统

技术领域

本发明涉及一种炮台打靶系统，特别涉及一种激光炮台打靶智能系统。

背景技术

随着科学技术的发展，人们对生产和生活中各种设备的自动化程度要求越来越高，自动化技术也得到了快速发展。打靶就是按一定规则对设置的目标进行射击，以检验射击训练成效，提高射击技术。就现有打靶系统来说，其自动化的程度远远不能满足人们的需要。中国专利(申请号2012207236558)公开了一种电子炮台打靶系统的专利运用STC89C52的单片机来实现打靶系统，现有炮台打靶模拟系统的研制的论文以STC12C5604AD微处理器为核心完成打靶系统，虽然在一定程度上实现了炮台打靶的自动化程度，但其在造价成本、复杂程度和控制精度上都制约了其商品化可能性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术的上述缺陷，提供一种激光炮台打靶智能系统。

为解决上述技术问题，本激光炮台打靶智能系统，包括炮台机械结构，还包括电子靶系统、打靶炮台系统，其中所述打靶炮台系统包括以FPGA(EP3C10)和单片机(XDP512)为核心的处理器组、以摄像头为主的传感器组、TFT液晶显示屏、步进电机驱动模块和激光发射器，其中所述摄像头为主的传感器组采集数据单向传输给FPGA(EP3C10)，FPGA(EP3C10)将数据进行处理后分别单向传输给TFT液晶显示屏和单片机(XDP512)，单片机(XDP512)将接受到的数据进行处理后，分别单向传输给电机驱动模块和激光发射器；所述电子靶系统包括处理器、光敏电阻、语音播报机构和LED显示机构；打靶炮台系统包括以单片机(XS128)为核心的处理器、以光敏电阻为主的传感器组、语音播报模块和LED显示模块；其中所述单片机(XS128)为核心的处理器与以光敏电阻为主的传感器组双向传输数据，单片机(XS128)为核心的处理器向语音播报模块和LED显示模块单向传输数据。如此设计，为完成炮台对电子靶的位置的跟踪、打靶的精确性以及完成任务的时间、电子靶显示和播报的准确性。将系统可以划分为核心处理器、电动机驱动模块、摄像头检测模块、显示模块、语音播报模块；炮台系统包括以摄像头为主的传感器组，FPGA(EP3C10)、单片机(XDP512)为核心的处理器组，TFT液晶显示屏，步进电机驱动等。FPGA用来采集摄像头信号，扩展SRAM作为图像缓存，并且对图像做基本的预处理、算法分析等特殊任务，XDP512用于控制整体的运行流程，包括激光管的发射和电机的运转等

作为优化，所述步进电机驱动模块包括L298电机驱动芯片。如此设计，通过炮塔摄像头模块探测靶的位置并且对靶心定位，引导激光管发射激光。可给摄像头增加滤光片滤除常规可见物体，利用高亮的发光光源来作为电子靶的特征，在整体黑暗的视野里搜寻个别高亮光源，该方案数据处理简单，算法结构也简单，抗干扰能力强；另外，设计中为了使炮塔能够灵活的水平、俯仰转动，需要合适电机及其电机驱动电路。可采用L298作为电机驱动，优点是L298N芯片价格适中，基于该芯片的驱动电路简单，所需元件少，方便用微机进行控制，但其负载能力较差，易热损坏。该系统中使用独立的MOSFET搭建两相步进电机的驱动电路，驱动电流大，响应快，发热少，适用的电压范围宽，给每个步进电机配置一个STC12C5410单片机做为时序控制器，能够接收上级控制器的操作指令，减轻了主处理器的负担。

作为优化，所述光敏电阻为主的传感器组按靶环并联，作为一个测量单元。如此设计，通过ADC采集光敏电阻与定值电阻的分压来判断是否被击中。实际测试中，由于并联了较多电阻，光敏电阻群的并联暗电阻较小，室内光线下最外环的阻值为50欧姆左右，被激光击中时灵敏度较差，调整方案该为用ADC采集其跳变差，相当于微分值，在被激光击中和激光消失时非常灵敏。

作为优化，所述TFT液晶屏显示视频数据和测试数据，其分辨率为320×240，尺寸为2.8英寸。如此设计，相比常规12864等屏幕能显示更丰富的信息。

作为优化，所述语音播报模块通过XS128处理器对接收到的环数电信号进行处理，并经过语音电路的电-声信号转换，通过扬声器播报所中环数。如此设计，通过单片机来控制语音芯片来实现提示信息的播报。

本发明一种红外循迹超声测距智能消防小车结构简单、成本低廉、设计巧妙、安全智能，采用了FPGA最小系统和飞思卡尔XPD512芯片作为整个装置的核心控制系统，使得本系统不仅实现了自动化的要求，而且具有精度较高、准确性好、完成时间短等优点。

