课程设计-激光打靶系统
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激光技术课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解激光技术的基本原理,掌握激光的产生、传播、特性及应用的相关知识。
2. 了解激光技术在现代科技领域的重要地位,掌握其在工业、医疗、通信等方面的应用案例。
3. 掌握激光安全知识,了解激光对人体的潜在危害及其防护措施。
技能目标:1. 能够运用所学知识,分析并解决激光技术在实际应用中遇到的问题。
2. 能够设计简单的激光实验,进行数据采集和结果分析,提高实验操作能力。
3. 能够运用激光技术相关知识,进行创新性思考,提出并阐述自己的观点。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对激光技术的好奇心和探索精神,激发学习兴趣。
2. 增强学生对我国激光技术发展的自豪感,培养爱国主义情怀。
3. 培养学生团队合作意识,学会在团队中发挥个人作用,共同解决问题。
课程性质分析:本课程为选修课,旨在让学生了解激光技术的基本原理及其在现代科技领域的应用,提高学生的科学素养和创新能力。
学生特点分析:本课程针对的是八年级学生,他们在物理知识方面具备一定的基础,对新鲜事物充满好奇心,但可能缺乏实际操作经验。
教学要求:1. 注重理论与实践相结合,提高学生的实际操作能力。
2. 创设情境,激发学生兴趣,引导学生主动参与课堂。
3. 关注学生个体差异,因材施教,使每个学生都能在课程中收获成长。
二、教学内容1. 激光基本原理:激光的产生、放大、发射过程,光的量子理论,激光与普通光的区别。
2. 激光特性:相干性、单色性、方向性、亮度,激光的传输与控制。
3. 激光应用:激光加工、激光医疗、激光通信、激光测量等领域的实际应用案例。
4. 激光安全:激光对人体的潜在危害,激光安全防护标准,安全操作注意事项。
5. 实践活动:设计并实施简单的激光实验,如激光束传播、激光切割、激光焊接等。
教学大纲安排:第一课时:激光基本原理及特性第二课时:激光应用及安全知识第三课时:实践活动(分组进行激光实验)教材章节及内容:第一章:激光基本原理与特性1.1 激光的产生与放大1.2 光的量子理论1.3 激光的特性第二章:激光应用与安全2.1 激光在工业领域的应用2.2 激光在医疗领域的应用2.3 激光安全知识第三章:实践活动3.1 激光束传播实验3.2 激光切割与焊接实验教学内容进度安排:第一周:第一章内容,第二课时进行实践活动一第二周:第二章内容,第三课时进行实践活动二第三周:总结与评价,巩固所学知识,进行拓展讨论三、教学方法为了提高教学效果,本课程将采用以下多样化的教学方法:1. 讲授法:教师通过生动的语言、形象的比喻和实际案例,讲解激光技术的基本原理、特性和应用。
激光打靶课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解激光的基本概念,掌握激光产生的原理。
2. 学生能够了解激光在科技领域的应用,特别是激光打靶技术。
3. 学生能够掌握激光打靶的基本操作步骤和安全知识。
技能目标:1. 学生能够运用所学知识,独立完成激光打靶的实验操作。
2. 学生能够通过实验观察和分析激光打靶的效果,提出改进措施。
3. 学生能够运用科学方法,对激光打靶实验数据进行处理和分析。
情感态度价值观目标:1. 学生对科学实验产生浓厚的兴趣,培养探究精神和创新意识。
2. 学生能够认识到激光技术在科技发展中的重要作用,增强国家荣誉感。
3. 学生在实验过程中,学会团队合作,培养责任感和集体荣誉感。
课程性质:本课程为科学实验课程,结合物理知识,注重实践操作和科学探究。
学生特点:六年级学生具备一定的物理知识基础,好奇心强,善于观察和思考,喜欢动手操作。
教学要求:教师应引导学生主动参与实验,关注实验现象,培养学生的科学思维和动手能力。
在教学过程中,注重理论与实践相结合,提高学生的综合素养。
通过本课程的学习,使学生达到上述课程目标,为后续科学学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 激光基本概念:激光的定义、特点、产生原理。
