【正文】 感謝同學們?yōu)槲姨峁┝藢氋F的意見，在我遇到困難感到灰心喪氣時給予我鼓勵。 感謝輔導(dǎo)我畢 業(yè)論文的 導(dǎo) 師，本論文是在 導(dǎo) 師的指導(dǎo)下一步一步完成的。系統(tǒng)使用 光幕傳感器 作為有源光幕靶接收傳感器。 在完成上述步驟后，就可以實現(xiàn) Proteus 和 Keil 的聯(lián)機功能。 Proteus 是一款集單片機和 SPICE 分析于一身的仿真軟件， Proteus 建立了完備的電子設(shè)計開發(fā)環(huán)境。其次 ，在定時器中斷中，系統(tǒng)要調(diào)用 A/D 采樣程序，中斷結(jié)束后，吉林建筑 大學 城建學院電氣信息工程系畢業(yè)設(shè)計（論文） 共 29 頁，第 22 頁 通過 A/D 的值采集到的數(shù)據(jù)被送到主程序，這樣就可以計算出當前的實時電壓值，然后通過計算得到結(jié)果，最后這個結(jié)果顯示等方式進行輸出。 吉林建筑 大學 城建學院電氣信息工程系畢業(yè)設(shè)計（論文） 共 29 頁，第 20 頁 圖 41 初始化流程圖 主程序 系統(tǒng)在完成初始化后讀取模塊，微控制器接收 A/D 轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)， LCD受到驅(qū)動并顯示相對的數(shù)據(jù)。單片機 C 語言程序最常用的編程思路是模塊化設(shè)計，即將可以實現(xiàn)某一特定功能的函數(shù)放到一起，便于程序的閱讀和調(diào)用 [13]。 T1Trans3AC2V+1AC4V3D1Bridge2Vin VoutGNDVR1LM7805100pFC1Cap Pol2100pFC6100pFC3Cap100pFC8CapIN21OUT3GNDU2LM7905CT100pFC4Cap100pFC9Cap100pFC7Cap Pol2100pFC2Cap Pol2+5V5V吉林建筑 大學 城建學院電氣信息工程系畢業(yè)設(shè)計（論文） 共 29 頁，第 18 頁 圖 313 串口通信模塊電路 吉林建筑 大學 城建學院電氣信息工程系畢業(yè)設(shè)計（論文） 共 29 頁，第 19 頁 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 開發(fā)單片機系統(tǒng)除了需要硬件，軟件也不能少。 圖 311 LM7805 外形圖 吉林建筑 大學 城建學院電氣信息工程系畢業(yè)設(shè)計（論文） 共 29 頁，第 17 頁 電源接口電路 電源接口 電路如圖 312 所示。同時帶有內(nèi)置的 8192 個 1616 點陣漢字和 128 個 168 點陣字符，程序調(diào)用方便，還可以顯示圖形，可構(gòu)成良好的人機交互界面。輸入電壓范圍可以通過引腳編程設(shè)置為 177。 104C23GND+5VOUT1+8IN24IN+3U7TL082104C33GND5V10KR1610KR1310KR9GND10KR2AD_INZ1GND GNDOUT_V 圖 37 信號處理電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 ADC0809 介紹 ADC0809 是 外國一家 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 ，它是有 8 位 逐次逼近式 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ，并且具有 8 通道。 前端信號處理電路 設(shè)計 TL082 介紹 TL082 是通用的 JFET 雙運算放大器， 該運算放大器擁有 較低輸入偏置電壓和偏移電流 ，而且 輸出沒有短路 保護，輸入級具有較高的輸入阻抗。電路的最大失調(diào)電壓 50uV，共模信號抑制比低，采用雙電源供電177。 GND光幕R111R+5V5VRG_21VIN2V+IN_23V4REF5VO6V+IN7RG8U6INA114_P_8R8 1KR141KC25103C31103C27106C32104C28104R4520 low driftR101KC29105OUT_V 圖 34 模擬信號采集電路 INA114 要想 設(shè)置 在 1 至 1000 之間的任意增益值 只需要一個外部電阻就可以解 決， 內(nèi)部輸入過壓保護能夠長期耐受 177。使得傳感器應(yīng)用在軟件上。 