激光自動(dòng)報(bào)靶電路,Laser game machine
實(shí)彈射擊之前,要進(jìn)行大量的瞄靶練習(xí),瞄得準(zhǔn)確與否,要靠教練仔細(xì)地檢查。為此,筆者制作了一套激光自動(dòng)報(bào)靶系統(tǒng)。在練習(xí)者的槍上安裝激光發(fā)射器,同時(shí)對(duì)靶面進(jìn)行改造,其上布滿光敏二極管構(gòu)成的點(diǎn)陣,發(fā)出的激光射到靶面的光敏管上,經(jīng)光電轉(zhuǎn)換電路變?yōu)殡?a target="_blank">信號(hào),并由無(wú)線發(fā)射電路發(fā)送出去,接收端的無(wú)線接收電路收到信號(hào)后,根據(jù)信號(hào)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)值換算成射手的成績(jī)并顯示出來(lái)。
具體電路如下:圖1為光電轉(zhuǎn)換電路:將運(yùn)算放大器用作比較器,只要有激光照到光敏管上,光敏管電阻變小,運(yùn)放V-電位低于V+電位,故輸出端為高電平。對(duì)于50cmx50cm的胸環(huán)靶,為保證激光光斑射到靶上,并落到一光敏管上,應(yīng)根據(jù)光斑大小布置兩光敏管的距離,同時(shí)考慮報(bào)靶的精度小于光敏管的密度,可將多個(gè)光敏管作為一個(gè)報(bào)靶信號(hào)點(diǎn),如圖1:
D01,D02兩光敏管對(duì)應(yīng)實(shí)際靶上的不同點(diǎn),不管激光射到D01或D02,輸出端均為高電平。但作為顯示成績(jī)它們是同一信號(hào)點(diǎn)。
通過(guò)實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)時(shí)靶面報(bào)靶信號(hào)區(qū)分點(diǎn)為16×16的點(diǎn)陣,分別引出16行,16列信號(hào)。圖中Xl為第一行信號(hào),D1~D16、R4等組成16輸入或門(mén)(各二極管前由運(yùn)放構(gòu)成的電路相同),只要此行有一個(gè)光敏管被激光射中,Xl為高電平,依此對(duì)應(yīng)引出其他行與列的信號(hào)。同時(shí),為減少需傳輸?shù)男盘?hào),再將行與列信號(hào)引入16:4的編碼器(如圖2所示)。16:4,的編碼器可由4個(gè)8輸入或門(mén)4078實(shí)現(xiàn)或采用GAL門(mén)定制。故靶中送出的信號(hào)共8位(恰好一個(gè)字節(jié))。根據(jù)該字節(jié)的值便可判斷擊中點(diǎn)的位置(環(huán)數(shù)與偏向)。
圖2是發(fā)射電路,該電路的核心芯片為UM3758-108A,它是一塊收發(fā)兩用單片編解碼集成芯片,引腳T/R接高電平為編碼發(fā)送,接低電平為接收譯碼{《電子報(bào)》04年39期十四版肴較詳細(xì)的介紹}。選用它是因?yàn)槠淝『糜?位數(shù)據(jù)線,可一次完成編碼傳送,數(shù)據(jù)經(jīng)。UM3758并一串轉(zhuǎn)換后再由無(wú)線發(fā)射模塊NDR315發(fā)射出去。為降低功耗,當(dāng)未發(fā)射激光或未打中靶時(shí),無(wú)線發(fā)射模塊無(wú)電不工作,故將編碼后的4行(或列)信號(hào)送入一4輸入或門(mén),只要擊中靶畫(huà),行或列均至少有一位為高電平(第一行,第一歹U不設(shè)光敏管),或門(mén)的輸出端就為高電平,使三極管9013飽和導(dǎo)通,無(wú)線發(fā)射模塊得電工作。
接收電路如圖3所示,CJS-R01A為無(wú)線接收模塊,UM3758-108A的T/R為低電平,工作于接收模式,將CJS-R01A收到的串行數(shù)據(jù)譯碼還原為8位并行數(shù)據(jù),送入單片機(jī)處理,由單片機(jī)轉(zhuǎn)化成顯示數(shù)據(jù)送出去顯示。
簡(jiǎn)單的顯示系統(tǒng)可采用9個(gè)LED數(shù)碼管(如圖4所示)。擊中10環(huán)區(qū)域中間的LED顯示“A”。擊中10環(huán)以外,由其余8個(gè)LED中的一個(gè)顯示,LED的位置用于區(qū)分擊中點(diǎn)偏上、偏下、偏左、偏右、偏左上、偏右上、偏左下、偏右下。
可選用單片機(jī)的P2端口經(jīng)非門(mén)控制9個(gè)LED的段選碼,P3.0作為中間LED的位選信號(hào),P3.1-P3.3,P3.4經(jīng)3-8譯碼器形成其余8個(gè)LED的位選信號(hào)(圖中未畫(huà)出)。
軟件編程時(shí),主要解決的問(wèn)題在于如何把靶中送出的8位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為顯示數(shù)據(jù)。由于此兩者間無(wú)函數(shù)關(guān)系,故先構(gòu)造一表格,表格共256項(xiàng),分別為00H~FFH所對(duì)應(yīng)的段選碼(一字節(jié))、位選碼(一字節(jié))。然后用查表的方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換輸出,驅(qū)動(dòng)顯示。
若要更直觀地顯示擊中點(diǎn),還可選用點(diǎn)陣式液晶顯示屏。
整個(gè)系統(tǒng)非常簡(jiǎn)潔,模塊化設(shè)計(jì)易于調(diào)試。要注意的是靶上光電轉(zhuǎn)換電路的安裝調(diào)試,因光敏管數(shù)量比較多,為節(jié)約成本,四個(gè)信號(hào)點(diǎn)做在一個(gè)印刷電路板上,再逐一串接起來(lái)。為抗自然光干擾,光敏管凹入靶內(nèi)一點(diǎn)。另外,實(shí)際電路設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)注意電阻R3的選擇,其值決定了靈敏度與抗干擾性。當(dāng)并接的光敏管增多時(shí),應(yīng)減少R3的值(圖1)。
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