CN203908399U

CN203908399U - 一种基于cc2530的自动击发控制装置

Info

Publication number: CN203908399U
Application number: CN201420190824.5U
Authority: CN
Inventors: 徐峰; 徐毅; 彭树生; 孙卫钢; 刘启雄; 周聃; 黄承夏; 郑广瑜; 张晓宇; 黄思华; 韩晓明
Original assignee: Shanghai Institute of Technology
Current assignee: Shanghai Institute of Technology
Priority date: 2014-04-21
Filing date: 2014-04-21
Publication date: 2014-10-29
Anticipated expiration: 2024-04-21

Abstract

本实用新型公开了一种基于CC2530的自动击发控制装置，它包括击发控制器模块、ZigBee无线模块、传感器模块、机械控制模块；ZigBee无线模块包括协调控制器、路由控制器和终端控制器；传感器模块包括温湿度传感器、大气压传感器、红外传感器、方位传感器；机械控制模块包括电机驱动器、步进电机、机械手臂；击发控制器与ZigBee无线模块之间由ZigBee无线网络或RS-485网络连接；路由控制器和终端控制器与机械控制模块连接；ZigBee无线模块与传感器模块由RS-485总线连接；传感器模块采集数据，数据经ZigBee无线模块发送至击发控制器，通过比对预先设定的射击条件，发送射击指令至终端控制器控制机械控制模块实现自动击发操作。

Description

一种基于CC2530的自动击发控制装置

技术领域

本实用新型涉及兵工技术领域中的无人值守武器平台自动击发控制领域，具体指一种基于CC2530的自动击发控制装置。

背景技术

传统的牵引式火炮或枪械的击发均是由“人”直接操作，而导致在某些情况下射击的精度和实效性不高，不仅如此，在某些特殊情况下，需要对周边特定的环境信息采集分析后根据情况做出判断是否需要击发，由于火炮或枪械分布广泛且多分布在山区等自然条件恶劣的环境下，环境信息很难实时地获得，往往会延误战机。

发明内容

为解决上述现有技术中所存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种基于CC2530的自动击发控制装置，利用ZigBee无线组网技术与RS-485总线相结合，将火炮或枪械周边特定的环境信息实时获取，并实现自动击发，以提高射击的精度和实效性。

本实用新型的技术方案如下：一种基于CC2530的自动击发控制装置，其特征在于，该装置包括击发控制器、ZigBee无线模块、传感器模块、机械控制模块；所述ZigBee无线模块包括协调控制器、路由控制器和终端控制器；所述传感器模块包括温湿度传感器、大气压传感器、红外传感器、方位传感器；所述机械控制模块包括电机驱动器、步进电机、机械手臂；所述击发控制器与ZigBee无线模块之间由ZigBee无线网络或RS-485网络连接；所述ZigBee无线模块中的路由控制器和终端控制器与机械控制模块连接；所述ZigBee无线模块与传感器模块由RS-485总线连接；通过传感器模块采集数据，数据经过ZigBee无线模块发送至击发控制器，击发控制器获得数据后，通过比对预先设定的射击条件，发送射击指令，射击指令通过ZigBee网络控制模块发送给终端控制器，终端控制器根据指令控制机械控制模块，最后通过控制电机的转动拉动钢丝绳达到控制机械手臂实现自动击发操作之目的。

所述击发控制器模块由用于总线数据收发，以及RF通信控制的MCU最小电路分别和电源电路、RF通信电路、RS-485通信接口、串口通信接口、实现工作状态指示的LED显示电路相连接。

所述击发控制器模块使用CC2530内部的8051CPU，内部嵌入情况处理数据单元，该数据单元录入了预先设定的射击条件，通过对传至击发控制器的数据进行比对，决定是否形成射击控制指令，形成的控制指令由设备自动发出至ZigBee无线模块。

所述ZigBee无线模块包括协调控制器、路由控制器和终端控制器，具体由MCU最小电路、电源电路、RF通信电路、RS-485通信接口、电机控制电路、LED显示电路组成，用于总线数据收发，电机控制以及RF通信控制的MCU最小电路分别和电源电路、RF通信电路，RS-485通信接口、电机控制电路，LED显示电路相连接。

