CN2414382Y - 一种实弹射击自动报靶装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种实弹射击自动报靶装置,其结构特点是:由脉冲靶、前置处理器、主机和倒靶机构组成,脉冲靶由单脉冲发生器固定于靶板而成,单脉冲发生器的输出端连接前置处理器的输入端,前置处理器设置两个输出端,该输出端分别连接主机、倒靶机构;脉冲靶产生代表弹头命中环数和偏差方向的单脉冲信号,前置处理器将单脉冲信号展宽,主机将处理结果以数码显示、语音报环、光标指示弹着点偏差的方式即时向射手报告。本实用新型结构简单、效率高、成本低、维护方便、适用范围广。

Description

一种实弹射击自动报靶装置

本实用新型涉及一种实弹射击自动报靶装置，属于单片机应用及实弹射击检测技术领域。

现行实弹射击的报靶技术主要有以下三种：

1．由报靶员以肉眼观察确定命中环数，再以旗语或手语方式向射手报告。这种方法目前使用较广泛，但不可避免地存在人为偏差，而且效率低、速度慢，一旦射手和报靶员配合不当还会发生意外事故。

2．由电动系统拖动回靶供射手观察弹着点。这种方法只适用于配备交流电源的较正规的射击场，由于靶要在靶位和射手之间频繁来回运动，因此必须要设有相应的导轨和电机传动系统，故造价较高，维护困难，同时也存在效率低，速度慢，耗能高，故障率高的问题。

3．射中倒靶技术。将靶安装在电(气)动的倒靶机构上，以弹头接靶的机械力为作用机理，使射手射中靶即能倒下。这种方法的缺点在于只知是否中靶、而不知命中环数和弹着点或偏差。

因此，如何全面、准确而又迅速地向射手报告命中环数，弹着点偏差等弹着点参数便成为实弹射击报靶技术急需要解决的难题。

本实用新型的目的，是为了克服现有电动拖靶系统结构复杂、造价较高、维护困难或效率低、速度慢、耗能高的缺点，提供一种实弹射击自动报靶装置，该装置能够在弹头中靶后的瞬间以数字显示和语言报环向射手报告命中环数，同时以光标指示弹着点的偏差方向，并具有结构简单、价格低、维护方便及效率高、速度快、能耗低等优点。

本实用新型的目的可以通过采取如下措施达到：一种实弹射击自动报靶装置，其结构特点是：由脉冲靶、前置处理器、主机和倒靶机构组成，脉冲靶由单脉冲发生器固定于靶板而成，单脉冲发生器的输出端连接前置处理器的输入端，前置处理器设置两个输出端，该输出端分别连接主机、倒靶机构，脉冲靶产生代表弹头命中环数和偏差方向的单脉冲信号并送到前置处理器的输入端，前置处理器将接收到的单脉冲信号展宽并转换成串行输出信号，该串行输出信号以有线传输方式或通过调制解调器以无线发送的方式输送给主机的输入端，同时前置处理器输出开关信号给倒靶机构；主机将接收到的有线或无线信号进行处理，并将处理结果以数码显示、语音报环、光标指示弹着点偏差的方式即时向射手报告。

本实用新型的目的还可通过采取如下措施达到：

单脉冲发生器包括金属薄片A、绝缘板M,A粘贴在M的其中一面，M的另一面粘贴B1、B2…Bn(n≥2)块相互间有一定绝缘距离的同心圆金属薄片，作为代表各环区域的，在最外围环区Bn的上、下、左、右以Bn+1～Bn+4块互相绝缘的金属薄作为代表偏上、偏下、偏左、偏右区域，在A接上+5V电源，B1、B2…Bn及Bn+1～Bn+4互相绝缘并连接前置处理器的输入端。

前置处理器由脉冲展宽电路、单片机最小系统、串行输出电路、开关输出电路和信号发送电路连接而成；脉冲展宽电路由B1、B2…Bn(n≥2)加上Bn+1～Bn+4路D能触发器和RC电路组成，它利用触发器的触发翻转、输出锁定和复位作用实现窄脉冲信号的展宽；单片机最小系统由一片型号为87C51的单片机芯片IC1及外围的晶振电路和复位电路构成；串行输出电路由单片机芯片IC1的一个串行输出口组成；开关输出电路由光电耦合可控硅电路、RC延时复位电路各连接单片机芯片IC1的一个输出口而成；信号发送电路由转换开关K1、调制发射器、输出插座CK1、CK2和调制接收器连接成。