教材章节:第三章第二节《光现象》。
2. 激光应用介绍:激光在科技、医疗、军事等领域的应用。
教材章节:第三章第三节《光的应用》。
3. 激光打靶原理:激光打靶的基本原理、操作步骤、安全知识。
教材章节:第三章实验《激光打靶》。
4. 实验操作技巧:实验器材的使用、实验数据的收集与处理。
教材章节:第三章实验《激光打靶》。
5. 激光打靶实验:分组进行实验,观察激光打靶效果,分析影响激光打靶效果的因素。
教材章节:第三章实验《激光打靶》。
6. 实验结果讨论:针对实验结果,引导学生探讨如何优化激光打靶效果。
教材章节:第三章实验《激光打靶》。
教学内容安排和进度:第一课时:激光基本概念、应用介绍。
第二课时:激光打靶原理、实验操作技巧。
有关激光技术的课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握激光技术的基本概念、原理和应用,提高他们对激光技术的认识和兴趣,培养他们的科学思维和创新能力。
具体目标如下:1.知识目标:(1)了解激光的基本概念、产生原理和特性;(2)掌握激光技术在各个领域的应用,如通信、医疗、加工等;(3)了解我国激光技术的发展现状和趋势。
2.技能目标:(1)能够运用激光技术解决实际问题;(2)具备查阅资料、分析数据和报告撰写的能力;(3)培养学生的团队协作和沟通交流能力。
3.情感态度价值观目标:(1)培养学生对激光技术的热爱和兴趣;(2)增强学生对科学研究的信心和勇气;(3)培养学生具备创新精神和责任感。
二、教学内容本课程的教学内容分为五个部分,共计10课时。
具体安排如下:第1-2课时:激光的基本概念和特性第3-4课时:激光的产生原理和装置第5-6课时:激光技术在通信领域的应用第7-8课时:激光技术在医疗领域的应用第9-10课时:激光技术在其他领域的应用及发展趋势三、教学方法为了提高教学效果,本课程将采用多种教学方法,如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
具体运用如下:1.讲授法:用于阐述激光技术的基本概念、原理和应用;2.讨论法:引导学生针对实际案例进行思考和分析,培养他们的解决问题的能力;3.案例分析法:通过分析具体案例,使学生更好地理解激光技术的应用;4.实验法:学生进行激光实验,增强他们对激光技术的直观认识。
四、教学资源为了支持本课程的教学,我们将准备以下教学资源:1.教材:《激光技术》2.参考书:激光技术相关论文和专著3.多媒体资料:激光技术相关视频、图片等4.实验设备:激光器、光具等通过以上教学资源,为学生提供丰富的学习体验,提高他们的学习兴趣和主动性。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等,以全面客观地评价学生的学习成果。
具体评估方法如下:1.平时表现:通过课堂参与、提问、讨论等方式,评估学生的学习态度和积极性。
1 系统方案设计及论证1.1 系统结构分析通过对本次设计要求的具体分析和实验验证,确定了系统结构如图1所示 。
本系统拥有两个微处理器,STM32F4用于处理摄像头采集回来的胸环靶上的光斑图片,得到位置信息;MSP430F149用于控制两个步进电机带动激光头做二维运动。
摄像头受STM32F4控制用来检测激光点的位置,TFT 及12864上同步显示激光点信息,步进电机受MSP430F149控制带动激光头对胸环靶进行射击,进而完成题目要求的动作。
按键模块及显示器实现人机交互功能,根据人为的模式选择让激光头进行不同的射击。
MSP430F149STM32键盘摄像头LM780512V 锂电池步进电机TB6560驱动器显示器激光头图1 系统框图1.2 方案比较选择1.2.1 电源模块方案一:采用开关型降压稳压器LM2576。
LM2576最大输出电流3A ,内部含有频率补偿和一个固定频率的振荡器,所需外围器件极少,效率高,纹波较小。
方案二:采用三端线性稳压集成电路LM7805。
LM7805集成稳压电源芯片所需的外围元件极少,线性稳压度好,芯片内部还有过流、过热及调整管的保护电路,使用起来可靠、方便,而且价格便宜,用它给控制系统供电足以满足需求。
方案三:采用三段线性稳压器LM2940。