上述击发控制器模和ZigBee无线模块所用MCU最小电路是指微处理器正常工作的最简电路，包括TI公司的ZigBee芯片CC2530、电源退耦电路、晶振、复位电路，主要负责RS-485通信、电机控制、无线通信的控制与处理。

所述电源电路，将220V交流电通过变压器转为36V交流电，再经过整流桥将其变为50V直流电，再经过开关电源芯片LM5575得到5V直流电，最后经过LDO电源芯片AMS1117-3.3转为3.3V直流电。用50V与3.3V直流电分别为步进电机、ZigBee无线模块与传感器模块提供电源。

所述击发控制器模和ZigBee无线模块所用RF通信电路，包括RF阻抗匹配电路、巴伦电路与鞭状天线，用于接收与发送载频为2.4GHz的RF信号。

所述击发控制器模和ZigBee无线模块所用RS-485通信接口，包括RS-485协议转换芯片MAX3430，用于接收与发送RS-485总线数据。

所述电机控制电路，包括频率生成芯片LTC6904、分频芯片74LC393、总线驱动芯片74LC245,用于产生步进电机控制信号。

所述LED显示电路，包括两个LED显示，用于实现工作状态指示。

所述传感器模块包括温湿度传感器、大气压传感器、红外传感器、方位传感器，具体电路由MCU最小电路、总线接口，温湿度传感电路、大气压传感电路、红外传感电路、方位传感电路组成，各传感器的传感电路分别通过MCU最小电路、总线接口和ZigBee无线模块相连接。所用MCU最小电路，采用NEC公司的F0411，主要负责RS-485总线数据收发与传感器电路控制。所述温湿度传感电路、采用传感器芯片SHT15，用于采集环境温度与湿度。所述大气压传感电路、采用BOSCH公司BMP085，用于采集环境大气压。所述红外传感电路、采用红外对管H42B6，用于采集火炮装填状态。所述方位传感电路，采用芯片HMC5883L，用于采集火炮瞄准状态。

本实用新型的有益效果是：

（1）利用ZigBee技术与RS-485总线相结合，实时地获取温度、湿度、大气压值、弹药装填状态、火炮瞄准状态，并实现火炮或枪械的自动击发。

（2）ZigBee技术有较强的抗干扰性以及极低的功耗。因此，采用CC2530构建的自动击发控制装置具有功耗低、抗干扰能力强，组网能力强等突出优点。

附图说明

图1、一种基于CC2530的自动击发控制装置的原理框图；

图2、击发控制器结构图；

图3、ZigBee无线模块结构图；

图4、ZigBee无线模块线路方块图；

图5、传感器模块结构图；

图6、击发控制器电路；

图7、电机控制电路；

图8、电源电路。

具体实施方式

为了更清楚的阐述本实用新型的技术方案，下面结合附图做进一步详细描述。

由图1-8所示，一种基于CC2530的自动击发控制装置，其特征在于，该装置包括击发控制器、ZigBee无线模块、传感器模块、机械控制模块；所述ZigBee无线模块包括协调控制器、路由控制器和终端控制器；所述传感器模块包括温湿度传感器、大气压传感器、红外传感器、方位传感器；所述机械控制模块包括电机驱动器、步进电机、机械手臂；所述击发控制器与ZigBee无线模块之间由ZigBee无线网络或RS-485网络连接；所述ZigBee无线模块中的路由控制器和终端控制器与机械控制模块连接；所述ZigBee无线模块与传感器模块由RS-485总线连接；通过传感器模块采集数据，数据经过ZigBee无线模块发送至击发控制器，击发控制器获得数据后，通过比对预先设定的射击条件，发送射击指令，射击指令通过ZigBee网络控制模块发送给终端控制器，终端控制器根据指令控制机械控制模块，最后通过控制电机的转动拉动钢丝绳达到控制机械手臂实现自动击发操作之目的。