EA/VPP31XTAL119XTAL218RST9(RD)17(WR)16(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(T2)1(T2EX)2345678(AD0)39(AD1)38(AD2)37(AD3)36(AD4)35(AD5)34(AD6)33(AD7)32(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE/PROG30(TXD)11(RXD)10GND20VCC40U3AT89C52+5VVCC10uFC20S110KR1VCC12Y2XTAL30pFC1730pFC19RXDTXDAD_DB0AD_DB1AD_DB2AD_DB3AD_DB4AD_DB5AD_DB6AD_DB7AD_CLKAD_STARTLCD_DB1LCD_DB2LCD_DB3LCD_DB4LCD_DB5LCD_DB6LCD_DB7LCD_RSLCD_WRLCD_DB0LCD_CS11302CLK1302RST1302 I/O 圖 32 51 單片機最小的系統(tǒng)電路 單片機芯片的的輸入 /輸出引腳在設(shè) 計中的接線如下： 1. （ 1 腳 8 腳）為 LCD 顯示模塊的數(shù)據(jù)端口，分別為 DB0DB7。在單片機系統(tǒng)中，單片機一般情況下會設(shè)有內(nèi)部斷電自動復(fù)位和外部手動按鍵復(fù)位。對于片內(nèi)無 ROM/EPROM 的單片機來說，其最小系統(tǒng)理當還得使用程序存儲器，例如外接 EPROM 或EEPROM。而由于 51 系列單片機經(jīng)濟實惠，I/O 口多，選取這系列單片機進行研究是合理的，所以本設(shè)計的單片機采用AT89C52 單片機。以上這些系統(tǒng)運行都是由電源模塊供電運行，由于部分電路所需電壓為 5V，因此采用集成穩(wěn)壓芯片進行穩(wěn)壓輸出。有源光幕靶傳感器檢測的實質(zhì)是把檢測到的光信號轉(zhuǎn)變成電信號。由于微控制器可以方便的編程控制，很容易實現(xiàn)電路系統(tǒng)的智能化。 主要研究的內(nèi)容和方法 在結(jié)合前面對光幕靶測速國內(nèi)、外發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展意義，分析了有源光幕靶研究的重要意義后，對有源光幕靶傳感器設(shè)計研究具體工作步驟如下為：學習研究有源光幕 靶傳感器的結(jié)構(gòu)和理論系統(tǒng)；了解傳感器各系統(tǒng)電路設(shè)計，對其有全面的認識；閱讀大量的國內(nèi)、外光幕靶傳感器設(shè)計； 通過對上述的了解撰寫論文。 隨著我國科學技術(shù)的發(fā)展，彈丸飛行速度的測量 方法 也在不斷 的 更新。激光測速已成為產(chǎn)品研發(fā)不可或缺的測量手段 ，光幕靶的研制也日益成熟。 幾十年來 ，國外 的 靶場 停止吉林建筑 大學 城建學院電氣信息工程系畢業(yè)設(shè)計（論文） 共 29 頁，第 2 頁 使用測試儀法來測量，取而代之的是 高速攝影法，美國陸軍試驗靶場于八十年代制定的榴彈靜態(tài)破片性能試驗操作規(guī)程中就對高速攝影法作了一些闡述 [15]。光幕靶 測量采用了非接觸測量，這種測量方法 采用 了 光電轉(zhuǎn)換原理， 因此 測量精度 要比其他 測量儀器 要好。 光幕靶 使用 光幕 傳感器 來檢測 。 畢業(yè)設(shè)計論文 有源光幕靶傳感器 設(shè)計 Design of Active Screen Target Sensor 閻彥銘 吉林建筑大學城建學院 2021 年 6 月 畢業(yè)設(shè)計論文 有源光幕靶傳感器 設(shè)計 Design of Active Screen Target Sensor 學 生： 閻 彥 銘 指 導(dǎo) 教 師： 衣文索 (副教授 ) 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 學 號： 1209000133 所 在 單 位： 電氣信息工程系 答 辯 日 期： 2021 年 6 月 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)承諾書 1．本人承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文）《 有源光幕靶傳感器 設(shè)計》，是認真學習理解 學校的《電氣信息工程系畢業(yè)設(shè)計寫作規(guī)范 》后，在教師的指導(dǎo)下，保質(zhì)保量獨立地完成了任務(wù)書中規(guī)定的內(nèi)容，不弄虛作假，不抄襲別人的工作內(nèi)容。