激光枪自动射击打靶装置

激光枪自动射击装置（E题）摘要：本设计采用FPGA和STM32单片机作为控制处理核心单元。

FPGA采用SOPC技术，控制COMS数字摄像头OV7620对图像进行捕获、处理，识别激光枪投射在胸环靶上的弹着点光斑，并在液晶屏上显示胸环靶的相应图形和弹着点的环数与方位信息。

STM32通过无线模块接收弹着点准确信息，控制舵机旋转，从而控制激光枪的精准瞄准。

本系统具有人机交换界面，各参数及测试模式可由键盘输入并显示，智能性好，反应速度快，完成了题目的所有基本指标及全部发挥部分要求。

关键词：FPGA；SOPC；摄像头；打靶一、系统方案1.1整体方案描述本系统以FPGA和STM32单片机为核心实现了环数及方位识别、无线传输、液晶显示、模式设定及激光枪精确打靶等功能。

FPGA采用SOPC技术，驱动COMS 数字摄像头OV7620捕获图像，获取图像数据，利用二值化、边缘检测等图像处理算法，识别激光枪投射在胸环靶上的弹着点光斑，获取弹着点的环数与方位信息，并将信息通过NRF24L01无线模块传输给STM32单片机进行相应的处理。

STM32单片机通过NRF24L01无线模块接收弹着点准确信息，并在液晶上显示出来。

此外，STM32单片机通过控制舵机旋转，驱动激光枪精准瞄准，实现从胸环靶上的指定位置迅速瞄准并击中靶心的功能，以及可通过键盘设定环数，控制激光枪瞄准击中胸环靶上相应位置。

本系统总体结构框图如图1所示。

1.2方案比较与选择1.1.1摄像头方案一：采用CCD摄像头。

CCD摄像头具有分辨率高、接线简单等优点。

但由于其输出是模拟信号，后级还需加上解码芯片，结构复杂，且处理困难。

方案二：采用CMOS数字摄像头。

CMOS数字摄像头具有体积小，工作电压低，提供单片VGA摄像头和影像处理器的所有功能等优点。

综合上述比较，考虑到本设计采用FPGA处理，而CMOS摄像头输出是数字信号，可直接由FPGA处理，非常方便，故选择方案二。

2012年15省赛区大学生电子设计TI杯竞赛论文课题:激光枪自动射击装置（E题）指导教师：张云洲参赛学生：邓迅常韫恒方智摘要：为了满足激光枪自动射击装置的设计要求，设计了以微控制器为核心的控制系统和算法。

首先进行了各单元电路方案的比较论证，确定了硬件设计方案。

激光枪自动射击装置采用了摄像头进行激光枪落点识别，采用基于Cortex-M4内核的微控制器MK60DN512ZVLQ104作为控制核心，该芯片具有主频高、存储空间大、片内资源丰富等特性。

通过舵机及PID控制算法实现了对激光笔的精准控制。

系统显示单元选用了图形点阵式高速LCD12864，通过串行数据通信实现系统的调试。

实际测试表明，所采用的设计方案先进有效，完全达到了设计要求。

关键词：自动射击，摄像头，舵机1、系统方案的设计与论证1.1 系统总体框架整个系统主要分为处理器模块、视频采集模块、MSP430处理模块、激光笔控制模块、液晶显示模块。

各模块的系统框图如图1所示。

图1.1系统模块框图1.2 方案论证与比较(1)控制模块方案一：采用组委会提供的基于MSP430单片机的LaunchPad开发板。

虽然其具有功耗低、考性高、低成本等优点，但是结合本题实际情况需要选取高主频大RAM类型的单片机配合采集存储图像。

方案二：采用MK60DN512是一款功能强大的32位ARM，它具有512K超大RAM能够满足我们视频采集的实时性以及精确度。

配以简单可靠低功耗的MSP430微处理器进行对激光笔等外设的动作控制。

(2)激光笔控制方案方案一：采用步进电机细分控制来对激光笔的角度进行调节。

虽然能实现对电机实现较为精准的控制，但是考虑到步进电机较为笨重且需驱动电路以及较为复杂的控制程序，故放弃此方案。

方案二：采用舵机进行激光机的指向控制。

舵机相比步进电机具有控制程序简单、不需要驱动电路等优点。

虽然其具有一定死区精度与采用细分控制的步进电机相比较低，但经过分析本题中胸环靶较大采用舵机控制精度完全符合本题要求。

《单片机原理及接口技术》教学探索作者：陆晓燕来源：《电子世界》2012年第23期【摘要】《单片机原理及接口技术》是电子类专业的核心课程，该课程教学内容多，实践性和理论性强。

