CN214177296U - 一种俯仰信号和偏航信号采集电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种俯仰信号和偏航信号采集电路，包括俯仰信号调理电路、偏航信号调理电路、AD转换器以及单片机；俯仰信号调理电路用于对输入的俯仰信号进行调理，并将调理后的俯仰信号输出至AD转换器进行转换，AD转换器输出转换后的数字俯仰信号并传输至单片机；偏航信号调理电路用于对输入的偏航信号进行调理，并将调理后的偏航信号输入至AD转换器进行转换，AD转换器输出转换后的数字偏航信号并传输至单片机。本实用新型通过对输入的俯仰信号和偏航信号进行调理，并通过AD转换器进行数模转换，最终由单片机解析计算，并将计算出的瞄准定位信息传输至上位机。该过程能够提高模拟射击训练的仿真度，提升射击人员的射击水平。
Description
技术领域
本实用新型涉及射击训练领域，尤其涉及一种俯仰信号和偏航信号采集电路。
背景技术
对于射击类设备，往往需要对目标进行精确瞄准和跟踪，才能确保射击的命中率和命中精度。因此，在射击人员进行模拟训练时，需要高精度的测量装置来及时、准确地测量和采集射击人员的瞄准信息，提高射击训练的精准度。
发明内容
本实用新型主要解决的技术问题是提供一种俯仰信号和偏航信号采集电路，解决现有技术中缺乏对射击器材的瞄准信号进行精确采集的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是提供一种俯仰信号和偏航信号采集电路，包括俯仰信号调理电路、偏航信号调理电路、AD转换器以及单片机；所述俯仰信号调理电路用于对输入的俯仰信号进行调理，并将调理后的俯仰信号输出至所述AD转换器进行转换，所述AD转换器输出转换后的数字俯仰信号并传输至所述单片机；所述偏航信号调理电路用于对输入的偏航信号进行调理，并将调理后的偏航信号输入至所述AD转换器进行转换，所述AD转换器输出转换后的数字偏航信号并传输至所述单片机。
优选的，所述俯仰信号调理电路和偏航信号调理电路组成相同，其中，所述俯仰信号调理电路包括第一运算放大器，所述第一运算放大器的正极输入端电连接第一匹配电阻后接入俯仰信号，负极输入端电连接第二匹配电阻后接地，输出端电连接第一输出电阻后接入所述AD转换器的第一同相输入通道，所述第一运算放大器的输出端还电连接第三匹配电阻后接入所述第一运算放大器的负极输入端；所述第一运算放大器的正极输入端还电连接第四匹配电阻和第二输出电阻后接入所述AD转换器的第一反相输入通道。
优选的，所述俯仰信号调理电路还包括第二运算放大器，所述第四匹配电阻和第二输出电阻的电连接处接入所述第二运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的负极输入端电连接所述第二运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的正极输入端电连接所述AD转换器的基准信号输出端。
优选的，所述单片机为芯片TMS320F2812。
优选的，所述AD转换器为芯片ADS8364。
优选的，所述芯片ADS8364的十六个数据端电连接至所述芯片TMS320F2812的十六位数据端。
优选的，所述芯片ADS8364的三个地址端分别电连接所述芯片TMS320F2812的三个地址端。
优选的，所述芯片ADS8364的三个指令端分别电连接所述芯片TMS320F2812的三个脉宽调制端。
优选的，还包括电源电路，所述电源电路包括芯片TPS767D318，所述芯片TPS767D318的输入端电连接第一直流电源，所述芯片TPS767D318的第一输出端输出第二直流电源，所述第二直流电源用于向芯片TPS767D318的数字电源端供电；第二输出端输出第三直流电源，所述第三直流电源用于向芯片TPS767D318的模拟电源端以及芯片ADS8364供电。
优选的，所述第一运算放大器和第二运算放大器均为芯片OPA2227。
本发明的有益效果是：本实用新型公开了一种俯仰信号和偏航信号采集电路，包括俯仰信号调理电路、偏航信号调理电路、AD转换器以及单片机；俯仰信号调理电路用于对输入的俯仰信号进行调理，并将调理后的俯仰信号输出至AD转换器进行转换，AD转换器输出转换后的俯仰信号并传输至单片机；偏航信号调理电路用于对输入的偏航信号进行调理，并将调理后的偏航信号输入至AD转换器进行转换，AD转换器输出转换后的偏航信号并传输至单片机。本实用新型通过对输入的俯仰信号和偏航信号进行调理，并通过AD转换器进行数模转换，最终由单片机解析计算，并将计算出的瞄准定位信息传输至上位机。该过程能够提高模拟射击训练的仿真度，提升射击人员的射击水平。
附图说明
图1是根据本实用新型一种俯仰信号和偏航信号采集电路的原理示意图；
图2是根据本实用新型一种俯仰信号和偏航信号采集电路中俯仰信号调理电路；