具體原理為使用 光幕 傳感器作為信號接收元件 ，使用單片機進行總體控制 ，信號調(diào)理電路實現(xiàn)信號放大濾波等功能，處理后的彈形信號一路接入觸發(fā)電路，一路接入數(shù)據(jù)采集電路，采集到的數(shù)據(jù)通過顯示系統(tǒng)顯示出來，實現(xiàn)了有源光幕靶彈丸速度的測量。 在 20 世紀 80 年代 我國研制出了第一代光幕靶 ，在 武器范圍及速度測試 領(lǐng)域，研究 人員嘗試 建立準測速基系統(tǒng) ，該系統(tǒng)正是利用了 光幕靶測試精度高的特點 來完成的 ， 經(jīng)過近 20 多年的發(fā)展，光幕靶已 經(jīng)漸漸替代了其他 彈丸速度的測量 方法。 在 信號處理器 的初期階段，各國 大多采用頻譜分析儀 來進行數(shù)據(jù)的處理 ，但是這種方法有很多弊端，耗時且 精度差，更重要的是 利用這種方法 不能得到瞬時脈動速度。 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國 在剛接觸 測速雷達 時 ，主要在靶場 測試 應(yīng)用 方面 上 。 在80 年代 初 我國第一代測速天幕靶 GD79 型水平天幕靶的研制成功 了，該測速天幕靶 標志著我國外彈道測試技術(shù)領(lǐng)域 已經(jīng)應(yīng)用到光電技術(shù) 。 本課題的主要工作內(nèi)容如下： 1. 根據(jù)現(xiàn)有有源光幕靶傳感器的設(shè)計方法和原理，選擇合適的單片機，提出合理的有源光幕靶傳感器電路構(gòu)成部分； 2. 設(shè)計單片機控制電路、光電檢測模擬信號采集電路、前端信號處理與A/D 轉(zhuǎn)換電路、電源接口電路和顯示系統(tǒng)電路，并使用 Altium Designer 完成電路原理圖的繪制； 3. 使用 Keil 軟件進行軟件編程和編譯，實現(xiàn)子彈測速功能，使各個程序模塊協(xié)調(diào)運行； 4. 使用 Protues 仿真軟件對系統(tǒng)的硬件和軟件進行仿真，通過調(diào)試使系統(tǒng)能通過仿真的驗證，完成軟件的 debug。 目前市場上使用最多的是 8051 系列單片機，是一種技術(shù)非常成熟的以51 為內(nèi)核的單片機。 電路系統(tǒng)設(shè)計主要分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩個部分。以上的設(shè)計思路是根據(jù)光幕靶傳感器的系統(tǒng)設(shè)計功能而提出的。 單片機介紹 此次設(shè)計是采用 AT89C52 的單片機為核心芯片，以及其他的硬件來完成光幕靶傳感器的檢測系統(tǒng)。這同樣還需要配置復(fù)位電路、外部配置晶振以及電源。 本設(shè)計實現(xiàn)了上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位兩種功能。（ 12 腳）、 （ 13 腳）、 （ 15 腳）分別為 LCD 控制端口，控制LCD 讀寫，使能和片選功能。 光電檢測模擬信號采集電路設(shè)計 INA114 介紹 本設(shè)計選用 INA114 儀表放大器，它是一種通用型 儀表用 放大器， 具有測量精度高 、 占用體積小 、價格 便宜等優(yōu)點 ， 因此在 電橋、數(shù)據(jù)采集、傳感器等 方面用著不錯的應(yīng)用 。40V， 失調(diào)電壓低 ， 最大值為50uV； 漂移溫度小 ， 最大值為 ℃ ；靜態(tài)電流小 ， 最大值為 3mA；共模抑制比高 ， G=1000 時為 50dB；電源電壓范圍寬，為 177。177。最大工作電壓為 18V，最小工作電壓不小于 3V。 ADC0809 可以根據(jù) 地址碼 鎖存 譯碼 后的信號，只選通 8 路模擬輸入信號中的一個進行 A/D 轉(zhuǎn)換 ，因為該芯片的 內(nèi)部有一個 8通道多路開關(guān)。5V或 177。它抗干擾能力強，低功耗，通訊方式可選擇串行或并口，調(diào)用方便而且簡單，適用于各種電子設(shè)備的 LCD 液晶顯示模塊電路 [12]。其前后的兩個電容起到穩(wěn)壓濾波的作用，C C4 為去耦電容。如果只有硬件而沒有軟件，整個裝置將無法運行，因此兩者必須要相結(jié)合。 本設(shè)計利用 Keil 軟件，由單片機 C 語言編寫而成，系統(tǒng)程序采用模塊化設(shè)計，主要包括以下幾個部分：初始化程序、主程序、采樣程序、 LCD 液晶驅(qū)動程序等等部分。初始化程序結(jié)束后，單片機控制器開始進行執(zhí)行主程序，同時中斷服務(wù)程序也按設(shè)置值進行執(zhí)行。