本文针对教学过程中存在的一些问题，就如何提高教学效果、培养学生的应用能力，提出了一些切实可行的探索方法。

【关键词】单片机；教学目标；教学方法现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。

手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。

复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作。

单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和，甚至比人类的数量还要多。

由此可见，《单片机原理及接口技术》是电子类专业本、专科学生的一门核心课程。

通过本门课程的学习，使学生具有单片机应用系统硬件设计及软件编程的能力，为将来学习DSP、嵌入式系统、毕业设计及参加工作打下良好的基础。

因此做好该课程的教学，对提高教学质量和培养学生的创新能力具有重要的意义。

因此，如何提高教学效果，激发学生们的学习兴趣，培养学生们分析解决问题的能力，是教学过程中必须要解决的问题。

下面结合作者多年的教学实践，从几个方面进行探讨。

1.根据教学目标确定教学内容《单片机原理及接口技术》的教学目的是使学生初步掌握单片机工作的基本原理和接口技术，熟悉汇编语言，能够将软硬件结合起来进行开发应用等，为后续课程的学习以及未来从事微机系统设计开发工作打下良好的基础。

因此，必须根据教学目标选择教学内容。

早期的单片机都是8位或4位的。

随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。

90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。

随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。

按常理，我们应该讲授最新最先进单片机，不仅速度快而且功能十分丰富强大，但在教学中我们仍选用的51系列的8位单片机为主，16位的单片机为辅。

激光枪自动射击打靶装置摘要：系统以MSP430和STM32为控制核心。

MSP430控制两个步进电机42BYGHM604在不同的两个坐标轴上转动以带动激光枪左右和上下移动，从而准确实现激光枪的瞄准和打靶。

STM32对摄像头模块OV7670传输的图像信息进行采集、分析处理，然后在彩屏显示器ILI9325LCD上显示胸环靶的相应图形，并闪烁显示弹着点；另外，STM32通过无线通信模块nRf24L01将信息发送至单片机MSP430，单片机进行分析、处理并在12864点阵液晶显示模块上显示弹着点环数及方位信息，同时由语音模块WTV020对环数进行播报。

经调试，该系统较好的实现了基础部分要求的各项功能及发挥部分要求的第一项功能，基本完成了发挥部分要求的第二项、第三项功能。

另外系统采用语音播报弹着点环数，清晰明了，具有一定的创新性。

关键词：MSP430 STM32 步进电机摄像头彩屏显示器液晶显示器1 系统方案论证1.1激光枪自动控制方案论证方案一：舵机带动激光笔瞄准。

利用两个舵机，在一个舵机的轴上固定另一个舵机，采用PWM波直接调节两个舵机的偏移角度，从而实现双轴瞄准。

但是，对于测控系统而言，5mV以上的控制电压的变化就会引起舵机的抖动，因此要达到精度要求有一定难度。

方案二：直流电机带动激光笔瞄准利用两个直流电机，采用全桥PWM控制直流电机正、反转，从而达到动态瞄准。

但该方案有许多不足之处，直流电机不易受单片机控制，旋转角度无法由程序有效控制且精度不高，对于固定角度旋转比较困难。

方案三：步进电机带动激光笔瞄准给步进电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点，使得在速度、位置等控制领域采用步进电机控制变的非常的简单，且定位精确，稳定，可靠。

采用双桥电机驱动芯片L298N可实现瞄准机构旋转角度的精确控制。

经试验比较，我们采用第三种方案。

1.2 控制方案论证根据控制对象的特点，比较PID控制、模糊控制和模糊PID控制这三种控制策略发现，常规PID(比例，积分，微分)控制具有简单、稳定性好、可靠性高的特点，但是，常规的PID控制存在一些问题。

激光枪自动打靶控制装置的设计作者：李龙静等来源：《数字技术与应用》2014年第04期摘要：为了设计一种激光枪自动打靶控制装置，采用了飞思卡尔MC9S12XS128单片机作为主控制器，由激光头、摄像头、胸环靶、步进电机、舵机、液晶显示器等主要模块组成的电路系统。

