E题自动射击报靶装置

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激光枪自动射击装置

激光枪自动射击装置（E题）摘要：本设计采用FPGA和STM32单片机作为控制处理核心单元。

FPGA采用SOPC技术，控制COMS数字摄像头OV7620对图像进行捕获、处理，识别激光枪投射在胸环靶上的弹着点光斑，并在液晶屏上显示胸环靶的相应图形和弹着点的环数与方位信息。

STM32通过无线模块接收弹着点准确信息，控制舵机旋转，从而控制激光枪的精准瞄准。

本系统具有人机交换界面，各参数及测试模式可由键盘输入并显示，智能性好，反应速度快，完成了题目的所有基本指标及全部发挥部分要求。

关键词：FPGA；SOPC；摄像头；打靶一、系统方案1.1整体方案描述本系统以FPGA和STM32单片机为核心实现了环数及方位识别、无线传输、液晶显示、模式设定及激光枪精确打靶等功能。

FPGA采用SOPC技术，驱动COMS 数字摄像头OV7620捕获图像，获取图像数据，利用二值化、边缘检测等图像处理算法，识别激光枪投射在胸环靶上的弹着点光斑，获取弹着点的环数与方位信息，并将信息通过NRF24L01无线模块传输给STM32单片机进行相应的处理。

STM32单片机通过NRF24L01无线模块接收弹着点准确信息，并在液晶上显示出来。

此外，STM32单片机通过控制舵机旋转，驱动激光枪精准瞄准，实现从胸环靶上的指定位置迅速瞄准并击中靶心的功能，以及可通过键盘设定环数，控制激光枪瞄准击中胸环靶上相应位置。

本系统总体结构框图如图1所示。

1.2方案比较与选择1.1.1摄像头方案一：采用CCD摄像头。

CCD摄像头具有分辨率高、接线简单等优点。

但由于其输出是模拟信号，后级还需加上解码芯片，结构复杂，且处理困难。

方案二：采用CMOS数字摄像头。

CMOS数字摄像头具有体积小，工作电压低，提供单片VGA摄像头和影像处理器的所有功能等优点。

综合上述比较，考虑到本设计采用FPGA处理，而CMOS摄像头输出是数字信号，可直接由FPGA处理，非常方便，故选择方案二。

激光枪自动射击报靶装置

电
子
测
试
激光枪自动射击报靶装置
陈启昂潘瑶麟楼奇力
（中国计量学院现代科技学院３１００１８）
摘要：本文设计的是一个自动射击报靶装置，主要由激光枪及瞄准机构、胸环靶、弹着点检测电路这几个部分构成。整个系统是以Ｋ６０单片机为控制核心，通过摄像头，对胸环靶进行图像采集、处理，反馈给单片机，判断出弹着点所在位置，并且能通过
ｒｏｕｎｄｔａｒｇｅｔｇｒａｐｈｉｃｓ，ａｎｄｆｌａｓｈｄｉｓｐｌａｙｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ．Ａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｏｆｌａｓｅｒｇｕｎｓ，ｔｈｅｌａｓｅｒｂｅａｍｓｐｏｔｉｎ１５ｓｅｃｏｎｄｓｆｒｏｍｔｈｅｒａｐｉｄａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｅｄｌｏｃａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｃｈｅｓｔｒｏｕｎｄｔａｒｇｅｔａｎｄｈｉｔｔｈｅｂｕｌ１ ’Ｓ —
Ｇｕｎａｎｄａｉｍｉｎｇ，ｃｈｅｓｔｒｏｕｎｄｔａｒｇｅｔ，ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｄｅｔｅｃｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔｔｈａｔｓｏｍｅｐａｒｔｓ．Ｔｈｅｅｎｔｉｒｅｓｙｓｔｅｍｉｓｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｋ６０ｍｉｃｒｏｃＯｎｔｒｏｌ１ｅｒｃｏｒｅ，ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｃａｍｅｒａ，ｏｎｔｈｅｃｈｅｓｔｒｏｕｎｄｔａｒｇｅｔｆｏｒｉｍａｇｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｆｅｅｄｂａｃｋｔｏｔｈｅＳＣＭ，ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｗｈｅｒｅｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄｃａｎｕｓｅｔｈｅｋｅｙｂｏａｒｄｔｏｃｈａｎｇｅｔｈｅｗａｖｅｐｗｍｓｅｒｖｏｍｏｔｏｒｔｕｒｎｓｔｈｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅａｎｇｌｅ，ｔｈｕｓｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｌａｓｅｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎｔｏｂａｓｉｃ

