李恩江 李燚 朱宣轶 尹文刚
武警警官学院 四川省成都市
摘要：本文针对武警部队防暴弹投掷的科目特点做了深入详细的分析，在此基础上设计出一套由STM系列单片机、气压检测模块、无线传输模块、语音播报模块、显示模块、存储模块组成的防暴弹投掷自动报靶考核系统。通过感知气囊式拼接的地环靶的气压变化，气压传感器能够迅速、准确检测到防暴弹的落点位置，并通过无线模块将数据从感知端传输至控制端，经STM单片机处理后控制显示模块、语音模块、存储模块，显示屏显示落点位置和投掷成绩，并通过语音模块播报环数成绩，存储模块对数据实时存储记录。本设备能科学、准确、实时地检测投掷考核人员的环数成绩，并且客观、公正地记录训练成绩，有效地指导防暴弹投掷训练以及应用于防暴弹投掷考核，满足信息化建设及训练考核的需求。
关键字：防暴弹投掷；气压传感器；自动报靶；
引言
防暴弹投掷是武警部队的通用科目，由于受到场地和设备的限制，目前武警部队对于防暴弹投掷报靶依然是以传统的人工报靶为主，但是这种方式主要有两个弊端，一是由于抛出的弹体速度极快且着地反弹会带来跳动，投掷完成后的弹着点并非其真实位置，导致报靶人员无法精准判定落点位置，也存在视力疲乏等人为因素而导致误报和漏报，并且报靶效率很低；二是投掷防暴弹时方向和力度都不容易掌控，弹体很可能偏离地环靶区域，导致保障人员在报靶时被弹体击中，造成不必要的非战斗减员。因此有必要研发一套针对武警部队防暴弹投掷科目的自动报靶系统，帮助基层解决实际问题。
1 系统总体结构设计
本设计分为检测端和显示端两个部分，通过无线通信的方式进行连接，整个系统由单片机、压力采集模块、无线通信模块、存储模块、显示模块、语音模块六个部分，系统整体框
1.1主控模块设计
STM32单片机处理能力强，运算速度快，可以进行高速通信、512k的RAM存储和64K的RAM、外设功能几十个，适合大中型系统设计。STM32F103C8T6单片机是STM32系列单片机中最具有代表性的，在接近13年的应用中，其稳定性是经受过实际考验的，是目前国内使用最多的Cortex-M3内核单片机。STM32F103C8T6是基于Cortex-M3内核的低功耗单片机，内部FLASH程序通过ISP和串口的方式进行固化程序，程序擦写次数可达10万次。本设计对五个气压高速传感器进行数据采集，且需要处理很多的数据，同时需要至少2个串口进行通信。需要运行的程序较大和实现功能复杂，故选择STM32单片机，选取的具体型号STM32F103C8T6。
1.2气压传感器模块的设计
本设计使用XGZP6847D型压力传感器，通过IIC接口输出压力的检测值，广泛应用与血压计、呼吸机、胎压检测、助力转向等。XGZP6847D型压力传感器采用类DIP封装，内部集成压力传感器与信号处理单元，能够实现对传感器漂移、灵敏度、温漂和非线性进行数字滤波处理，实物图如图2所示。
传感器的技术参数如下:
2测量范围:-100kPa-2.5Kpa.
3表压型:正电压或负电压
4工作电压:3.0-5V
5输出形式:IIC数字输出
1.3无线传输模块的设计
本次无线通信模块使用433M无线通信模块(型号:E32-433T20D)，模块的载波的频率是433Mhz，支持LoRa调制方式，属免费通信频率。模块具有串行接口，通过串口与单片机进行数据交换，最高支持2.4kbp/s的通信速率。模块使用SI4438芯片做为GFSK调制电路，通信稳定，抗干扰强等特点。模块可以通过调频，在多机通信中有效避免干扰，芯片具有CRC校验通信，保证数据传输的准确性。本设计的无线模块如图3.10，下面对模块的技术参数进行介绍:
6工作频段:433.4-473.0MHz。
7工作电压:3.2-5.5V,通信电压:3.3V/5V,休眠电流22uA。
8发射功率:20dB,传输距离:3000m,通信接口:UART
9模块尺寸:27.4*13.2mm。
1.4语音模块的设计
JQ8900-16P是一款微集成的语音播放模块，可以实现播放MP3、WAV文件格式的音频文件。模块支持内部存储器存储语音文件。模块内置一个3W音频放大电路，可以直接驱动3W扬声器，直接连接外部扬声器即可。模块的实物如图3所示
1.5 显示模块设计
本设计使用的是HMI智能串口屏，无需单品阿基做人机UI界面，通过上位机软件实现设置，单片机只需要通过串口与设备进行交互指令即可，提高具有交互界面的产品开发速度。上位机可以实现多种控件的组合，包括常用的文本控件、按钮控件、进度条控件、编辑框控件等。
2 系统软件设计
根据系统的硬件设计和功能要求，系统软件包含单片机内主程序与五个软件子程序。其中，子程序分别为为检测模块子程序、无线传输模块子程序、语音播报模块子程序、显示模块子程序、存储模块子程序。
STM32103C8T6单片机是使用C语音进行编写程序，编写程序的软件是Keil 5，通过Keil 5软件实现编译。Keil是专门的单片机程序编写、连接和编译的软件，内置C语言编译器，可以通过对编写的C语言程序编译成目标代码，是目前开发51单片机最常用的软件。Keil软件用户界面简洁，开发便捷和易于维护代码，此外Keil内部具有一个调试器，可以实现单片机的软件仿真和调试，方便对代码进行调试。
本设计使用的是C语言，C语言在单片机编程中具有绝对的优势，与汇编语言相比，具有代码清晰、可移植性高、例程丰富等特点。毕业设计很多传感器和芯片官方和网上都能找到C语言代码，这也是选择C语言的一个重要原因。主程序流程图如图4所示。
3 结束语
放眼未来，我认为未来作战部队的军事训练将朝着智能化化和集成化的方向发展，所以，本系统如果能够接入无线网络终端，将训练成绩及时传输至终端设备，整理成个人训练档案，这样就更能体现军事训练的科学化和体系化，也能有效提高部队的训练水平。
参考文献
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