激光枪头方向由两个轴相互垂直的步进电机和舵机进行上下及左右控制；激光枪发射激光到胸环靶，通过CMOS数字摄像头采集胸环靶激光点位置数据，通过单片机计算将光点位置在液晶显示屏上显示激光着弹点的环数、方位数据、胸环靶图形，并闪烁显示弹着点。

激光枪自动打靶控制装置可以用键盘控制激光枪的着弹点，能自动瞄准并击中靶心，也可根据设定的环数，自动控制激光枪瞄准击中胸环靶上相应环位置。

关键词：激光枪自动打靶单片机控制中图分类号：TP368.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）04-0009-021 靶环结构与方位计算方案1.1 弹着点检测弹着点检测是以靶心为原点，在靶纸上建立一个虚拟的直角坐标系，通过摄像头拍摄激光点在靶纸上的坐标位置，经过计算，求出弹着点在靶纸上的环数和方位信息。

1.2 角度计算激光枪与胸环靶的距离定为3m，胸环靶画有六组相距5cm的同心圆，激光枪与胸环靶中心的连线与胸环靶所在平面垂直（如图1）。

当激光分别射到同心圆10环、9环、8环、7环、6环、5环环线上时，激光照射线与中心线之间的夹角θ计算公式分别为arctan（0.05/3）、arctan（0.10/3）、arctan（0.15/3）、arctan（0.20/3）、arctan（0.25/3）、arctan （0.30/3）。

经计算，角度分别约为0.955°、1.909°、2.862°、3.814°、4.764°、5.712°。

由此可知，当θ1.3 方位计算胸环靶可以分为正上、正下、正左、正右、左上、左下、右上、右下8个方位。

激光枪自动射击装置（E题）设计报告摘要本设计以TI公司的超低功耗MCU MSP430处理器为核心，设计并制作一个能检测并显示环数，自动瞄准打靶的机关枪射击装置。

通过利用**摄像头时时拍摄胸环靶，处理图上的信息，并找出弹着点，把具体位置发送给单片机，让单片机进行分析与计算，并利用分析结果控制步进电机带动激光笔运转，准确胸环靶进行射击。

系统由430单片机系统（含按键和液晶显示）、激光笔控制电路、弹着点检测电路、步进电机驱动控制电路、瞄准机构等组成。

摄像头部分用ARM7控制，通过摄像头拍摄胸环靶，用ARM7分析出图像中激光点,从而发送到单片机上，并显示到液晶屏上。

本课题所采用的电路简单，算法合理。

经过实际制作和测试，完全达到了题目基本部分和发挥部分的所有要求，效果很好。

关键词：MSP430 摄像头步进电机激光笔打靶一、系统方案设计论证1.1 摄像头选用方案摄像头部分是整个设计的基础，它对整个系统的工作尤为重要。

方案一：采用模拟摄像头。

模拟摄像头可以将视频采集设备产生的模拟视频信号转换成数字信号，进而将其储存在计算机里。

模拟摄像头捕捉到的视频信号必须经过特定的视频捕捉卡将模拟信号转换成数字模式，并加以压缩后才可以转换到计算机上运用。

由于单片机控制的都是数字信号，所以用该摄像头不合适。

方案二：数字摄像头可以直接捕捉影像，然后通过串、并口或者USB接口传到计算机里。

正好有利于单片机的控制，因此选择方案二。

1.2 瞄准机构方案方案一：直流电机带动激光笔转台直流电机是将直流电能转换为机械能的转动装置，电动机定子提供磁场，直流电源向转子的绕组提供电流，换向器使转子电流与磁场产生的转矩保持方向不变。

其调速性能好，调速范围宽，可以均匀地实现转速调节。

但其换向困难，会产生火花，寿命短，且其转动角度不能精确控制。

方案二:云台机构带动激光笔转台使用云台机构，利用全方位云台内部的两个电机，分别控制激光笔上下，左右转动；这种方案的优点是控制起来比较方便，机械性能较好，但是市场上云台价格较高，由于云台通过同步电机实现转动，运动惯性比较大，不易控制。

2010年第06期，第43卷 通 信 技 术 Vol.43，No.06,2010 总第222期Communications Technology No.222,Totally基于实弹打靶训练系统的智能标靶硬件设计杨中国（枣庄学院 物理与电子工程系，山东 枣庄 277160）【摘 要】研制实弹打靶射击训练器并装备到连队，对于减少国防开支，提高军事训练水平，实现国防现代化，军事训练智能化等均具有重要的现实意义。

