激光自动射击装置设计与研究

The Design and Study on Laser Automaticaly Shoo De-vice/Chen Juntong，Yang ShujieAbstract The design uses STC12C5A60S2 and XS128 singlechip microcomputer as control core，through the keyboard controllaser gun realize targeting，through camera recognition in thechest HuanBa projection on the impact area flare，and showssome of the ring number and the location information.In the playa part，in a graphic dot matrix display shows the chest HuanBacorresponding image，and flashing impact area and automatictargeting that function.Th e experiment indicates that the systemmeet the design requirements。

Key words laser gu n；automatic report system of target hits；auto-本设计采用 STC12C5A60S2和 XS128单片机作为控制核心，主要包括电源拈 、激光枪及瞄准机构、胸环靶、弹着点检测拈、键盘控制电路、液晶显示拈和无线通讯拈等组成。通过键盘控制激光枪实现打靶，通过摄像头识别投射在胸环靶上的弹着点光斑，并显示点的环数与方位信息。

在发挥部分，在图形点阵显示器上显示胸环靶的相应图像，并闪烁显示弹着点和自动打靶功能。实验表明该系统达到了设计的各项要求。

1系统总体设计1.1弹着点检测方案论证与选择通过摄像头采集图像信息，然后进行图像分析，通过分析计算出光源所在位置。具有稳定性强，信息可靠性高的优点。

方案-：采用 CCD模拟摄像头采集图像信息CCD摄像头具有对比度高、动态特性好的优点，但需要工作在12V电压下，对于整个系统来说过于耗电，且图像稳定性不高。

方案二：采用 CMOS数字摄像头采集图像信息CMOS摄像头体积小，耗电量小，图像稳定性较高。对于CMOS摄像头又分数字和模拟两种。本着严谨的态度，我们先选用了0V7620进行实验 ，对数字摄像头的可行性进行论证。实验之后，得出结论：数字摄像头 0V7620可以直接输出8路数字图像信号，使主板硬件电路的简化成为可能，且能够达到 60帧/s的帧速率，但需要对其内部寄存器进行适当设置。因此，最终我们采用了CMOS模拟图像传感器方案。

1.2系统功能硬件设计本系统将外接的AC～DC 220V转 12V的直流电源为系统供电，通过电源稳压芯片为系统提供5v电压。XS128单片机控制摄像头识别激光枪投射在胸环靶上的弹着点光斑，将采集到的信息通过无线拈发送到STC12C5A60S2单片机，然后按照-定的算法控制激光枪的转动，以完成各种控制动作。

1.2.1电源电路设计系 统需 求 12V、5V、3。3V电 源 ，12V电 源直 接 采 用220-12V直流电源拈，5V和3.3V采用7.2V蓄电池通过LM7809、LM7805和 AMS1117-3.3转换成电路需要的电源电压。如图 1。

图 1系统电源电路1.22电机驱动电路设计(1)X轴方向步进电机驱动电路X轴方向步进电机驱动电路用于控制 X方向移动的激光枪。由于该电机的功率较大，故使用专用步进电机驱动器驱动，电路如图2。

胁 RD l l - 2亡-～ l 幸 -- DD C图 2 x轴方向步进电机驱动电路(2)y轴方向步进电机驱动电路由于 y轴方向的功率不大，故对驱动电路的功率要求也不高，故该设计采用中功率三极管搭建。电路如图3。

作者简介：陈军统(1970-)，男，浙江永康人，硕士学位，浙江科技学院讲师，主要从事微机应用和机器人控制研究，指导学生参加中国机器人大赛得全国-等奖等 7项奖项。

～ 哩 ～西- 二jz》 0 Pl--岛L 1 7 s i1 M .宙总第 234期2013年2月m f敏≈fcThe Science Education Article ColectsTota1.234February 2013(C)图 3 Y轴方向步进电机驱动电路2理论分析与计算2.1激光枪自动控制原理分析、计算先试射-次，记录该次的x，Y方向的坐标。程序确定x，Y的象限，然后通过数学建模，确定激光枪和靶的距离映射关系。最后按照-定的比例控制步进电机的二维转动。按照模糊控制的原理，粗略地试射第二次，然后通过摄像头反馈坐标位置，实现第二次精确打靶。

22弹着点检测原理分析、计算激光在靶子上的弹着点在摄像头的采集图像中是-个很亮的光斑，3M外采集到的像素在22以上，所以根据这个原理来对弹着点进行采集并进行判断。图像从存放的数组的0，0开始依次往下扫描，判断该像素是否大于事先的设定值，如果是，则开始判断该点的周围是否也存在着连续的大于设定值的点，如果存在则该点就为激光的弹着点，否则，继续寻找，直到数组结束。如果找到激光点，则开始计算该点的坐标，算出该点相对于图像中心的距离。

3系统软件设计3.1系统软件总体结构当系统上电单片机初始化后，先进行LCD2864界面显示，然后再进行按键检测，若按键选择为基本部分测试模式，程序则按照基本部分的程序算法执行。若选择为发挥部分测试模式，则按照运行发挥部分的程序算法执行。若选择为基本测试部分：在程序中，通过上下左右按键调整电机转动的方向，通过打靶按键发射激光束，告诉摄像头采集信息，反馈打靶的信息给主控芯片，最后进行报靶显示。若选择为发挥部分 ：通过按键设定环数信息，显示在 LCD12864上。在规定时间内自动控制激光枪实现自动打靶。系统程序流程如图 4。

<奎>图4系统程序流程图4结语通过试验可以看到本设计结构简单但性能稳定可靠，而且实用，设计成本廉价，只要给予特定的包装完全可以满足射击爱好者游戏使用，清洁卫生，安全。由于时间紧，系统还存在许多可改进的地方，希望大