LM2940为低压差稳压器件,输入电压范围宽泛,输出电流能达到1.25A,稳压性好,但是相比于其他稳压器件,价格较贵。
电源模块作为控制器的供电单元,它的好坏直接关系到系统的稳定性,根据供电的电流需求以及成本考虑综,本次设计选择相对价格较低的方案一和方案二分别给STM32F4和MSP430F149供电。
1.2.2 电机选择方案一:两个伺服电机。
伺服电机自带高精度编码器,便于进行速度的闭环控制,驱动能力强,机械性能也好。
在实验中发现,虽然进行了闭环控制,控制也很平缓,但是打靶的精度也只能基本达到要求。
方案二:两个步进电机。
步进电机具有快速启动能力,转换精度高,正反转控制灵活,可以轻松达到通过脉冲进行控制。
一、实验目的1. 了解无线激光打靶系统的基本原理和组成;2. 掌握无线激光打靶系统的操作方法和使用技巧;3. 通过实验,验证无线激光打靶系统的性能和可靠性;4. 分析实验数据,评估无线激光打靶系统的实际应用价值。
二、实验原理无线激光打靶系统利用激光发射器发射激光束,通过无线传输将靶标信息传递至接收器,实现无接触式打靶。
该系统主要由激光发射器、靶标、接收器和数据处理终端组成。
1. 激光发射器:发射特定波长的激光束,照射到靶标上;2. 靶标:接收激光束,并将靶标信息传递至接收器;3. 接收器:接收靶标信息,并通过无线方式将数据传输至数据处理终端;4. 数据处理终端:对接收到的数据进行处理和分析,显示射击结果。
三、实验仪器与设备1. 激光发射器;2. 靶标;3. 接收器;4. 数据处理终端;5. 无线传输设备;6. 计时器。
四、实验步骤1. 连接实验仪器:将激光发射器、靶标、接收器和数据处理终端连接好,确保各设备正常运行;2. 设置参数:在数据处理终端上设置实验参数,如射击距离、激光功率、靶标尺寸等;3. 发射激光:启动激光发射器,使激光束照射到靶标上;4. 记录数据:在数据处理终端上记录射击结果,包括射击时间、射击次数、射击命中情况等;5. 分析数据:对实验数据进行统计分析,评估无线激光打靶系统的性能。
五、实验结果与分析1. 实验结果本次实验中,射手在规定时间内进行了多次射击,射击距离为10米,激光功率为5mW,靶标尺寸为20cm×20cm。
实验过程中,射手共射击了30次,命中次数为25次,命中率为83.33%。
2. 数据分析通过实验数据可以看出,无线激光打靶系统在射击过程中具有较高的命中率和稳定性。
以下是对实验数据的进一步分析:(1)射击时间:射手在规定时间内完成了30次射击,平均射击时间为2.3秒;(2)射击次数:射手射击次数较多,有利于提高射击技能;(3)命中情况:射手命中率为83.33%,说明无线激光打靶系统在实际应用中具有较高的准确性。
激光射击课程教案设计一、课程背景分析。
激光射击是一项高科技的运动项目,对于学生来说,激光射击不仅可以锻炼身体素质,提高专注力和反应能力,还可以培养学生的团队合作精神和竞争意识。
因此,设计一门激光射击课程,对于学生的全面发展具有重要意义。
二、教学目标。
1.了解激光射击的基本知识和技术要点;2.掌握激光射击的基本动作和姿势;3.培养学生的专注力和反应能力;4.提高学生的团队合作意识和竞争意识;5.增强学生的体质和心理素质。
三、教学内容。
1.激光射击的基本知识。
(1)激光射击的起源和发展;(2)激光射击的比赛规则和装备要求;(3)激光射击的基本技术和训练方法。
2.激光射击的基本动作和姿势。
(1)站姿和持枪姿势的训练;(2)瞄准和射击动作的训练;(3)换弹和补弹动作的训练。
3.激光射击的训练方法。
(1)靶场训练;(2)模拟比赛训练;(3)心理素质训练。
四、教学方法。
1.理论讲解。
通过课堂讲解和多媒体展示,向学生介绍激光射击的基本知识和技术要点。
2.示范操作。
老师和助教向学生示范激光射击的基本动作和姿势,让学生模仿练习。
3.实践训练。
组织学生到激光射击训练场进行实际训练,让学生在实践中掌握激光射击的基本技术。
4.比赛演练。
组织学生参加激光射击比赛,让学生在比赛中提高技术水平和竞技能力。
五、教学评价。
1.课堂表现评价。
通过课堂训练和比赛演练,对学生的动作和姿势进行评价,及时指导和纠正学生的不足之处。
2.成绩考核评价。
通过定期考试和比赛成绩,对学生的激光射击技术水平和竞技能力进行评价,激励学生努力提高。
