【正文】 136 / W R37 / R DX T A L 2X T A L 1V S SP 20P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27P S E NA L EEAP 07P 06P 05P 04P 03P 02P 01P 00V C CU1A T 89 S 51P 10P 11P 12P 13P 14P 15P 16P 17R S T30 / R X D31 / T X D32 / I N T 033 / I N T 134 / T 035 / T 136 / W R37 / R DX T A L 2X T A L 1V S S P 20P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27P S E NA L EEAP 07P 06P 05P 04P 03P 02P 01P 00V C CU2A T 89 S 51C R Y S T A L 1C R Y S T A L 2R S TY2C R Y S T A LC4C A PC6C A PR2R E S 2+C2C A P A C I T O R P O LS2S W S P S TR S T 1V c cY1C R Y S T A LC3C A PC5C A PR1R E S 2+ C1C A P A C I T O R P O LS1S W S P S TR S TC R Y S T A L 3C R Y S T A L 4C R Y S T A L 3C R Y S T A L 4R S T 1 圖 24 串口直接通信原理 圖 第 4 頁 共 66頁 決定方案 因素 在設(shè)計(jì)本系統(tǒng)時(shí)決定方案選擇的因素為： 數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù) 傳輸。 但是 通過查看 RS232 的相關(guān)資料 [2]， 發(fā)現(xiàn)這個(gè)并不適合長距離傳輸數(shù)據(jù) ， 且需要通信兩端共地，實(shí)際應(yīng)用中，由于場地 上雙端 至少 需要間隔 200 米 ， 距離太遠(yuǎn) ，數(shù)據(jù) 傳輸?shù)恼`碼率也會(huì) 提高 ，故采用這種方式不太實(shí)際 ； 方案二： 采 用紅外 進(jìn) 行 數(shù)據(jù) 傳輸， 如圖 25 所示 。 其 傳輸距離較 前面兩種方案 ， 有 距離 優(yōu)勢 ，但是其缺點(diǎn)是： 穩(wěn)定性不高，抗干擾能力不強(qiáng) ，一次性發(fā)送 數(shù)據(jù)的長度有限（僅有 4 個(gè)數(shù)據(jù)位） ，這不能很好的滿足本設(shè)計(jì)一次性需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長度。缺點(diǎn)在于其受靶面機(jī)械 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)的影響很大，對于靶面設(shè)計(jì)要求高； (2) 采用壓力傳感器 [7]。 為了更好的理清設(shè)計(jì)思路，將整個(gè) 系統(tǒng)細(xì)分為四 部分加以 說明。每個(gè)按鍵代表著靶環(huán)上對應(yīng)的塊。數(shù)碼管 不僅 顯示了單次射擊成績 ，總的射擊成績，而且還加入了方位的顯示，這也是本設(shè)計(jì)的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。 為使該系統(tǒng)能夠正常工作 ， 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 了 振蕩回路， 復(fù)位電路，采樣電路， 顯示電路，RS232 接口電路，電源電路 等 。 開始 時(shí) 采用 傳統(tǒng)的鍵盤編碼方式去實(shí)現(xiàn) 靶面編碼以方便數(shù)據(jù)的采集 ，先發(fā)方位的信息，確定后再發(fā)環(huán)數(shù)的信息 。 為了 接線 方便方便， 設(shè)計(jì)時(shí)這樣考慮，將靶面展開 成為矩形 ，如圖 32 所示。 為了觀察的方便，再加上 一 個(gè)發(fā)光二極管和限流電阻。 圖 34 所示 上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作 ，其 電容和電阻對電源 +5V 來說構(gòu)成微分電路。其顯示功能主要是通過軟件編程實(shí)現(xiàn) 。 C1+和 C1之間接一個(gè)電容， C2+和 C2之間接一個(gè)電容， V+和電源之間接個(gè)電容， V1和地之間接個(gè)電容。它們都是雙向通道，每一條 I/O 線都能獨(dú)立地用作輸入或輸出。 顯示電路 原理 現(xiàn)在很多的顯示都是用 LCD 液晶顯示，但是出于對現(xiàn)場以及實(shí)用性的考慮，數(shù)碼管已經(jīng)滿足了本設(shè)計(jì)的需求，而且其造價(jià)也較低，所以選用此種方式。同一時(shí)刻，如果各位位選線都處于選通狀態(tài)的話， 各 位 LED 將顯示相同的字符。 ? 