【正文】 總體設(shè)計(jì) 激光打靶系統(tǒng)是一種集光、電于一體的系統(tǒng)，其工作原理是激光槍發(fā)出的激光束，打到光電傳感器上，經(jīng)光電傳感器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，電信號經(jīng)過信號處理后由單片機(jī)發(fā)送到計(jì)算機(jī)的串行口，然后在計(jì)算機(jī)上完成成績顯示、查詢和保存等功能。如果激光脈沖擊中光電靶，利用光生伏特效應(yīng)，光電靶上的探測器把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，因此激光的檢測就是對探測器響應(yīng)電信號的檢測。 若信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(huán)數(shù)高； （ 2）偏離方向?yàn)樾毕颍ɡ纾荷虾陀疑蟽煞较?，選擇右上）。編碼后，每一個(gè)號碼對應(yīng)了每一個(gè)探測器的位置信息，包括環(huán)數(shù)和偏移方向。 其他說明 系統(tǒng)分為硬件部分和軟件部分。為記錄每一次打靶的結(jié)果，信號放大與處理電路是打靶系統(tǒng)中不可或缺的。 通過測試，得到光電探測 器對的激光脈沖的響應(yīng)幅度典型值約為 5mv，若激光擊中在兩塊或多塊探測器邊界處，則任何一塊光電探測器的響應(yīng)幅度會(huì)減少，因此所檢測的脈沖幅度范圍大約是 3～ 5mv。 集成運(yùn)算放大器（ LM324） 集成運(yùn)算放大器是實(shí)現(xiàn)高增益放大功能的一種集成器件，早期主要用來實(shí)現(xiàn)對模擬量進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算的功能，目前隨著器件性能的改進(jìn)，它已成為通用的增益器件，應(yīng)用范圍非常廣泛。信號經(jīng)隔直流 電容 C1 從第一級放大器的正端“＋”輸入，經(jīng)過放大后輸出，再經(jīng)過級間耦合電容 C2 輸入第二級放大器的正端。 由集成運(yùn)放構(gòu)成 的同相放大器，其特點(diǎn)是輸入信號加在同相輸入端，而反饋信號加在反相端。由于背景光線是持續(xù)信號，其響應(yīng)主要是直流量，在第一級放大器輸入端的前面設(shè)計(jì)接入一個(gè) 1uf電容 C1 起到隔離直流作用，能起到很好的效果。 電路參數(shù) （ 1） 輸入脈沖幅度： mvUi 5~3? （ 2） 輸入電阻： ?? kRi 10 （ 3） 輸出電阻： ?? kRo 1 fo RRRvv ???11111 1 RRR RRvvA ffSoVf ???????? ??657213 //// RRR RRR （ 4） 放大倍數(shù)： 1 0 0 01 0 01021 ????? AAA （ 5） 放大器級數(shù)： 兩級，前級 1001 ?A ；后級 102?A （ 6） 耦合方法： 電容耦合 整形電路 光電池的輸出脈沖并不是規(guī)則的矩形脈沖信號，而是類似升余弦信號。如 圖 44。 38路信號按照設(shè)計(jì)方案編碼為 1－ 38 號，脫靶無信號記為 0 號。待編碼的 8 條輸入線 07 ~II 采用 8 中取 1 碼，邏輯 0有效，編碼后的輸出 012 AAA 用反碼表示。每一個(gè)高位片的輸出允許端 Eo接其相對低位片的使能端 EI。而 406 線優(yōu)先編碼器的低三位輸出 2A 、 1A 、 0A 與前 5 片 74HC148 的輸出端一致。為使高三位輸出與低三位輸出一致，用 CD4049 反相器對高三位取反。 單片機(jī)及外圍電路圖 （ 圖 48） 圖 48 2051單片機(jī)及其外圍電路圖 電路原理 （ 1）編碼器的輸出通過 2051 P1 口的低 6 位（高 2 位接地為邏輯 0）輸入。 由于采用單片機(jī)的外部中斷 0（ 0INT ）作為數(shù)據(jù)串行傳送的使能端，且 0INT設(shè)為下降的跳變沿有效。 這樣，同一個(gè)開關(guān)既控制單片機(jī)的中斷，又同時(shí)控制激光槍的發(fā)射，從而達(dá)到打靶和信號采集傳送這兩個(gè)“動(dòng)作”的同步化。