目錄1 引言 1
2 概述 2
2.1 雷射打靶系統概述 2
2.2 本設計方案思路 3
2.3 研發方向和技術關鍵 3
2.4 主要技術指標 3
3 總體設計 4
3.1 雷射的檢測 4
3.2 靶位的劃分 4
3.3 編碼標準 5
3.4 成績的傳送和處理 5
3.5 其他說明 5
4 硬體設計 6
4.1 訊號放大電路 6
4.2 整形電路 8
4.3 編碼電路 9
4.4 序列傳送 11
4.5 電平轉換 13
5 軟體設計 14
5.1 總體方案 14
5.2 程式流圖 14
5.3 模組說明 15
6 製作與除錯 18
6.1 硬體電路的佈線與焊接 18
6.2 除錯 18
7 結論 20
致謝 21
參考文獻 22
附錄 23
目前的射擊打靶訓練，基本以實彈訓練為主，國防開支大，危險係數高。傳統的報靶方法是人工報靶，由報靶員根據經驗確定靶數，帶有很大的個人主觀因素，可靠性、公正性差，效率低。因此有必要研製一種切合部隊實際的，在非實彈射擊條件下進行射擊精度訓練的打靶訓練器，這樣既能保證部隊訓練質量又能減少彈藥消耗、節約國防費用，具有重大的國防意義。
以光代彈，可以模擬多種**的射擊情況，並可檢驗射擊效果。這種新型的部隊訓練模擬器材是部隊訓練器材的一次革命，是和平時期部隊訓練的有效手段之一。一些發達國家，如美國、英國、德國等都在積極進行雷射射擊模擬訓練器材的研製，並已開發出多種系列產品，其中最突出的是美國的「公尺勒斯」系列，它可模擬36種**，效能好、準確而且逼真，大大推動了部隊的訓練工作。
八十年代以來，我國也有單位在進行雷射模擬訓練器的研究和探索，將雷射射擊模擬器用於部隊訓練，取得了很好的訓練效果，提高了部隊的戰鬥力。但在可靠性和資料處理等方面尚有許多技術問題有待改進，主要是以下幾點：雷射光斑太大，與實際步***口徑7.
62mm相差太多；探測器數量少會導致設計精度不高；探測器數量多會使得**昂貴，無法推廣；只能粗略指示命中與否，不能準確顯示命中靶環環數和方位。因此，我們擬從這些方向作進一步的研究探索。
本設計採用半導體雷射器和半導體面陣列探測器來模擬子彈射擊和射擊靶標，具有模擬逼真，精度高等特點。主要從訊號處理部分來設計實現雷射打靶系統，每次射擊能精確的顯示5－10環的結果及脫靶情況，每個環數又可分為八個偏移方向。該系統簡單實用，既能保證訓練的質量又能減少彈藥的消耗，是理想的公安、軍隊等部門訓練使用的模擬打靶系統。
雷射打靶系統[1-3]的工作原理是採用雷射脈衝來模擬槍彈的射擊，該系統一般包括雷射發射部分、雷射訊號檢測模組、打靶成績處理和顯示部分。如圖2-1所示，當射手瞄準完畢扣動扳機時，半導體雷射器會發出雷射脈衝，射向目標上的光電探測器，如果擊中目標，則雷射脈衝被光電探測器接收並轉換為電訊號，經電路處理能識別射擊的彈著點，訊號經處理編碼後傳輸到計算機。
圖2-1 雷射打靶系統原理圖
半導體雷射器[4,5]一般平行地安裝在**裝備的槍管、炮管或飛彈發射架上，它可以發射一束與**射擊方向一致的雷射脈衝。目前的雷射器一般都採用半導體雷射器，因為這種雷射器的輸出功率低，不會傷害眼睛，而且效率高、功耗小，不但可以擺脫大而重的電源裝置，雷射器本身也可以製作得很小、很輕。光電探測器[6]具有射擊靶的形狀，可以是點探測器和面探測器，通常數量較多，構成多個訊號檢測通路。
根據光電探測器的響應位置來判斷雷射射擊擊中的靶位。
雷射打靶採用以光代彈的形式進行射擊訓練，是雷射**模擬器中最常見的一種。最初的雷射打靶系統只能進行瞄準射擊訓練，隨著計算機和微處理器技術的發展，其用途擴大到可進行多種**的模擬訓練。隨著研究和探索的深入，雷射打靶系統的功能將進一步完善，能夠更接近於**裝備在實際使用中的表現，增強真實感。
同時，通過與電子技術相結合，進一步提高雷射模擬的自動化、智慧型化水平。
雷射**模擬器有以下幾個方面的發展趨勢：
（1）可以模擬的**越來越多，雷射**模擬器正朝著系列化、元件化的方向發展，乙個基本的雷射射擊模擬器只要稍加改動就可適用於其他**系統。系列化、元件化的好處是便於使用、更換和維修，同時**也便宜。