图3是根据本实用新型一种俯仰信号和偏航信号采集电路中的AD转换器；
图4是根据本实用新型一种俯仰信号和偏航信号采集电路中的单片机示意图；
图5是根据本实用新型一种俯仰信号和偏航信号采集电路中的电源电路。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，俯仰信号和偏航信号采集电路包括俯仰信号调理电路1、偏航信号调理电路2、AD转换器3以及单片机4。本实用新型应用在射击训练中，通过两个加速度计测量射击器械的俯仰和偏航两个方向的角度和加速度，并将测得的俯仰信号和偏航信号分别输入值俯仰信号调理电路1和偏航信号调理电路2。这里的调理电路主要是用于对输入信号进行放大、滤波整形等处理，使得输出信号的波形稳定可靠。
俯仰信号调理电路1用于对输入的俯仰信号进行调理，并将调理后的俯仰信号输出至AD转换器3进行转换，AD转换器3输出转换后的数字俯仰信号并传输至单片机4。偏航信号调理电路2用于对输入的偏航信号进行调理，并将调理后的偏航信号输入至AD转换器3进行转换，AD转换器3输出转换后的数字偏航信号并传输至单片机4。最终由单片机对俯仰信号和偏航信号解析计算，并将计算出的瞄准定位信息传输至上位机，该过程能够提高模拟射击训练的仿真度，提高射击人员的射击水平。
如图2所示，俯仰信号调理电路包括第一运算放大器OP1A，第一运算放大器OP1A的正极输入端电连接第一匹配电阻R11后接入俯仰信号F_directionOUT，负极输入端电连接第二匹配电阻R9后接地，输出端电连接第一输出电阻R10后接入图3中AD转换器的第一同相输入通道CHA0+，第一运算放大器OP1A的输出端还电连接第三匹配电阻R16后接入第一运算放大器OP1A的负极输入端；第一运算放大器OP1A的正极输入端还电连接第四匹配电阻R12和第二输出电阻R13后接入图3中AD转换器的第一反相输入通道CHA0-。可以看出，通过第一运算放大器OP1A和第一匹配电阻R11至第四匹配电阻R12能够对输入的俯仰信号F_directionOUT进行缩放和平移，以满足AD转换器模拟通道的输入要求。
优选的，俯仰信号调理电路还包括第二运算放大器OP1B，第四匹配电阻R12和第二输出电阻R13的电连接处接入第二运算放大器OP1B的输出端，第二运算放大器OP1B的负极输入端电连接第二运算放大器OP1B的输出端，第二运算放大器OP1B的正极输入端电连接图3中AD转换器的基准信号输出端REFOUT。通过第二运算放大器OP1B来缓冲图3中AD转换器基准信号输出端REFOUT输出的2.5V基准电压。
优选的，第一运算放大器OP1A和第二运算放大器OP1B均为芯片OPA2227。芯片OPA2227的电源正极电连接+12V电源，电源负极点链接-12V电源。
优选的，俯仰信号调理电路和偏航信号调理电路组成相同，这里不再赘述。偏航信号调理电路接入图3中的第二同相输入通道CHA1+和第二反相输入通道CHA1-。
优选的，如图3和图4所示，AD转换器为芯片ADS8364。单片机为芯片TMS320F2812。
优选的，图3中的芯片ADS8364的十六个数据端(D0～D15)电连接至图4中芯片TMS320F2812的十六位数据端(X[D0]～X[D15])。芯片ADS8364通过这些数据端将输入的俯仰信号和偏航信号从模拟信号转换为数字信号，并输入至芯片TMS320F2812中。
优选的，图3中芯片ADS8364的三个地址端(A0～A2)分别电连接图4中芯片TMS320F2812的三个地址端(A3、A5、A9)；芯片TMS320F2812通过这些地址端控制转换结果的读取。
优选的，图3中芯片ADS8364的三个指令端(HOLDA～HOLDC)分别电连接图4中芯片TMS320F2812的三个脉宽调制端(PWM1、PWM3、PWM5)。芯片TMS320F2812通过这些端口控制芯片ADS8364模拟通道的采样/保持过程。
优选的，图3中芯片ADS8364的时钟端CLK电连接图4中芯片TMS320F2812的脉宽调制端PWM2，由脉宽调制端PWM2输出信号作为芯片ADS8364的转换时钟信号。
优选的，图3中芯片ADS8364的读信号端RD电连接图4中芯片TMS320F2812的读选通信号端XRD。
优选的，图3中芯片ADS8364的复位端RESET电连接图4中芯片TMS320F2812的脉宽调制端PWM4，芯片TMS320F2812通过脉宽调制端PWM4控制芯片ADS8364的复位。
优选的，图3中芯片ADS8364的末端转换端XINT2电连接图4中芯片TMS320F2812的开始AD转换端XINT2；由芯片TMS320F2812的开始AD转换端XINT2设置中断输入信号，当芯片ADS8364数据转换结束时，进入中断服务程序，进行数据的读取。