3.综合素质评价。
通过观察学生在训练和比赛中的表现,对学生的团队合作精神、竞争意识和心理素质进行评价。
六、教学安排。
1.每周安排2-3节激光射击课程,每节课60分钟。
2.课程内容安排:(1)第1-2周,激光射击基本知识讲解和基本动作训练;(2)第3-4周,激光射击基本动作和姿势训练;(3)第5-6周,激光射击训练方法和心理素质训练;(4)第7-8周,激光射击实践训练和比赛演练。
有关激光技术的课程设计一、课程目标本课程旨在让八年级学生深入了解激光技术的基础知识,培养对现代科技的兴趣和探究精神。
课程目标如下:1. 知识目标:(1)掌握激光的基本概念、产生原理和应用领域;(2)了解激光技术在生活中的实际应用,如光纤通信、激光切割等;(3)理解激光安全知识,了解激光对人体的潜在危害及防护措施。
2. 技能目标:(1)培养学生的观察能力,学会观察激光现象,并能进行简单分析;(2)提高学生的动手操作能力,学会使用激光设备进行简单实验;(3)提升学生的信息搜集和处理能力,学会查找激光技术相关资料并进行整理。
3. 情感态度价值观目标:(1)激发学生对激光技术的好奇心和探索欲,培养对现代科技的兴趣;(2)引导学生关注科技发展对社会生活的影响,提高社会责任感;(3)培养学生的团队合作精神,学会在小组合作中互相学习、共同进步。
课程性质:本课程为科学探究课,结合理论知识与实践操作,注重培养学生的观察、动手和创新能力。
学生特点:八年级学生对新鲜事物充满好奇,具备一定的科学知识和动手能力,但激光技术较为陌生,需要引导学生逐步认识和理解。
教学要求:教师应充分准备教学资源,结合生活实例进行讲解,注重理论与实践相结合,鼓励学生积极参与,确保课程目标的实现。
同时,对学生的学习成果进行有效评估,为后续教学提供参考。
二、教学内容根据课程目标,本章节教学内容主要包括以下几部分:1. 激光基本概念:- 激光的定义与特性;- 激光的产生原理;- 激光与普通光的区别。
2. 激光技术应用:- 光纤通信原理;- 激光切割、焊接技术;- 激光在医疗、军事等领域的应用。
3. 激光安全知识:- 激光对人体的潜在危害;- 激光安全防护措施;- 激光安全标志与标识。
4. 实践操作:- 激光设备的使用与操作;- 简单激光实验设计与实施;- 实验结果观察与分析。
教学大纲安排如下:第一课时:激光基本概念及产生原理;第二课时:激光与普通光的区别及激光应用;第三课时:激光安全知识及实践操作指导;第四课时:实践操作及实验结果分析。
小学激光射击课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解激光射击的基本原理,掌握相关的物理知识,如光的传播、反射和折射。
2. 学生能了解激光射击运动的基本规则和技巧,认识到科学在体育运动中的应用。
技能目标:1. 学生能够正确使用激光射击设备,展示规范的射击姿势和动作。
2. 学生能够通过实践,提高自己的观察力、专注力和手眼协调能力。
情感态度价值观目标:1. 学生对激光射击运动产生兴趣,积极参与体育活动,培养良好的运动习惯。
2. 学生在团队合作中学会互相尊重、支持和鼓励,培养团队精神和公平竞争意识。
3. 学生能够遵循比赛规则,树立正确的竞技体育道德观念,形成积极向上的人生态度。
课程性质:本课程结合物理知识和体育技能,以实践操作为主,注重培养学生的动手能力和综合素质。
学生特点:小学高年级学生具备一定的物理知识基础,好奇心强,喜欢尝试新鲜事物,有较强的动手操作欲望。
教学要求:教师应关注学生的个体差异,因材施教,采用启发式教学,激发学生的学习兴趣,提高实践操作能力。
同时,注重培养学生的团队合作精神和竞技体育道德观念。
通过课程目标的分解和教学设计,使学生在轻松愉快的氛围中学习,达到预期的学习成果。
二、教学内容1. 激光射击原理:- 光的传播与反射- 激光的特点与应用- 激光射击设备的基本构成与工作原理2. 射击技巧与动作:- 射击基本姿势与握枪方法- 瞄准与呼吸控制- 射击动作的分解与训练3. 比赛规则与策略:- 激光射击比赛的规则- 射击策略与心理素质训练- 团队合作与沟通技巧4. 实践操作与比赛:- 激光射击设备的使用与维护- 实战演练与技巧运用- 组织班级内比赛,检验学习成果教学大纲安排:第一课时:激光射击原理学习,了解光的传播、反射和激光特点。