電平轉(zhuǎn)換 EIARS232C 與 TTL 轉(zhuǎn)換： EIARS232C 是用正負(fù)電壓來表示邏輯狀態(tài)，與 TTL以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。 下面就系統(tǒng)使用到的 接口信號(hào) 進(jìn)行 說明 ： ? 數(shù)據(jù)發(fā)送與接收線 發(fā)送數(shù)據(jù) (Transmitted dataTxD)—— 通過 TxD 終端將串行數(shù)據(jù)發(fā)送到 MODEM，(DTE→ DCE)。發(fā) → 收的時(shí)間為 800us 對于設(shè)計(jì)任務(wù)要 求的 120 發(fā)子彈每分鐘來講，它是能夠很好的運(yùn)行 。 表 XL01232AP 端口說明 管腳 定義 說明 電平 備注 1 VCC 電源 49V +5V(RS232)。在參數(shù)配置時(shí)，必須用“串口設(shè)置”的默認(rèn)值來完成參數(shù)的讀寫過程。 波特率的設(shè)置 本設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)通信時(shí)候采用的波特率為 9600bit/s，數(shù)據(jù)傳輸格式為 8N1，即 8 位數(shù)據(jù)位一位校驗(yàn)位。串行通訊 :數(shù)據(jù)一位一位順序發(fā)送或接收。 PC 機(jī) VC 界面編程的思路：在 一個(gè) 界面上繪制靶場上所有的靶面 ， 并對 下位機(jī) 經(jīng)RS232 串口傳輸過來的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，處理得到靶面擊中的情況，然后將其在界面上顯示，其包括 單次射擊成績、總成績以及彈著點(diǎn)位置的顯示。 單片機(jī)與 電腦 之間的通信 串口通信中一個(gè)很重 要的元素就是其通信協(xié)議的約定；協(xié)議一方面要規(guī)定通信的基本參數(shù)，比 如通信波特率、數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位數(shù)及奇偶校驗(yàn)的方式等，更重要的一方面是要規(guī)定雙方傳輸數(shù)據(jù)的格式，以及傳輸數(shù)據(jù)時(shí)控制數(shù)據(jù)流的方式 [15]。 圖 312 XL01232AP 與單片機(jī)接線圖 圖 313 XL01232AP 參數(shù)配置模塊 串口數(shù)據(jù)傳輸技術(shù) 本小節(jié)中介紹本系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用到的單片機(jī)之間的串口傳輸技術(shù)（包括其波特率的設(shè)置以 及傳輸方式的說明）以及單片機(jī)與電腦之間數(shù)據(jù)傳輸技術(shù) （主要介紹協(xié)議） 。 RF 頻率與頻段選擇是相對應(yīng)的： ? 當(dāng)頻段選擇 434MHz 時(shí)， RF 的頻率范圍為 427－ 441MHz； ? 當(dāng)頻段選擇 869MHz 時(shí)， RF 的頻率范圍為 856－ 882MHz； ? 當(dāng)頻段選擇 915MHz 時(shí)， RF 的頻率范圍為 902－ 928MHz。 相關(guān)參數(shù)的設(shè)定 XL01232AP2模塊的設(shè) 置 在進(jìn)行參數(shù)配置前，先必須將 開關(guān)設(shè)置到 ON 狀態(tài) 如 圖 313 所示 。 它曾被應(yīng)用到 : ? 電力、礦山、鐵路等長距離遙感勘測 ； ? 工業(yè)儀器儀表無線數(shù)據(jù)采集和控制 。 同時(shí)它還 提供了 TTL/RS232 兩種接口電平選擇。 (2) 接口機(jī)械性能 a DB 25 連接器 b DB 9 連接器 EN1C 1+2V+3C 14C 2+5C 26V 17T 2out8R 2I N9R 2out10T 2I N11T 1I N12R 1out13R 1I N14T 1out15GND16V c c17S H D N56 圖 39 連接器機(jī)械特性 圖 310 MAX232 管腳 圖 連接器：由于 RS232C 并未定義連接器的物理特性，因此，出現(xiàn)了 DB2 DB15和 DB9 各種類型的連接器，其引腳的定義也各不相同。它適合于數(shù) 據(jù)傳輸速率在 0～ 20xx0b/s范圍內(nèi)的通信。 第 14頁 共 66頁 (2) LED 顯示器工作原理 由 N 個(gè) LED 顯示塊可以接成 N 位 LED 顯示器。 P2 口是高 8 位地址 A8～ A15 的地址總線，但也可作一般的 I/O 口。 