主机由信号接收电路、单片机最小系统、接口扩展电路、译码显示器、偏差指示器、语音报靶电路、打印机接口和功能按键连接而成；信号接收电路由有线输入插座CK3、接收解调器和转换开关K2连接而成；单片机最小系统由一片型号为87C51的芯片IC2及其外围常见的复位电路和晶振电路连接而成，其中串行输入口P3.0接收信号接收电路送来的输入信号，P2.0～P2.3组成输出数据总线；接口扩展电路由一片型号为8243的芯片IC3组成，该芯片IC3的P2口连接单片机最小系统的数据总线，P4～P6分别连接BCD译码器、代表三组四路命中环数信号，P7口连接语音报靶电路、报告并显示命中环数；译码显示器由三块型号为CC4511的芯片和三位7段LED半导体数码管连接而成，或由LCD液晶显示屏和三块型号为CC4055(或CC4056)的芯片连接而成；偏差指示器由四个发光二极管D1～D4及限流电阻组成，可向射手报告弹着点上、下、左、右四个偏差方向；语音报靶电路由4～10线译码器、10段语音固化IC、功率放大器AV(可由多种音频功放IC组成)和扬声器组成；功能按键由手动复位键QA2、打印功能键QA3、累计功能键QA4组成。

主机的主要任务是将前置处理器通过有线或无线方式传送来的弹着点参数信号进行接收和处理，并将处理结果以数码显示，语言报环和以光标指示弹着点偏差的方式即时向射手报告。

与现有技术相比，本实用新型具有如下突出优点：

1．能全面、准确而又迅速地向射手报告命中环数及弹着点偏差等弹着点参数，解决了实弹射击报靶的技术难题。

2．结构简单、价格低、维护方便及效率高、速度快、能耗低，采用直流电源供电，因此适用各种条件的射击场。

3．靶板采用塑料制成，弹头穿越塑料靶板后只留下较规则的小孔，没有明显的撕裂现象和毛刺产生；并且塑料靶板大量生产时可用模具一次注塑成型，成本十分低廉，且报废后的塑料靶板仍可回收再生使用。

下面结合附图对本实用新型进行详细描述：

图1是本实用新型的结构框图。

图2是本实用新型脉冲靶的结构及使用状态示意图。

图3是本实用新型脉实施例1前置处理器的结构图。

图4是前置处理器中单脉冲展宽器的工作原理示意图。

图5是本实用新型脉实施例1主机的结构图。

图6是前置处理器中单片机内置程序流程图。

图7是主机中单片机内置程序流程图。

从图1可知，本实用新型由脉冲靶1、前置处理器2、主机3和倒靶机构19连接而成，其中倒靶机构19采用现有技术常用的倒靶装置，由前置处理器2内置的程序控制。下面详细描述脉冲靶1、前置处理器2、主机3的结构及工作原理。

首先，关于脉冲靶1：

脉冲靶1的主要任务是当弹头中靶时能发出代表命中环数和偏差方向的脉冲信号供前置处理器2使用；而要实施实弹射击的自动报靶，最关键的问题是如何将弹头中靶后的弹着点位置信号(命中环数和偏差方向)转换成可用的电信号。

从图2可以看出，本实施例中脉冲靶1包括单脉冲发生器4和靶板5，单脉冲发生器4由带+5V电源的金属片A、绝缘薄板M、10块相互绝缘的间隔一定距离的同心圆金属片B1～B10和4块分别位于B10的上、下、左、右的相互绝缘的金属片B11～B14组成；制作方法是将A、B1～B10、B11～B14作为三层电极互相绝缘地复合成一块，从而构成一个既能检测命中环数，又能检测弹头着点偏差的脉冲靶1。