第二课时:射击技巧与动作训练,掌握基本射击姿势和握枪方法。
第三课时:比赛规则与策略分析,学习射击比赛规则和心理素质训练。
第四课时:实践操作与比赛,分组实践操作,组织比赛,总结经验。
基于单片机激光打靶语音播报系统的设计与实现【原创实用版】目录一、引言二、单片机激光打靶语音播报系统的设计原理1.系统构成2.工作原理三、系统的硬件设计1.单片机及其外围电路设计2.激光打靶模块设计3.语音播报模块设计四、系统的软件设计1.系统软件设计总体思路2.单片机程序设计3.语音播报程序设计五、系统测试与分析1.系统功能测试2.系统性能测试3.系统存在问题及改进措施六、总结与展望正文一、引言随着科技的发展,激光技术在军事、体育等领域的运用越来越广泛。
激光打靶作为其中的一项应用,具有重要的实际意义。
为了提高激光打靶的效率和准确性,本文提出了一种基于单片机的激光打靶语音播报系统。
该系统能够在激光打靶过程中实时播报相关信息,为使用者提供便利。
二、单片机激光打靶语音播报系统的设计原理1.系统构成本系统主要由单片机、激光打靶模块和语音播报模块三部分组成。
单片机作为核心控制部分,负责整个系统的运行;激光打靶模块用于实现激光打靶功能;语音播报模块负责实时播报打靶信息。
2.工作原理在激光打靶过程中,单片机根据激光打靶模块传来的信号,判断打靶结果,并通过语音播报模块实时播报。
同时,单片机将打靶信息存储在系统中,便于后期分析和统计。
三、系统的硬件设计1.单片机及其外围电路设计本系统选用单片机作为核心控制部分,外围电路包括电源电路、通信电路、接口电路等。
单片机及其外围电路的设计应满足系统的稳定性、可靠性要求。
2.激光打靶模块设计激光打靶模块主要包括激光发生器、光束调节器、靶子等部分。
激光发生器选用适合的激光器,光束调节器负责调节激光光束,靶子用于激光打靶。
3.语音播报模块设计语音播报模块主要由语音合成芯片、音频放大器、扬声器等组成。
语音合成芯片根据单片机发送的信号合成语音,音频放大器负责放大语音信号,扬声器将语音信号转换为声音。
四、系统的软件设计1.系统软件设计总体思路本系统的软件设计主要包括单片机程序设计、语音播报程序设计两部分。
摘要本毕业设计主要设计自主研发的激光打靶系统的信号处理过程,继而实现整个打靶系统。
激光打靶系统主要包括半导体激光枪、光电探测器和信号处理电路,信号处理过程是整个系统的关键。
激光打靶的打靶过程,由激光枪发射激光脉冲信号,光电靶接收激光脉冲信号,经过系列信号处理过程最终得到打靶的结果。
光电靶由许多块的光电探测器组成,每块不同位置的光电探测器对应不同编号,从打靶的实际情况出发,确定了相应的编号规则。
打靶的成绩由激光所击中的光电探测器的编号来判定。
激光打靶系统的主要信号处理过程包括:信号的放大、编码和数据传输。
信号由光电探测器检测后传送到相应的放大电路,放大电路采用集成运算放大器。
按原先对光电探测器的编码规则采用多路优先编码器对信号进行编码。
最后把编码值以串口的形式传送到计算机,利用计算机的强大功能对打靶结果进行各种处理。
与计算机之间的串行数据传输由89C2051单片机实现。
89C2051单片机的程序,使用keil编译器进行设计和调试完成,其主要功能是控制数据的串行传送,实现与计算机的串口通信。
该信号处理系统实现了对信号的良好检测。
与计算机之间的串口通信可以实现数据在计算机上的显示、统计、储存等功能,为打靶者提供非常直接、准确的打靶结果,有利于提高打靶效果。
关键词:激光打靶;信号处理;信号编码;串行传输ABSTRACTThe main aim of this thesis is to design and realize signal processing of a self-developed laser target shooting system and then realize the whole laser target shooting system. The laser target shooting system consists of semiconductor laser gun, photoelectric detector, and signal processing circuit, which