由图2所示，击发控制器模块由用于总线数据收发，以及RF通信控制的MCU最小电路分别和电源电路、RF通信电路、RS-485通信接口、串口通信接口、实现工作状态指示的LED显示电路相连接。击发控制器具体线路由图6所示，MCU最小电路核心芯片采用TI公司的ZigBee芯片CC2530，用于总线数据收发，以及RF通信控制。图中符号“C”指电容，符号“L”指电感，符号“R”指电阻。其中第22脚连接C1第1脚与无源晶振Y1第1脚，第23脚连接C2第1脚与无源晶振Y1第2脚，C1与C2第2脚接地，组成晶振电路；第20脚接R1第2脚与C3第2脚，R1第1脚接3.3V电源正极，C3第1脚接地，组成复位电路；第30脚与第40脚分别接R2与C6，R2与C6另一脚接地；第25脚与第26脚分别接C4与C3第1脚，C4第2脚与L1第1脚、C8第1脚、L2第1脚连接，C5第2脚与C9第1脚、L3第1脚、L2第2脚连接，L1第2脚与C9第2脚接地，接着，L3第2脚与C8第2脚、C9第1脚、C10第1脚连接，C10第2脚与C11第1脚、鞭状天线连接，C9与C11第2脚接地，组成RF通信电路；第10、21、24、27、28、29、31、39脚接电源；第16、17脚接RS-485通信接口，第14、15脚接串口通信接口；第7、8脚接LED显示电路。

由图3所示，ZigBee无线模块包括协调控制器、路由控制器和终端控制器，由图4所示，ZigBee无线模块具体由MCU最小电路、电源电路、RF通信电路、RS-485通信接口、电机控制电路、LED显示电路组成，用于总线数据收发，电机控制以及RF通信控制的MCU最小电路分别和电源电路、RF通信电路，RS-485通信接口、电机控制电路，LED显示电路相连接。其中电机控制电路描述如下，由图7所示，LTC6904第1脚接地，第2脚与第3脚接CC2530第11脚与第7脚，并分别串联R3与R4接电源。4脚串联R12接电源，第6脚接74LC393第1脚，第7脚接CC2530第13脚，第8脚接电源；74LC393第2、12脚串联C12接电源并串联R15接地，第3、4、5、6脚分别串联电阻R5、R6、R8、R10接至第13脚，第8、9、10、11脚分别串联电阻R7、R9、R11、R13接至74LC245第9脚，第14脚接电源；74LC245第1、20脚接电源，第7、8脚分别接CC2530第36、8脚，第11、12、13脚分别接电机驱动器，以控制电机。

所述电源电路，将220V交流电通过变压器转为36V交流电，再经过整流桥将其变为50V直流电，再经过开关电源芯片LM5575得到5V直流电，最后经过LDO电源芯片AMS1117-3.3转为3.3V直流电。用50V与3.3V直流电分别为步进电机、ZigBee无线模块与传感器模块提供电源。由图8所示，电源电路描述如下：交流电220V通过整流桥第4脚与第2脚输入，第1脚与LM5575第3脚连接，输出50V直流电给电机供电。第13脚与第14脚串联肖特基二极管D3，第14脚与第16脚串联电解电容，第5脚与第6脚之间串联R1与C3，第5脚接R3第1脚与R2第2脚，第14脚连接L1第1脚，R2第1脚与L1第2脚连接输出5V直流电，给击发控制器与ZigBee无线模块供电。

由图5所示，传感器模块包括温湿度传感器、大气压传感器、红外传感器、方位传感器，具体电路由MCU最小电路、总线接口，温湿度传感电路、大气压传感电路、红外传感电路、方位传感电路组成，各传感器的传感电路分别通过MCU最小电路、总线接口和ZigBee无线模块相连接。所用MCU最小电路，采用NEC公司的F0411，主要负责RS-485总线数据收发与传感器电路控制。所述温湿度传感电路、采用传感器芯片SHT15，用于采集环境温度与湿度。所述大气压传感电路、采用BOSCH公司BMP085，用于采集环境大气压。所述红外传感电路、采用红外对管H42B6，用于采集火炮装填状态。所述方位传感电路，采用芯片HMC5883L，用于采集火炮瞄准状态。