从图2可知，在弹头未到靶前的时刻，A、B还是互相绝缘，VB=0(图2-1)；在弹头穿越靶的一段时刻，金属弹头将A、B短接，在这段时刻内有VB=VA+5V(图2-2)；在弹头完成越靶后的时刻，由于弹头所起的短接消失，A、B又回到绝缘状态，VB=0(图2-3)。

这样，就利用弹头对靶穿越短接作用在B得到了一个幅度为5V的脉冲电信号，而该脉冲信号的宽度为弹头长度与弹头速度之比，即弹头由开始穿越靶至完成穿越靶所用的时间，经计算可知Δt≈10us。

根据这个基本原理，从图2可知，A不变，在10环区的上、下、左、右以4块互相绝缘的金属薄作为代表偏上、偏下、偏左、偏右的B11～B14并作好各自的引出线，在A接上+5V电源，当弹头产生对靶的穿越时，便可以在B11～B14的引出线端得到代表偏上、偏下、偏左、偏右的弹着点偏差脉冲信号。

从图2可知，靶板5主要用于固定单脉冲发生器4。目前，广泛使用木板作为靶板的制造材料，一块靶板由若干块木板拼接而成，板面平整度较差，由于板厚一般均超过10毫米以及木板特别有的纹理特性，使其纵向抗破坏能力与横向抗破坏能力相比相差甚远，因此在弹头穿越靶板时往往发生较大面积的不规则撕裂交产生大量的木刺，从面缩短脉冲靶的使用寿命和降低其检测准确性。

本实施例采用一种新型的塑料靶板，该塑料靶板的制作方法是：取一块1.5-2mm厚的塑料板加工至合适形状，在距板四边边缘35-40mm处用相同的塑料板做一个加强筋框，加强筋的高度为25mm，宽为2mm，再在加强筋框内做若干条小加强筋(高度为4mm，宽为2mm)即做好了塑料靶板。

取带加强筋的一面为背面，在左右两边加强筋外侧装上两条支脚，以不带加强筋的一面作为正面，供粘贴脉冲靶用。

将脉冲靶1粘贴在靶板上，装好支脚，就可以使用了。

其次，关于前处理器2：

前置处理器2的主要任务是将脉冲靶1检测到的弹着点参数信号进行处理并转换成一路串行输出信号，通过有线或无线传送的方式送给主机使用，同时还提供一路开关输出信号供倒靶机构19使用。

由于脉冲靶1输出的脉冲信号宽度只有10us，并且又是一个单脉冲信号，因而必须经脉冲展宽后才能供单片机使用，所以前处理器是由脉冲展宽电路、单片机最小系统、串行输出电路、开关输出电路和信号发送电路等部分电路组成(见图3)。

从图3可知，由于总共有14路(B1-B14)窄脉冲信号送来，所以脉冲展宽电路6由14路D型触发器和14组RC电路组成，它利用D触发器的触发翻转、输出锁定和复位作用实现窄脉冲信号的展宽。以第n(n=1～14)为例(见图4)，其工作过程如下：

上是电后，由于在RDn(高电平复位端)接有Rn Cn，将使Qn保持低电平，而Qn则为高电平，当Bn送来一个窄脉冲给CPn(上升沿触发端)，触发器被触发，输出状态翻转并锁定，即Qn为高电平、Qn为低电平，如取Rn Cn的时间常数为10ms，则大约10ms后，RDn变化为高电平使触发器复位，即Qn为低电平，Qn为高电平，这样，就将Bn送至CPn的窄脉冲(约10us)信号展宽为宽脉冲(约10ms)信号，由Qn或Qn输出均可。

从图3可知，单片机最小系统7由一片型号为87C51的芯片IC1构成，其外围晶振电路和复位电路均为常见的常规电路，因速度要求不高，晶振采用6MHz即可，脉冲展宽器送来的14路信号(Q1～Q14)由P0.0～P0.7、P1.0～P1.5共14个输入口接收；

串行输出电路8由87C51的串行输出口P3.1构成，将串行输出信号输出；开关输出电路9由输出口P2.0驱动一块光电耦合可控硅组成，同时由输入口P1.7和RC时间常数(取2s)作为定时信号来控制开关输出电路的复位；信号发送电路10由转换开关K1、调制发射器、输出插座CK1、CK2组成。

