基于STC12C5A60S2單片機的CQB模擬訓練裝置

葛運龍

摘 要 水彈槍射出的水彈在20米距離內有著類似于實彈飛行的彈道，能夠較好的用于以室內近距離作戰為主的CQB（CLOSE QUARTER BATTLE，室內近距離戰斗）模擬訓練中。因此，本設計結合上述兩種射擊介質的優點，設計了一款能夠感應以水彈為射擊介質的人體靶，能夠實現感應、計算、反饋等功能，使CQB訓練更加貼近實戰。

關鍵詞 水彈槍 CQB 模擬訓練

中圖分類號：TP368 文獻標識碼：A

在以往的軍警演習演練中，以激光為介質的“槍-靶”仿真模擬訓練系統被廣泛應用，作用距離遠，指向性優良，延時低，是這類系統的優勢。適合進行中遠距離上的模擬對抗訓練。當前軍警遂行多樣化任務，作戰方式種類復雜多樣化，包括解救人質，反恐作戰、巷戰等近距離戰斗。在這類訓練中采用激光類仿真對抗系統會將激光的一些固有缺點放大，如無法明確彈著點，不能模擬真實彈道等。

本設計針對激光模擬仿真對抗系統在CQB環境下所暴露出來的問題：如激光瞄準-發射系統基線高、無法精確模擬彈著點、空包彈有較大的安全隱患、整套系統體積大等，設計了以STC12C5A60S2單片機為控制核心，集成單片機工作電路、壓力傳感模塊、LM393比較器模塊、無線收發模塊、LED模塊、煙霧發生模塊以及供電電路等，的CQB模擬射擊訓練系統。

主要模塊功能介紹：

（1）STC12C5A60S2單片機用于接收判斷壓力傳感模塊信號、生命值計算、控制外圍電路等;

（2）壓力傳感模塊用于將水彈擊中時的壓力轉換為相應的阻值，同時避免部分誤觸;

（3）無線收發模塊用于單片機與各感應點、水彈槍等模塊/設備的通信;

（4）LED模塊用于概略顯示當前生命值。滿血狀態時全亮，“死亡”時全滅;

（5）煙霧發生模塊在“死亡”狀態時進行煙霧提示。

通過以上功能的設計與實現，構建一款能感應水彈，判定受傷情況的水彈感應靶，克服激光模擬系統在CQB中的缺點，對軍警進行CQB訓練具有極高的使用價值。

系統硬件設計：系統硬件電路的設計是系統方案實施的第一步，本章通過對系統硬件電路的設計，完成對單片機資源的分配，如I/O口的分配，進一步對系統的設計方案進行驗證與完善。整體電路如圖1所示。

1單片機系統

在本設計中選用宏晶公司生產的STC12C5A60S2單片機做為系統的控制核心，該芯片在工作時需要輔以復位電路和基準時鐘電路組成單片機最小系統。

2血量顯示設計

2.1 10段4色LED光條簡介

在本設計中選用10段4色LED光條作為感應靶血量的顯示設備。LED管條是一種常見的發光元件，具有壽命長、穩定性好的特點。設計中采用的LED光條模塊是將10個4種顏色的LED光條封裝在一起，20個引腳全部外露可以靈活選擇共陰極或共陽極接法。

2.2血量顯示模塊電路設計

在本設計中選用共陽極接法，負極串聯一個1K 的分壓電阻后接入單片機對應I/O口。其中D17、D18號LED分別對應P24、P25口，D19-D26接入相應的P0口。

3煙霧發生模塊電路設計

本設計中設置煙霧發生模塊用于在感應靶“血量”為0時的報警。由于煙霧發生模塊所需驅功率較大，因此采用了8550“PNP”型三極管作為“開關”來控制煙霧發生。

單片機通過P23口串聯1k 的限流電阻后接入PNP型三極管的基極。P23口通常處于高電平，此時三級管處于開路狀態，煙霧發生器不工作。當P23口處于低電平時，三極管導通，發煙器點火發煙。

4蜂鳴器報警電路設計

驅動蜂鳴器所需電流超出單片機I/O口所能提供的最大電流，因此在蜂鳴器報警電路的設計上選擇了與煙霧發生模塊一樣的電路設計，即通過I/O口控制三極管處于飽和或截止狀態從而控制有源蜂鳴器的開關。

5壓力傳感器設計

5.1壓電薄膜電路設計

在本設計中，使用壓電薄膜將水彈擊中時的動能按一定規律轉換為電阻值，再由轉換電路將連續變化的阻值轉換為高低電平。轉換電路由LM393雙電壓比較器集成電路、可調電阻、固定阻值電阻構成。

6電源供電電路設計

本設計中，供電電源為12V聚合物鋰電池，容量為2000mA·h。整個電路系統由5V電源供電。因此需要電源轉換電路將12V電壓降至5V。

參考文獻

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