第 13頁 共 66頁 P 1_ 01P 1_ 12P 1_ 23P 1_ 34P 1_ 45P 1_ 56P 1_ 67P 1_ 78R E T9P 3_ 010P 3_ 111P 3_ 212P 3_ 313P 3_ 414P 3_ 515P 3_ 616P 3_ 717GND20P 2_ 021P 2_ 122P 2_ 223P 2_ 324P 2_ 425P 2_ 526P 2_ 627P 2_ 728P S E N29A L E / P R O G30P 0_ 732P 0_ 633P 0_ 534P 0_ 435P 0_ 336P 0_ 237P 0_ 138P 0_ 039V C C40A T 89 C 51C 1+1C 12C 2+3C 24T 1I N5T 2I N6R 1O U T788R 2I N9R 1I N10T 2O U T11T 1O U T12V13V+14GND15Vcc16M C 1M A X 23 2C3C A PC4C A PC5C A PC6C A P V c cne t 1 ne t 2 ne t 3 ne t 4ne t 1ne t 2ne t 5ne t 6ne t 7ne t 8net5net6net7net8162738495J1D B 9Y1C R Y S T A LC1C A PC2C A PV c c 圖 38 串口接口設(shè)計(jì)原理圖 相關(guān)設(shè)計(jì)原理介紹 本小節(jié)中將對系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)使用到的一些原理進(jìn)行介紹，其包括：主控電路原理、顯示電路原理、計(jì)算機(jī)串口通信的接口說明 。 顯示電路 如圖 36所示 。 復(fù)位電路參數(shù)的選擇，應(yīng)能保證復(fù)位高電平持續(xù)時(shí)間大于兩個(gè)機(jī)器周期 [1]。 單片機(jī)本身是不能自 動(dòng)進(jìn)行復(fù)位的，必須配合相應(yīng)的外部電路才能實(shí)現(xiàn)。電源電路如圖 33 所示 。 本設(shè)計(jì)對靶面 采樣時(shí)的編碼處理為： 將 靶面按照其結(jié)構(gòu)去編碼 ,格式為：前面 一位代表方位信息，后面 一位代表環(huán)數(shù)信息。 在模擬電子技術(shù)方面，主要用來 設(shè)計(jì) 51 單片機(jī)的振蕩電路，復(fù)位電路和驅(qū)動(dòng) LED數(shù)碼管以及串行接口的電平轉(zhuǎn)換電路 等； 數(shù)字電子技術(shù)用來 了解單片機(jī)工作的機(jī)制以及I/O 口的數(shù)據(jù)信息；單片機(jī)編程用來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理；串口通信技術(shù)用來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸 。該部分主要采用串口通信技術(shù)，完成數(shù)據(jù)的串行通信（這其中包括單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信以及單片機(jī)與電腦之間的數(shù)據(jù)傳輸） ，同時(shí)采用 XL03232AP 模塊來實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的傳輸。其電路 原理 圖 28 所示 ，接線圖如 29 所示 。 它們的聯(lián)系如下： (1) 彈著點(diǎn)采集部分將子彈擊中的位置反映出來 ； (2) 主控模塊 則 對其他模塊的運(yùn)行進(jìn)行控制； (3) 數(shù)據(jù)傳輸模塊，是采集信號(hào)數(shù)據(jù) 交互的通道； 第 7 頁 共 66頁 (4) 彈著點(diǎn)顯示 模塊 中的 LED 顯示 是此系統(tǒng)的外圍電路， 它 不僅 能夠如實(shí)的反映子彈擊中的位置， 顯示出射擊者的射擊成績 ， 而且 該系統(tǒng) 還提供了 方位 的 顯示 ； (5) 電腦顯示方面，作為給指揮監(jiān)督人員觀察 全場情況的界面，除了將靶場射擊的情況反映到電腦情況上之外，還加入了子彈射擊的聲音，每次子彈擊中靶子的時(shí)候，便會(huì)發(fā)出槍響，使得指揮督查人員在室內(nèi)也能感受到靶場的氣氛。 采用專門的模塊 極大地提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定及 可靠性 ，同時(shí)也 提高了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作效率 。 其 具有的優(yōu)點(diǎn)有： (1) 設(shè)置方便，只需要裝上參數(shù)配置模塊連上電腦，設(shè)置好波特率以及數(shù)據(jù)格式 就可以使用； (2) 連接 線路簡單，只需要一根 導(dǎo)線 將串口連接起來 便可。 該種 方 式的最大優(yōu)點(diǎn)是不受無線電干擾 。 在選擇數(shù)據(jù)處理芯片的問題 上 ， 可以采用的芯片有 8051 單片機(jī)、 PIC 單片機(jī)、 AVR、DSP、 ARM 等， 出于系統(tǒng)對芯片性能要求、 成本以及設(shè)計(jì)時(shí)的技術(shù)成熟度的考慮 ，本設(shè)計(jì)方案時(shí) 直接選定 8051 單片機(jī)作為處理芯片， 不把其作為 方案考慮的 主要因素 ，而是 根據(jù) 數(shù)據(jù) 采集以及數(shù)據(jù)傳輸部分來決定設(shè)計(jì)方案。 第 3 頁 共 66頁 系統(tǒng) 功能 研究 根據(jù)本 設(shè)計(jì) 要 求實(shí)現(xiàn)的基本功能，本系統(tǒng)大致可 分為 信號(hào)采集 ，信號(hào)