转换开关K1用作转换前置处理器2的发送方式，输出插座CK1将前置处理器2输出的串行信号用有线方式输出。调制发射器是将串行信号以无线方式进行发送，可采用对讲机改制而成，方法是将对讲机的收发开关固定在发射位置，并以87C51的串行输出信号经电阻衰减后代替原对讲机音频放大器的输出信号即可。

输出插座CK2为开关输出电路的输出插座，用以输出一个时间约2s的开关输出信号供倒靶执行机构使用。

图6为前置处理器2中单片机IC1内置程序流程图，由于单片机87C51所需处理的数据量很少，仅为14路单脉冲信号Q1～Q14，且对应于每一个出现的输入数据又都有一个固定的对应输出数据要求，因此可以使用查表法，以代表Q1～Q14的输入数为地址，再以相应的输出数G1～G14为数据，编好一个数据表放入87C51中，在实际工作中，单片机就只起到了一个查表器和信号输出器的作用，这样，程序的编写就很简单了。在该流程图中，查表子程序，串行发送子程序都是8051系列单片机的常用子程序，而倒靶机机构19用的子程序实际上是一个n路输出的反逻辑“与”的子程序，也是微机应用中的常用子程序，其中n的取值与要求倒靶的环数有关。如取n=10，则命中1环以上即倒靶，如n=3，则命中8环以上才能倒靶。

第三，关于主机3：

从图5可知，信号接收电路11收到前置处理器2送来的信号后，将信号送入87C51的串行输入口P3.0,87C51将信号处理后，分两组信号输出，一组以BCD码的形式由数据总线P2.0～P2.3输出到接口扩展电路13的芯片8243的P2口，再由8243的P4、P5、P6三组输出口输出相应的BCD码由译码显示命中环数，而8243的P7口则输出另一组相应的BCD码，经4～10线译码器译码后选择10段语音固化IC的输出，以语音形式报告命中环数。另一组以直接输出的形式由P1.1～P1.4直接驱动D1～D4，以光标的形式指示偏上、偏下、偏左、偏右的弹着点偏差方向。

每位射手完成全部发数后按累计键QA4，便可显示出该射手的总成绩。

全部射手都完成后，接好打印机，按打印功能键QA3便可将每位射手的成绩打印出来。也可以在每位射手射完后用此键将该射手的各发成绩和总成绩打印出来。

图7为主机中单片机内置程序流程图，在此流程图中，串行接收子程序、查表子程序、累加子程序、打印子程序都是8051系列单片机的常用子程序。

从图7可知，由于本主机3所需处理的输入数据量很少，仅为代表1～10环的一组数据G1～G10和代表上、下、左、右四个方向偏差的四个电平输出，即都为每组固定的输入对应着一组固定的输出，因此可以用查表法来简化编程工作。将G1～G10作为地址，对应的10组BCD码作为数据，编好一个表(称表1)，再以G11～G14作为地址，上应的四个输出电平作为数据又编好另一个表(称表2)，将表1、表2放入87C51相应的位置，这样，在实际工作中，单片机就只是起到一个串行输入器和查表器的作用，因而程序的编写就十分简单。

关于打印的接口及打印机的使用：

本实用新型设有与TPUP-40A微型打印机的标准接口，由87C51的P0.0～P0.7、P1.0、P2.7共10个I/0口和WR端再加上一个或门组成，能直接与TPUP-40A微型打印机联接并驱动打印机工作。

转换开关K1用作转换前处理器的发送方式，输出插座CK1将前处理器输出的串行信号用有线方式输出。调制发射器20是将串行信号以无线方式进行发送，可采用对讲机改制而成，方法是将对讲机的收发开关固定在发射位置，并以87C51的串行输出信号经电阻衰减后代替原对讲机音频放大器的输出信号即可。

输出插座CK2为开关输出电路的输出插座，用以输出一个时间约2s的开关输出信号供倒靶机构19使用。

附图6应用的倒靶机子程序、查表子程序、串行发送子程序，以及附图7应用的串行接收子程序、查表子程序1、查表子程序2、累

Claims (4)