在实弹打靶机的结构基础上，参照国内外设计方法和部队的实际需要，完成了整个系统的硬件设计及软件开发，将射击距离延长，改变了结构和功能，较好地实现了靶机与枪体部分的分离。

设计了一套可独立使用的实弹发射系统和接收靶系统。

【关键词】智能标靶; 数据处理; 信号采集【中图分类号】TP274+.2【文献标识码】A【文章编号】1002-0802(2010)06-0189-02Intelligent Targeting Target Hardware DesignBased on Live-fire Training SystemYANG Zhong-guo( Physics and Electronic Engineering Department, Zaozhuang University, Zaozhuang Shandong 277160 ,China)【Abstract】The development of live-fire target shooting training device and equipment to the company is of great significance in the reduction of defense spending, the raise of military training, the realization of defense modernization and the intelligence of military training, etc.. Based on the structure of live target machine the design at home and abroad and the actual needs of military forces, the hardware design and software development of the whole system completed, thus the shooting distance is extended, the structure and function changed, and the separation of target and gun body achieved. A set of the target launching and receiving system is successfully realized.【Key words】intelligent target; data processing; signal acquisition0 引言目前的射击打靶训练，基本上都是以实弹训练为主，此项费用,开支巨大。

射击协调器的原理-回复射击协调器是一种使用于武器系统的设备，旨在帮助射手提高射击的准确性和协调性。

它可以帮助射手更好地控制射击时的目标瞄准和武器稳定性。

正因如此，射击协调器被广泛应用于军事、警用和竞技射击等领域。

本文将详细介绍射击协调器的原理及其工作方式。

首先，我们需要了解射击协调器的基本组成部分。

射击协调器通常由以下三个主要组件组成：激光指示器、内置计算机和反馈系统。

激光指示器是射击协调器的核心部分之一。

它采用激光技术来发射一束高强度、可见的激光光束。

这束激光光束可以精确定位目标，并通过射手的瞄准器与目标对准。

激光指示器的位置通常与火器的瞄准器或光学瞄准镜相对应，以确保射手可以准确地引导武器对准目标。

内置计算机是射击协调器的智能处理器。

它具有强大的计算和分析能力，能够在射手瞄准目标时实时计算出最佳的瞄准点。

这是通过将来自激光指示器的数据与武器系统的特征参数进行综合分析实现的。

内置计算机还可以考虑环境因素，如风向、风速、重力等，以进一步提高射击的准确性。

反馈系统是射击协调器的另一个重要组成部分。

它负责将计算机计算出的瞄准点信息传输到射手的显示设备上。

显示设备通常是一个液晶屏幕或头盔显示器，用于向射手显示瞄准点的位置和其他有关射击的重要信息。

反馈系统还可以根据射击情况提供实时的反馈信号，以帮助射手进行调整和纠正。

射击协调器的工作原理可以概括为以下几个步骤：第一步是目标定位。

当射手准备开火时，激光指示器会发射一束激光光束，定位目标的位置，并将该信息传输给内置计算机。

第二步是数据分析。

内置计算机会收集来自激光指示器的数据，并结合武器系统的特征参数，分析出最佳的瞄准点。

这个过程通常涉及到复杂的数学模型和算法，以确保射击的准确性和稳定性。

第三步是数据反馈。

内置计算机计算出的瞄准点信息将通过反馈系统传输给射手的显示设备。

射手可以通过显示设备看到瞄准点的位置，并根据需要进行微调和调整。

第四步是射击调整。

当射手进行射击时，反馈系统可以实时提供有关射击偏差和误差的反馈信号。

光电射击项目介绍（原创版）目录1.光电射击项目概述2.光电射击项目的起源和发展3.光电射击项目的基本原理4.光电射击项目的应用领域5.光电射击项目的未来展望正文一、光电射击项目概述光电射击项目是一项结合了光电技术和射击运动的新兴项目，通过光电设备捕捉运动员发射的光电信号，并通过计算机处理分析，实现对射击成绩的精确测量。