Claims

1.一种基于CC2530的自动击发控制装置，其特征在于，该装置包括击发控制器模块、ZigBee无线模块、传感器模块、机械控制模块；所述ZigBee无线模块包括协调控制器、路由控制器和终端控制器；所述传感器模块包括温湿度传感器、大气压传感器、红外传感器、方位传感器；所述机械控制模块包括电机驱动器、步进电机、机械手臂；所述击发控制器与ZigBee无线模块之间由ZigBee无线网络或RS-485网络连接；所述路由控制器和终端控制器与机械控制模块连接；所述ZigBee无线模块与传感器模块由RS-485总线连接；通过传感器模块采集数据，数据经过ZigBee无线模块发送至击发控制器，击发控制器获得数据后，通过比对预先设定的射击条件，发送射击指令，射击指令通过ZigBee网络控制模块发送给终端控制器，终端控制器根据指令控制机械控制模块，最后通过控制电机的转动拉动钢丝绳达到控制机械手臂实现自动击发操作之目的。

2.根据权利要求1所述的基于CC2530的自动击发控制装置，其特征在于，所述击发控制器模块由用于总线数据收发，以及RF通信控制的MCU最小电路分别和电源电路、RF通信电路、RS-485通信接口、串口通信接口、实现工作状态指示的LED显示电路相连接。

3.根权据利要求1、2所述的基于CC2530的自动击发控制装置，其特征在于，所述击发控制器模块使用CC2530内部的8051CPU，内部嵌入情况处理数据单元，该数据单元录入了预先设定的射击条件，通过对传至击发控制器的数据进行比对，决定是否形成射击控制指令，形成的控制指令由设备自动发出至ZigBee无线模块。

4.根据权利要求1所述的基于CC2530的自动击发控制装置，其特征在于，所述ZigBee无线模块包括协调控制器、路由控制器和终端控制器，具体由MCU最小电路、电源电路、RF通信电路、RS-485通信接口、电机控制电路、LED显示电路组成，用于总线数据收发，电机控制以及RF通信控制的MCU最小电路分别和电源电路、RF通信电路，RS-485通信接口、电机控制电路，LED显示电路相连接。

5. 根据权利要求2、4所述的基于CC2530的自动击发控制装置，其特征在于，所述击发控制器模和ZigBee无线模块所用RF通信电路，包括RF阻抗匹配电路、巴伦电路与鞭状天线，用于接收与发送载频为2.4GHz的RF信号；所述击发控制器模和ZigBee无线模块所用RS-485通信接口，包括RS-485协议转换芯片MAX3430，用于接收与发送RS-485总线数据；所述击电源电路是由220V交流电通过变压器转为36V交流电，再经过整流桥将其变为50V直流电，再经过开关电源芯片LM5575得到5V直流电，最后经过LDO电源芯片AMS1117-3.3转为3.3V直流电，用50V与3.3V直流电分别为步进电机、ZigBee无线模块与传感器模块提供电源。

6.权根据利要求1、4所述的基于CC2530的自动击发控制装置，其特征在于，ZigBee无线模块使用低功耗的CC2530主控芯片，当使用无线通信时，该芯片加载基于ZigBee2007Pro的Z-Stack协议栈，使用MESH组网方式；有线通信时，采用MAX3430ESA芯片的RS-485方式通信。

7. 根据权利要求1所述的基于CC2530的自动击发控制装置，其特征在于，所述传感器模块包括温湿度传感器、大气压传感器、红外传感器、方位传感器，具体电路由MCU最小电路、总线接口，温湿度传感电路、大气压传感电路、红外传感电路、方位传感电路组成，各传感器的传感电路分别通过MCU最小电路、总线接口和ZigBee无线模块相连接；所述MCU最小电路，采用NEC公司的F0411，主要负责RS-485总线数据收发与传感器电路控制；所述温湿度传感电路、采用传感器芯片SHT15，用于采集环境温度与湿度；所述大气压传感电路、采用BOSCH公司BMP085，用于采集环境大气压；所述红外传感电路、采用红外对管H42B6，用于采集火炮装填状态；所述方位传感电路，采用芯片HMC5883L，用于采集火炮瞄准状态。