1．一种实弹射击自动报靶装置，其特征是：由脉冲靶(1)、前置处理器(2)、主机(3)和倒靶机构(19)组成，脉冲靶(1)由单脉冲发生器(4)固定于靶板(5)而成，单脉冲发生器(4)的输出端连接前置处理器(2)的输入端，前置处理器(2)设置两个输出端，该输出端分别连接主机(3)、倒靶机构(19)，脉冲靶(1)产生代表弹头命中环数和偏差方向的单脉冲信号并送到前置处理器(2)的输入端，前置处理器(2)将接收到的单脉冲信号展宽并转换成串行输出信号，该串行输出信号以有线传输方式或通过调制解调器以无线发送的方式输送给主机(3)的输入端，同时前置处理器(2)输出开关信号给倒靶机构(19)；主机(3)将接收到的有线或无线信号进行处理，并将处理结果以数码显示、语音报环、光标指示弹着点偏差的方式即时向射手报告。

2．根据权利要求1所述的一种实弹射击自动报靶装置，其特征是：单脉冲发生器(4)包括金属薄片A、绝缘板M,A粘贴在M的其中一面，M的另一面粘贴B1、B2…Bn(n≥2)块相互间有一定绝缘距离的同心圆金属薄片，作为代表各环区域的，在最外围环区Bn的上、下、左、右以Bn+1～Bn+4块互相绝缘的金属薄作为代表偏上、偏下、偏左、偏右区域，在A接上+5V电源，B1、B2…Bn及Bn+1～Bn+4互相绝缘并连接前置处理器2的输入端。

3．根据权利要求1所述的一种实弹射击自动报靶装置，其特征是：前置处理器(2)由脉冲展宽电路(6)、单片机最小系统(7)、串行输出电路(8)、开关输出电路(9)和信号发送电路(10)连接而成；脉冲展宽电路(6)由B1、B2…Bn(n≥2)加上Bn+1～Bn+4路D能触发器和RC电路组成，它利用触发器的触发翻转、输出锁定和复位作用实现窄脉冲信号的展宽；单片机最小系统(7)由一片型号为87C51的单片机芯片IC1及外围的晶振电路和复位电路构成；串行输出电路(8)由单片机芯片IC1的一个串行输出口组成；开关输出电路(9)由光电耦合可控硅电路、RC延时复位电路各连接单片机芯片IC1的一个输出口而成；信号发送电路(10)由转换开关K1、调制发射器(20)、输出插座CK1、CK2和调制接收器(21)连接成。

4．根据权利要求1所述的一种实弹射击自动报靶装置，其特征是：主机(3)由信号接收电路(11)、单片机最小系统(12)、接口扩展电路(13)、译码显示器(14)、偏差指示器(15)、语音报靶电路(16)、打印机接口(17)和功能按键(18)连接而成；信号接收电路(11)由有线输入插座CK3、接收解调器(21)和转换开关K2连接而成；单片机最小系统(12)由一片型号为87C51的芯片IC2及其外围常见的复位电路和晶振电路连接而成，其中串行输入口P3.0接收信号接收电路(11)送来的输入信号，P2.0～P2.3组成输出数据总线；接口扩展电路(13)由一片型号为8243的芯片IC3组成，该芯片IC3的P2口连接单片机最小系统(12)的数据总线，P4～P6分别连接BCD译码器(14)、代表三组四路命中环数信号，P7口连接语音报靶电路(16)、报告并显示命中环数；译码显示器(14)由三块型号为CC4511的芯片和三位7段LED半导体数码管连接而成，或由LCD液晶显示屏和三块型号为CC4055(或CC4056)的芯片连接而成；偏差指示器(15)由四个发光二极管D1-D4及限流电阻组成，可向射手报告弹着点上、下、左、右四个偏差方向；语音报靶电路(16)由4～10线译码器、10段语音固化IC、功率放大器AV(可由多种音频功放IC组成)和扬声器组成；功能按键由手动复位键QA2、打印功能键QA3、累计功能键QA4组成。

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