is the key part of the whole system. Laser target shooting process go though following steps: laser gun emitted a pulse of laser, which would be received by the laser target and the results of shooting will be shown on screen of computer by series signal processing. The laser target consists of some silicon photoelectric units that were encoded with different numbers according to certain rule. The result of the shooting will be got when detecting the number of the photoelectric unit that receives the laser pulse.The signal processing of the laser target shooting system mainly consists of signal amplification, signal encoding and data transmission. The inspected photoelectric signal was then amplified by operator amplifiers, coded by multiplex priority encoder according to the prearranged rule, and then transferred to computer by 89C2051 MCU through its serial port. And then computer can process the signal. The program of 89C2051 MCU is designed in keil and debugged using keil compiler. It is designed to control the data transmission with computer.The designed signal processing system can detect signal effectively. Through the serial data transmission, computer can process the shooting result, such as display, statistics and storage etc. It provide direct and exact shooting result for trainer, so it can increase the efficiency of the shooting training.Key words:laser target shooting;signal amplification;signal encode;serial data transmission目录1 引言 (1)2 概述 (2)2.1 激光打靶系统概述 (2)2.2 本设计方案思路 (3)2.3 研发方向和技术关键 (3)2.4 主要技术指标 (3)3 总体设计 (4)3.1 激光的检测 (4)3.2 靶位的划分 (4)3.3 编码标准 (5)3.4 成绩的传送和处理 (5)3.5 其他说明 (5)4 硬件设计 (6)4.1 信号放大电路 (6)4.2 整形电路 (8)4.3 编码电路 (9)4.4 串行传送 (11)4.5 电平转换 (13)5 软件设计 (14)5.1 总体方案 (14)5.2 程序流图 (14)5.3 模块说明 (15)6 制作与调试 (18)6.1 硬件电路的布线与焊接 (18)6.2 调试 (18)7 结论 (20)致谢 (21)参考文献 (22)附录 (23)1 引言目前的射击打靶训练,基本以实弹训练为主,国防开支大,危险系数高。
