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1、全国大学生电子设赛浙江省第四届大学生电子设计竞赛激光枪自动射击装置（E题）【本科组】2012年8月6日摘要:本系统以飞思卡尔xs128芯片为主控制器，设计并制作一个激光枪自动射击装置，该装置能够实现激光枪击发、自动报靶及自动瞄准等功能，使用按键控制步进电机的步进角，控制激光枪的移动，运用ov7620摄像头捕捉胸环靶图像，处理图像，通过12864液晶的并行控制显示图像，摄像头捕捉的图像传送给主单片机通过无线模块传输给控制激光枪的副单片机进行可靠地闭环控制，从而实现步进电机的调整能够自动瞄准靶心，关键词:xs128芯片、激光点定位、ov7620摄像头、步进电机控制，12864液晶、无线模块目 录1

2、系统方案选择与论证 11.1 步进电机、直流电机的对比与选择 11.2 摄像头的论证与选择 1 1.3 胸环靶环数确定的论证与选择.11.4 控制系统的论证与选择 12系统理论分析与计算 22.1 XXXX的分析 22.1.1 XXX 22.1.2 XXX 22.1.3 XXX 22.2 XXXX的计算 22.2.1 XXX 22.2.2 XXX 22.2.3 XXX 22.3 XXXX的计算 22.3.1 XXX 22.3.2 XXX 22.3.3 XXX 23电路与程序设计 33.1电路的设计 33.1.1系统总体框图 33.1.2 XXXX子系统框图与电路原理图 33.1.3 XXXX子

3、系统框图与电路原理图 33.1.4电源 33.2程序的设计 33.2.1程序功能描述与设计思路 33.2.2程序流程图 34测试方案与测试结果 44.1测试方案 44.2 测试条件与仪器 44.3 测试结果及分析 44.3.1测试结果(数据) 44.3.2测试分析与结论 55 部分设计亮点及调试难点解决方案.5附录1：电路原理图 6附录2：源程序 7激光枪自动射击装置（E题）【本科组】1系统方案选择与论证本系统主要由激光枪瞄准模块、按键模块、摄像头模块、步进电机控制模块、液晶显示模块、无线模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。1.1 步进电机、直流电机的对比与选择方案一：直流电机带动激光枪选

4、用直流电机带动激光枪，给电机送入高低电平驱动H桥型电路，桥型电路输出高低控制电机正转反转，它控制速度比较简单，能适用于大幅度调节速度的场合，但该方案也有许多不足之处，直流电机不易受单片机控制，旋转角度无法程序有效控制，对于固定角度旋转比较困难。方案二：步进电机带动激光枪步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，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、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。将电路

5、处理后的信号送入单片机，经过单片机逻辑时序控制步进电机准确旋转一定角度，使得激光枪转方位准确可控，更方便软件复位，反馈控制电机角度偏差，形成闭环控制，通过实验可知，当利用摄像头采集处理将靶心确定后，通过无线模块将数据传送给单片机控制步进电机，实现自动寻靶心功能。综合以上两种方案，选择方案二。1.2 摄像头选择的论证与选择方案一：CCD摄像头CCD的成像质量比较好，但为提供优异的影像品质，需要较高的电源消耗量，为使电荷传输顺畅，噪声降低，需由高压差改善传输效果而且成本高。方案二：COMS摄像头电源消耗量也CCD低，CMOS影像传感器将每一画素的电荷转换成电压，读取前便将其放大，利用3.3V的电源

6、即可驱动，CMOS另一个有点事与周边电路的整合性高，价格相对来说也比较低廉，但CMOS器件产生的图像质量差不多追上CCD综合以上两种方案，选择方案二。1.3 胸环靶的确定的论证与选择方案一：使用摄像头捕捉环数图像使用摄像头捕捉胸环靶图像，直接通过图像进行环数的读取，不能很准确的的读出环数。方案二：使用胸环靶做标记法采用在胸环靶做标记的方法确定靶心的位置，此方法能较准确的算出靶的环数综合考虑采用方案二。1.4 控制系统的论证与选择方案一：51单片机控制学起来，简单，易上手，是学习其它单片机或高档单片机的基础。但是它的RAM太小，不能进行大量数据的处理，并且无法保证摄像头采集到的信号准确。方案三：

7、MC9SXS128芯片控制飞思卡尔MCS综合考虑采用方案二2系统理论分析与计算2.1 XXXX的分析 2.1.1 XXXXXXX2.1.2 XXXXXXX2.1.3 XXXXXXX2.2 XXXX的计算 2.2.1 XXXXXXX2.2.2 XXXXXXX2.2.3 XXXXXXX2.3 XXXX的计算 2.3.1 XXXXXXX2.3.2 XXXXXXX2.3.3 XXXXXXX3电路与程序设计3.1电路的设计3.1.1系统总体框图系统总体框图如图1所示 图1 系统总体框图3.1.2 XXXX子系统框图与电路原理图1、XXXX子系统框图图X XXXX子系统框图2、XXXXX子系统电路图X X

8、XXX子系统电路3.1.3 XXXX子系统框图与电路原理图1、XXXX子系统框图图X XXXX子系统框图2、XXXXX子系统电路图X XXXX子系统电路2显示部分：显示电压值、频段、步进值、信号类型、频率3.2.2程序流程图1、主程序流程图主MCU: N Y Y 副MCU: N Y Y 4测试方案与测试结果4.1测试方案1、硬件测试2、软件仿真测试3、硬件软件联调4.2 测试条件与仪器测试条件：检查多次，仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同，并且检查无误，硬件电路保证无虚焊。测试仪器：高精度的数字毫伏表，模拟示波器，数字示波器，数字万用表，指针式万用表。4.3 测试结果及分析4.3.1测

9、试结果(数据)2V档信号测试结果好下表所示： （单位/V）信号值0.20500.21000.20450.40261.0071.5421.6691.999显示0.20510.21000.20440.40261.0061.5421.6691.9994.3.2测试分析与结论根据上述测试数据，XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX，由此可以得出以下结论：1、2、3、综上所述，本设计达到设计要求。5部分设计亮点及调试难点解决方案在中心点以及三环中间做标记，记下这两标记的距离d,当激光打在胸环靶上时测量出弹着点到靶心的距离的d1，由两个距离间的关系可得：靶子环数=int(d1/d)*3.5，为了使它更好的采集胸环靶图像，由软件进行了两次滤波与一次峰值的比较，来排除噪点的干扰。附录1：电路原理图附录2：源程序