光电射击项目具有公平、公正、高精度的特点，因此在射击运动领域得到了广泛的应用。

二、光电射击项目的起源和发展光电射击项目起源于 20 世纪 60 年代，当时美国科学家为了研究光在空气中的传播特性，发明了一种光电测距仪。

这种仪器能够通过捕捉光信号，测量出目标物体的距离。

随着科技的发展，光电测距仪逐渐应用于射击运动中，成为光电射击项目的雏形。

在随后的几十年里，光电射击项目得到了不断的完善和发展。

光电设备的精度和稳定性不断提高，应用范围也不断扩大。

目前，光电射击项目已经成为射击运动中的一个重要组成部分，被广泛应用于各类射击比赛和训练中。

三、光电射击项目的基本原理光电射击项目的基本原理是利用光电效应，将光信号转换为电信号，并通过计算机处理分析，实现对射击成绩的精确测量。

具体来说，光电射击设备包括发射器、接收器和数据处理系统三部分。

1.发射器：运动员通过发射器发射光信号，光信号在空气中传播，最终被接收器捕捉到。

2.接收器：接收器捕捉到光信号后，将其转换为电信号，并传输给数据处理系统。

3.数据处理系统：数据处理系统对接收到的电信号进行分析和处理，计算出运动员的射击成绩。

四、光电射击项目的应用领域光电射击项目在射击运动中具有广泛的应用，主要体现在以下几个方面：1.射击比赛：光电射击项目被广泛应用于各类射击比赛，如奥运会、世界锦标赛等。

光电射击设备的使用，使得射击比赛更加公平、公正，提高了比赛的水平和观赏性。

2.射击训练：在射击训练中，光电射击项目可以帮助运动员更加精确地掌握射击技巧，提高射击水平。

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................................................................................................... 错误!未定义书签。

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。

激光枪自动射击装置一、任务设计一个能够控制激光枪击发、自动报靶及自动瞄准等功能的电子系统。

该系统由激光枪及瞄准机构、胸环靶、弹着点检测电路组成，其结构见图1。

二、要求1．基本要求（1）用激光笔改装激光枪，激光枪可受电路控制发射激光束，激光束照射于胸环靶上弹着点的光斑直径＜5mm；激光枪与胸环靶间距离为3m。

图1 简易自动报靶装置示意图（2）激光枪固定在一机构上，可通过键盘控制激光枪的弹着点（用键盘设置激光束在靶纸上上下、左右移动一定距离）。

（3）制作弹着点检测电路，通过摄像头识别激光枪投射在胸环靶上的弹着点光斑，并显示弹着点的环数与方位信息。

其中环数包括：10、9、8、7、6、5、脱靶；方位信息是指弹着点与10环区域的相对位置，包括：中心、正上、正下、正左、正右、左上、左下、右上、右下。

详见图2-b。

2．发挥部分（1）在图形点阵显示器上显示胸环靶的相应图形，并闪烁显示弹着点。

（2）自动控制激光枪，在15秒内将激光束光斑从胸环靶上的指定位置迅速瞄准击中靶心（即10环区域）。

（3）可根据任意设定的环数，控制激光枪瞄准击中胸环靶上相应位置。

（4）其他2-a 胸环靶尺寸2-b胸环靶环数及方位信息示意图2 胸环靶示意图三、说明1．激光枪可以由市场上的激光笔改造，由电路控制击发；每次击发使光斑维持3～5s时间，但此期间不得移动光斑。

2．可采用步进电机、舵机或直流电机等机构对激光枪进行两维控制，以实现瞄准。

激光枪及相关机构可由支架支撑。

3．胸环靶是在不反光的白纸画有一组相距5cm的同心圆(线宽不超过1mm)，最内圆环直径10cm，圆环内为10环区域，从最内环至最外环间分别为9、8、7、6、5环区域，最外环外为脱靶。

胸环靶上不允许设置摄像头以外的传感器。

4．当激光枪的弹着点落在胸环靶的环线上时，报靶时采取就高不就低的原则。

例如，弹着点在8环与9环之间的环线上时，则认为是9环。

5．在不影响靶纸上圆环线的前提下，允许在靶纸上做标记。

矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。

如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。

㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。

(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。

如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。

对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。

二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。

2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。

㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。

2、矿产品价格稳定性及变化趋势。

三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。

2、矿区矿产资源概况。

3、该设计与矿区总体开发的关系。

㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。

2、矿床开采技术条件及水文地质条件。