优选的，图3中芯片ADS8364的片选端CS2电连接图4中芯片TMS320F2812的片选端CS2。通过芯片TMS320F2812设置芯片ADS8364的片选端CS2为高电平时，并行十六位数据端(X[D0]～X[D15])处于高阻抗状态，为低电平时，并行数据线反映了输出缓冲器当前的状态。
优选的，如图5所示。俯仰信号和偏航信号采集电路还包括电源电路，电源电路包括芯片TPS767D318，芯片TPS767D318的输入端电连接第一直流电源VCC，第一直流电源VCC的大小为+5V。芯片TPS767D318的第一输出端1OUT输出第二直流电源+1.8V，第二直流电源+1.8V用于向图4中芯片TMS320F2812的数字电源端VDD供电。第二输出端输出1OUT第三直流电源+3.3V，第三直流电源+3.3V用于向图4中芯片TMS320F2812的模拟电源端VDDIO供电，还向芯片ADS8364供电。
优选的，芯片TMS320F2812还通过通信接口连接上位机，将测得定位信息传输至上位机。
由此可见，本实用新型公开了一种俯仰信号和偏航信号采集电路，包括俯仰信号调理电路、偏航信号调理电路、AD转换器以及单片机；俯仰信号调理电路用于对输入的俯仰信号进行调理，并将调理后的俯仰信号输出至AD转换器进行转换，AD转换器输出转换后的数字俯仰信号并传输至单片机；偏航信号调理电路用于对输入的偏航信号进行调理，并将调理后的偏航信号输入至AD转换器进行转换，AD转换器输出转换后的数字偏航信号并传输至单片机。本实用新型通过对输入的俯仰信号和偏航信号进行调理，并通过AD转换器进行数模转换，最终由单片机解析计算，并将计算出的瞄准定位信息传输至上位机。该过程能够提高模拟射击训练的仿真度，提升射击人员的射击水平。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种俯仰信号和偏航信号采集电路，其特征在于：包括俯仰信号调理电路、偏航信号调理电路、AD转换器以及单片机；所述俯仰信号调理电路用于对输入的俯仰信号进行调理，并将调理后的俯仰信号输出至所述AD转换器进行转换，所述AD转换器输出转换后的数字俯仰信号并传输至所述单片机；所述偏航信号调理电路用于对输入的偏航信号进行调理，并将调理后的偏航信号输入至所述AD转换器进行转换，所述AD转换器输出转换后的数字偏航信号并传输至所述单片机。
2.根据权利要求1所述的俯仰信号和偏航信号采集电路，其特征在于：所述俯仰信号调理电路和偏航信号调理电路组成相同，其中，所述俯仰信号调理电路包括第一运算放大器，所述第一运算放大器的正极输入端电连接第一匹配电阻后接入俯仰信号，负极输入端电连接第二匹配电阻后接地，输出端电连接第一输出电阻后接入所述AD转换器的第一同相输入通道，所述第一运算放大器的输出端还电连接第三匹配电阻后接入所述第一运算放大器的负极输入端；所述第一运算放大器的正极输入端还电连接第四匹配电阻和第二输出电阻后接入所述AD转换器的第一反相输入通道。
3.根据权利要求2所述的俯仰信号和偏航信号采集电路，其特征在于：所述俯仰信号调理电路还包括第二运算放大器，所述第四匹配电阻和第二输出电阻的电连接处接入所述第二运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的负极输入端电连接所述第二运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的正极输入端电连接所述AD转换器的基准信号输出端。
4.根据权利要求3所述的俯仰信号和偏航信号采集电路，其特征在于：所述单片机为芯片TMS320F2812。
5.根据权利要求4所述的俯仰信号和偏航信号采集电路，其特征在于：所述AD转换器为芯片ADS8364。
6.根据权利要求5所述的俯仰信号和偏航信号采集电路，其特征在于：所述芯片ADS8364的十六个数据端电连接至所述芯片TMS320F2812的十六位数据端。
7.根据权利要求6所述的俯仰信号和偏航信号采集电路，其特征在于：所述芯片ADS8364的三个地址端分别电连接所述芯片TMS320F2812的三个地址端。
8.根据权利要求7所述的俯仰信号和偏航信号采集电路，其特征在于：所述芯片ADS8364的三个指令端分别电连接所述芯片TMS320F2812的三个脉宽调制端。
9.根据权利要求8所述的俯仰信号和偏航信号采集电路，其特征在于：还包括电源电路，所述电源电路包括芯片TPS767D318，所述芯片TPS767D318的输入端电连接第一直流电源，所述芯片TPS767D318的第一输出端输出第二直流电源，所述第二直流电源用于向芯片TPS767D318的数字电源端供电；第二输出端输出第三直流电源，所述第三直流电源用于向芯片TPS767D318的模拟电源端以及芯片ADS8364供电。
10.根据权利要求9所述的俯仰信号和偏航信号采集电路，其特征在于：所述第一运算放大器和第二运算放大器均为芯片OPA2227。
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