在本系統(tǒng)中，用到 AT89C2051 的 6 個(gè)外部 I/O 口，一個(gè)外部中斷和串行輸出口。 一片 MAX232CPE 芯片可完成 2 路 TTL/CMOS ～ RS232 的電平轉(zhuǎn)換和 2 路RS232 ～ TTL/CMOS 的電平轉(zhuǎn)換。主要是 2051 單片機(jī)數(shù)據(jù)串行通信及通信協(xié)議的程序設(shè)計(jì)。同時(shí)具有完善的調(diào)試功能。 SETB EX0 ；開中斷 RETI （ 5） 串行發(fā)送字節(jié) UART_SEND: ；串行發(fā)送一個(gè)字節(jié) MOV SBUF,A JNB TI,$ ；等待發(fā)送完畢 CLR TI ； RET （ 6） 定時(shí)程序： DELAY_2MS: ；用定時(shí)器延時(shí) 2ms MOV R7,21。 電路劃分 為方便焊接與調(diào)試，把電路劃分為兩大塊： （ 1）探測器接收，放大電路和整形電路為一塊電路板； （ 2）編碼器、 2051 單片機(jī)和控制開關(guān)為一塊電路板； 焊接 焊接前應(yīng)熟悉各芯片的引腳，焊接時(shí)參照電路圖，仔細(xì)地連接引腳。不過發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后，對硬件電路無需修改，只要修改編碼標(biāo)準(zhǔn)為取大號有效，便可以解決問題。通常的消顫方法有兩種：硬消顫和軟消顫。 由于時(shí)間、水平和經(jīng)驗(yàn)有限，在信號的放大、編碼及抗干擾等方面仍有不足之處，有改進(jìn)的余地，比如電路規(guī)模的精簡，其他的光干擾處理。通過實(shí)際工程的設(shè)計(jì)也使我了解到書本知識和實(shí)際應(yīng)用的差別。他對學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度讓我由衷地敬佩。 ????? 參考文獻(xiàn) [1] 劉伯來 ， 宋作本 ， 徐忠瑞 .激光模擬射擊訓(xùn)練器械及其射擊精度的檢定方法 [J].山東體育科技， （ 4）： 1719. [2] 任宏巖，戴炳明 .一種新型激光射擊訓(xùn)練模擬靶的設(shè)計(jì) [J].大連理工大學(xué)學(xué)報(bào) ,1997， 37（增 2）： 186187. [3] 戴炳明 ,任宏巖 ,張雛 .智能型光電打靶模擬訓(xùn)練系統(tǒng) [J].半導(dǎo)體光電 ,:196197. [4] 黃德修 ,劉雪峰 .半導(dǎo)體激光器及其應(yīng)用 [M].北京： 國防工業(yè)出版社 ,1999:127. [5] Jia Yi Liang, . “ An optical photodetector using a distributed amplifier and PIN photodiode bination” [J]. IEEE MTTS Microwave Symposium Digest, 1994, (2):11011104. [6] A. Goetzberger, C. Hebling.“Photovoltaic Materials, past, present, future” [J] . Solar Energy Materials and Solar Cells, 20xx, (62):119. [7] 高稚允 ,高岳 .光電檢測技術(shù) [M].北京： 國防工業(yè)出版社 ,1995:172212. [8] 江月松 .光電技術(shù)與實(shí)驗(yàn) [M].北京： 北京理工大學(xué)出版社 ,20xx:119152. [9] .集成運(yùn)算放大器應(yīng)用手冊 [M].北京： 世界圖書出版公司 ,1990:372. [10] 謝嘉奎等 .電子線路 [M].北京： 高等教育出版社 ,1999:321323. [11] 龔之春 .數(shù)字電路 [M].成都： 電子科技大學(xué)出版 ,1999:123127. [12] 李廣弟 .單片機(jī)基礎(chǔ) [M].北京： 北京航空航天大學(xué)出版社 ,1994:628. 附錄 ????? 。 感謝羅老師對我們的關(guān)心照顧。 致謝 在這 幾個(gè) 月的時(shí)間里，從對課題的理解，方案的