传统的报靶方法是人工报靶,由报靶员根据经验确定靶数,带有很大的个人主观因素,可靠性、公正性差,效率低。
因此有必要研制一种切合部队实际的,在非实弹射击条件下进行射击精度训练的打靶训练器,这样既能保证部队训练质量又能减少弹药消耗、节约国防费用,具有重大的国防意义。
以光代弹,可以模拟多种武器的射击情况,并可检验射击效果。
这种新型的部队训练模拟器材是部队训练器材的一次革命,是和平时期部队训练的有效手段之一。
一些发达国家,如美国、英国、德国等都在积极进行激光射击模拟训练器材的研制,并已开发出多种系列产品,其中最突出的是美国的“米勒斯”系列,它可模拟36种武器,性能好、准确而且逼真,大大推动了部队的训练工作。
八十年代以来,我国也有单位在进行激光模拟训练器的研究和探索,将激光射击模拟器用于部队训练,取得了很好的训练效果,提高了部队的战斗力。
但在可靠性和数据处理等方面尚有许多技术问题有待改进,主要是以下几点:激光光斑太大,与实际步枪子弹口径7.62mm相差太多;探测器数量少会导致设计精度不高;探测器数量多会使得价格昂贵,无法推广;只能粗略指示命中与否,不能准确显示命中靶环环数和方位。
因此,我们拟从这些方向作进一步的研究探索。
本设计采用半导体激光器和半导体面阵列探测器来模拟子弹射击和射击靶标,具有模拟逼真,精度高等特点。
主要从信号处理部分来设计实现激光打靶系统,每次射击能精确的显示5-10环的结果及脱靶情况,每个环数又可分为八个偏移方向。
该系统简单实用,既能保证训练的质量又能减少弹药的消耗,是理想的公安、军队等部门训练使用的模拟打靶系统。
2 概述2.1 激光打靶系统概述激光打靶系统[1-3]的工作原理是采用激光脉冲来模拟枪弹的射击,该系统一般包括激光发射部分、激光信号检测模块、打靶成绩处理和显示部分。
如图2-1所示,当射手瞄准完毕扣动扳机时,半导体激光器会发出激光脉冲,射向目标上的光电探测器,如果击中目标,则激光脉冲被光电探测器接收并转换为电信号,经电路处理能识别射击的弹着点,信号经处理编码后传输到计算机。
图2-1 激光打靶系统原理图半导体激光器[4,5]一般平行地安装在武器装备的枪管、炮管或导弹发射架上,它可以发射一束与武器射击方向一致的激光脉冲。
目前的激光器一般都采用半导体激光器,因为这种激光器的输出功率低,不会伤害眼睛,而且效率高、功耗小,不但可以摆脱大而重的电源设备,激光器本身也可以制作得很小、很轻。
光电探测器[6]具有射击靶的形状,可以是点探测器和面探测器,通常数量较多,构成多个信号检测通路。
根据光电探测器的响应位置来判断激光射击击中的靶位。
激光打靶采用以光代弹的形式进行射击训练,是激光武器模拟器中最常见的一种。
最初的激光打靶系统只能进行瞄准射击训练,随着计算机和微处理器技术的发展,其用途扩大到可进行多种武器的模拟训练。
随着研究和探索的深入,激光打靶系统的功能将进一步完善,能够更接近于武器装备在实际使用中的表现,增强真实感。
同时,通过与电子技术相结合,进一步提高激光模拟的自动化、智能化水平。
激光武器模拟器有以下几个方面的发展趋势:(1)可以模拟的武器越来越多,激光武器模拟器正朝着系列化、组件化的方向发展,一个基本的激光射击模拟器只要稍加改动就可适用于其他武器系统。
系列化、组件化的好处是便于使用、更换和维修,同时价格也便宜。
(2)从激光射击模拟器向激光交战模拟器发展,先进的激光交战模拟器能使坦克、战斗车辆、反坦克武器等有机的结合在一起进行训练,每部兵器既是攻击者,又是被攻击者,完全模仿实战中的作战环境,不仅能提高战士使用武器的技能,还可以教会他们如何在战争中保护自己。
(3)采用各种新技术增加模拟的逼真性,例如用计算机来记录、控制整个训练演习的进程,评定战士在演习中的表现等。
2.2 本设计方案思路本设计以实现信号的良好检测和数据转换、传输为主要目的;以信号检测,信号编码和数据传输为主要设计内容。
在信号检测方面设计单脉冲小信号的放大电路和信号整形电路;在信号编码方面,要解决多路信号的编码问题,还要考虑到编码的优先选择问题;在脱靶问题的处理方法上,对打靶和信号采集传送进行同步化处理(详见第二章的硬件设计部分),把脱靶的情况与中靶的情况归为一类处理;数据传输采用UART串口通信。