附图说明

下面结合附图对本发明一种激光炮台打靶智能系统作进一步说明：

图1是本激光炮台打靶智能系统的电子靶系统、打靶炮台系统的模块线框示意图；

图2是本激光炮台打靶智能系统的电机驱动模块L298N驱动电路图；

图3是本激光炮台打靶智能系统的光敏电阻传感器电路图；

图4是本激光炮台打靶智能系统的显示模块电路图；

图5是本激光炮台打靶智能系统的语音播报模块电路图；

图6是本激光炮台打靶智能系统的工作流程总线框图。

具体实施方式

如图1、6所示，本激光炮台打靶智能系统，包括炮台机械结构，还包括电子靶系统、打靶炮台系统，其中所述打靶炮台系统包括以FPGA(EP3C10)和单片机(XDP512)为核心的处理器组、以摄像头为主的传感器组、TFT液晶显示屏、步进电机驱动模块和激光发射器，其中所述摄像头为主的传感器组采集数据单向传输给FPGA(EP3C10)，FPGA(EP3C10)将数据进行处理后分别单向传输给TFT液晶显示屏和单片机(XDP512)，单片机(XDP512)将接受到的数据进行处理后，分别单向传输给电机驱动模块和激光发射器；所述电子靶系统包括处理器、光敏电阻、语音播报机构和LED显示机构；打靶炮台系统包括以单片机(XS128)为核心的处理器、以光敏电阻为主的传感器组、语音播报模块和LED显示模块；其中所述单片机(XS128)为核心的处理器与以光敏电阻为主的传感器组双向传输数据，单片机(XS128)为核心的处理器向语音播报模块和LED显示模块单向传输数据。如此设计，为完成炮台对电子靶的位置的跟踪、打靶的精确性以及完成任务的时间、电子靶显示和播报的准确性。将系统可以划分为核心处理器、电动机驱动模块、摄像头检测模块、显示模块、语音播报模块；炮台系统包括以摄像头为主的传感器组，FPGA(EP3C10)、单片机(XDP512)为核心的处理器组，TFT液晶显示屏，步进电机驱动等。FPGA用来采集摄像头信号，扩展SRAM作为图像缓存，并且对图像做基本的预处理、算法分析等特殊任务，XDP512用于控制整体的运行流程，包括激光管的发射和电机的运转等

如图2所示，所述步进电机驱动模块包括L298电机驱动芯片。如此设计，通过炮塔摄像头模块探测靶的位置并且对靶心定位，引导激光管发射激光。可给摄像头增加滤光片滤除常规可见物体，利用高亮的发光光源来作为电子靶的特征，在整体黑暗的视野里搜寻个别高亮光源，该方案数据处理简单，算法结构也简单，抗干扰能力强；另外，设计中为了使炮塔能够灵活的水平、俯仰转动，需要合适电机及其电机驱动电路。可采用L298作为电机驱动，优点是L298N芯片价格适中，基于该芯片的驱动电路简单，所需元件少，方便用微机进行控制，但其负载能力较差，易热损坏。该系统中使用独立的MOSFET搭建两相步进电机的驱动电路，驱动电流大，响应快，发热少，适用的电压范围宽，给每个步进电机配置一个STC12C5410单片机做为时序控制器，能够接收上级控制器的操作指令，减轻了主处理器的负担。

如图3所示，所述光敏电阻为主的传感器组按靶环并联，作为一个测量单元。如此设计，通过ADC采集光敏电阻与定值电阻的分压来判断是否被击中。实际测试中，由于并联了较多电阻，光敏电阻群的并联暗电阻较小，室内光线下最外环的阻值为50欧姆左右，被激光击中时灵敏度较差，调整方案该为用ADC采集其跳变差，相当于微分值，在被激光击中和激光消失时非常灵敏。

如图4所示，所述TFT液晶屏显示视频数据和测试数据，其分辨率为320×240，尺寸为2.8英寸。如此设计，相比常规12864等屏幕能显示更丰富的信息。

如图5所示，所述语音播报模块通过XS128处理器对接收到的环数电信号进行处理，并经过语音电路的电-声信号转换，通过扬声器播报所中环数。如此设计，通过单片机来控制语音芯片来实现提示信息的播报。

上述实施方式旨在举例说明本发明可为本领域专业技术人员实现或使用，对上述实施方式进行修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，故本发明包括但不限于上述实施方式，任何符合本权利要求书或说明书描述，符合与本文所公开的原理和新颖性、创造性特点的方法、工艺、产品，均落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种激光炮台打靶智能系统，包括炮台机械结构，其特征是：还包括电子靶系统、打靶炮台系统，其中所述打靶炮台系统包括以FPGA(EP3C10)和单片机(XDP512)为核心的处理器组、以摄像头为主的传感器组、TFT液晶显示屏、步进电机驱动模块和激光发射器，其中所述摄像头为主的传感器组采集数据单向传输给FPGA(EP3C10)，FPGA(EP3C10)将数据进行处理后分别单向传输给TFT液晶显示屏和单片机(XDP512)，单片机(XDP512)将接受到的数据进行处理后，分别单向传输给电机驱动模块和激光发射器；所述电子靶系统包括处理器、光敏电阻、语音播报机构和LED显示机构；打靶炮台系统包括以单片机(XS128)为核心的处理器、以光敏电阻为主的传感器组、语音播报模块和LED显示模块；其中所述单片机(XS128)为核心的处理器与以光敏电阻为主的传感器组双向传输数据，单片机(XS128)为核心的处理器向语音播报模块和LED显示模块单向传输数据。

2.根据权利要求1所述的红外循迹超声测距智能消防小车，其特征是：所述步进电机驱动模块包括和L298电机驱动芯片。

3.根据权利要求1所述的红外循迹超声测距智能消防小车，其特征是：所述光敏电阻为主的传感器组按靶环并联，作为一个测量单元。

4.根据权利要求1所述的红外循迹超声测距智能消防小车，其特征是：所述TFT液晶屏显示视频数据和测试数据，其分辨率为320×240，尺寸为2.8英寸。

5.根据权利要求1所述的红外循迹超声测距智能消防小车，其特征是：所述语音播报模块通过XS128处理器对接收到的环数电信号进行处理，并经过语音电路的电-声信号转换，通过扬声器播报所中环数。