（2）從雷射射擊模擬器向雷射交戰模擬器發展，先進的雷射交戰模擬器能使坦克、戰鬥車輛、反坦克**等有機的結合在一起進行訓練，每部兵器既是攻擊者，又是被攻擊者，完全模仿實戰中的作戰環境，不僅能提高戰士使用**的技能，還可以教會他們如何在戰爭中保護自己。
（3）採用各種新技術增加模擬的逼真性，例如用計算機來記錄、控制整個訓練演習的程序，評定戰士在演習中的表現等。
本設計以實現訊號的良好檢測和資料轉換、傳輸為主要目的；以訊號檢測，訊號編碼和資料傳輸為主要設計內容。
在訊號檢測方面設計單脈衝小訊號的放大電路和訊號整形電路；在訊號編碼方面，要解決多路訊號的編碼問題，還要考慮到編碼的優先選擇問題；在脫靶問題的處理方法上，對打靶和訊號採集傳送進行同步化處理（詳見第二章的硬體設計部分），把脫靶的情況與中靶的情況歸為一類處理；資料傳輸採用uart串列埠通訊。
（1）合理劃分雷射靶的光電探測器，提高系統的精度；
（2）單脈衝小訊號的放大和整形；
（3）多路優先編碼器的擴充套件；
（4）與微機進行資料傳輸，方便成績的統計、儲存、顯示和查詢。
（1）雷射脈寬： 大於1ms
（2）雷射脈衝響應幅度：約10 mv
（3）打靶距離： 30公尺
（4）序列輸出幀格式： 射擊次數 ＋ 所擊中的光電探測器的編號
雷射打靶系統是一種集光、電於一體的系統，其工作原理是雷射槍發出的雷射束，打到光電感測器上，經光電感測器將光訊號轉換為電訊號，電訊號經過訊號處理後由微控制器傳送到計算機的序列口，然後在計算機上完成成績顯示、查詢和儲存等功能。
雷射打靶系統結構的組成框圖如圖3-1所示。該系統包括半導體雷射槍、模組式探測器、數字訊號處理和傳送電路、計算機資料處理程式等四部分。
圖3-1 系統總體結構框圖
3.1 雷射的檢測[7,8]
每次打靶，雷射槍發出乙個雷射脈衝。如果雷射脈衝擊中光電靶，利用光生伏特效應，光電靶上的探測器把光訊號轉換成電訊號，因此雷射的檢測就是對探測器響應電訊號的檢測。光電探測器的響應是乙個單脈衝小訊號，整個檢測過程包括：
訊號放大、波形整形，檢測輸出是標準的脈衝數碼訊號。
把乙個雷射靶劃分為38塊探測器，中心10環為一塊探測器；9.8.7.
6環分別有8塊探測器；5環有5塊探測器。根據不同靶位上的探測器來判斷所擊中的位置，包括環數：10.
9.8.7.
6.5；偏離方向：上.
下.左.右.
左上.左下.右上.
右下。若訊號擊中兩塊或四塊探測器的交界，則只取其中一塊為有效，記為有效的探測器滿足以下條件：
（1）環數高；
（2）偏離方向為斜向（例如：上和右上兩方向，選擇右上）。
根據上述要求，以及硬體電路設計的需要，對不同的探測器進行編碼，見圖3-2（右）。
圖3-2 靶位劃分與編號
對38路訊號按以上原則編碼，編碼結果如表3-1。若脫靶無訊號則記為0號。編碼後，每乙個號碼對應了每乙個探測器的位置資訊，包括環數和偏移方向。
對訊號擊中兩塊或四塊探測器的交界的情況,只需取碼號大的探測器為有效。這樣，打靶的結果在硬體電路上的實現便可由40－6線優先編碼器完成。
表3-1 靶位編碼
訊號經編碼後傳送到計算機，由計算機進行解碼，在計算機上模擬顯示出射擊位置，對一組結果進行統計（包括環數和方向偏移），並進行儲存。
系統分為硬體部分和軟體部分。本**主要設計製作硬體部分以及與微機的通訊的2051微控制器程式。微機軟體部分，包括資料的處理和顯示等有另外一名畢業設計同學實現。
在光電探測系統中，探測器輸出的電訊號非常微弱，一般為毫伏級。為記錄每一次打靶的結果，訊號放大與處理電路是打靶系統中不可或缺的。在探測器上直接進行訊號處理十分困難，一種常用的解決辦法是在探測器後接前置放大器，用來放大探測器的輸出訊號，然後成功地傳輸到訊號處理系統的有關電路部分。
前置放大器的設計要求是低雜訊，高增益，低輸出阻抗，大的動態範圍，和較好的抗雜訊能力。
目錄 非自動生成 正文 致謝 參考文獻 附錄
目錄1 引言1 2 概述2 2.1 雷射打靶系統概述2 2.2 本設計方案思路3 2.3 研發方向和技術關鍵3 2.4 主要技術指標3 3 總體設計4 3.1 雷射的檢測4 3.2 靶位的劃分4 3.3 編碼標準5 3.4 成績的傳送和處理5 3.5 其他說明5 4 硬體設計6 4.1 訊號放大電路...
正文 參考文獻 致謝
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