山东理工大学第七届电子设计竞赛题目

（3）具有过压保护功能，过压阈值电压为18V±0.2V。
发挥部分
（1）能实时测量并数字显示电子负载两端的电压，电压测量精度为±（0.02%+0.02%FS），分辨力为1mV。
（2）能实时测量并数字显示流过电子负载的电流，电流测量精度为±（0.1%+0.1%FS），分辨力为1mA。
（3）具有直流稳压电源负载调整率自动测量功能，测量范围为0.1%～19.9%，测量精度为±1%。为方便，本题要求被测直流稳压电源的输出电压在10V以内。
2.要求“模拟模块”输出Vb的?3dB高频截止频率为4.5 kHz±0.5 kHz。如果所测高频截止频率≥6 kHz，则以后项目将不予评测。
3.根据对高频响应特性的要求，频率补偿电路中插入适当的低通滤波电路可以有效降低输出Vo的高频噪声。此外，还应注意输入电路的屏蔽。
4.在图1所示开关K切换到接地端的条件下，在T端接入图2(a)所示的电路可简化系统频率特性的测试、调整过程。设定函数信号发生器输出Vt为频率500Hz、峰峰值5V的三角波电压，则输出Vb的波形应近似为方波脉冲。如果频率补偿电路的参数已调整适当，则输出Vo的方波脉冲会接近理想形状。若高频截止频率为fH=50kHz，则输出的方波脉冲上升时间应为tr≈7μs；若fH=100kHz，则tr≈3.5μs；tr的定义如图2(b)所示。应用fH·tr≈0.35的原理，可将系统的频率响应特性调整到所要求的指标。注意：Ci到运放A反相输入端的引线应尽量短，以避免引入额外干扰。
移动，能立即稳定地显示声响模块的x、y坐标值，误差的绝对值不大于10mm。
(3)具有显示声响模块移动轨迹的功能。当声响模块在坐标纸上按指定路径移动时，液晶显示屏能动态显示声响模块移动的轨迹，显示的轨迹与声响模块移动的路径一致。

自动射击打靶装置

激光枪自动射击打靶装置摘要：根据题目要求，系统以STM32f103VET6为控制核心。

通过MCU 控制两个步进电机在不同的两个坐标轴上转动以带动激光枪左右和上下移动，从而准确实现激光枪的瞄准和打靶。

通过STM32对摄像头模块OV7670传输的图像信息进行采集、分析处理，然后在TFT彩屏显示器上显示胸环靶的相应图形，并闪烁显示弹着点，同时显示弹着点环数及方位信息.关键词：STM32f103VET6、步进电机、TFT彩屏、OV7670摄像头一、系统方案论证1.1 主控芯片的选择方案方案一：采用传统的51单片机，运用比较广泛，上手比较快。

但是本系统的程序量比较大，内部资源要求比较丰富，故摄像头的图形信息处理不能用此芯片。

方案二：采用MSP430F149低功耗单片机，其I/O口资源丰富，有12位AD转换、16位定时器、精密的比较器等，信息处理功能强大，能够很好的实现系统的要求。

但是目前水平有限，不能熟练的掌握它的全部应用，而且时间紧迫。

方案三：使用基于ARM Cortex-M3内核的STM32F103VET6单片机。

STM32单片机中库函数很多，实用简单方便，片内资源丰富，运算速度快，使用方便且功耗低。

以及LCD对弹着点的位置信息的显示，摄像头所收集的信息能进行高速处理。

因此选择方案三。

1.2 激光枪自动控制方案论证方案一：舵机带动激光笔瞄准。

利用两个舵机，在一个舵机的轴上固定另一个舵机，采用PWM波直接调节两个舵机的偏移角度，从而实现双轴瞄准。

但是，对于测控系统而言，5mV以上的控制电压的变化就会引起舵机的抖动，因此要达到精度要求有一定难度。

方案二：直流电机带动激光笔瞄准。

利用两个直流电机，采用全桥PWM控制直流电机正、反转，从而达到动态瞄准。

但该方案有许多不足之处，直流电机不易受单片机控制，旋转角度无法由程序有效控制且精度不高，对于固定角度旋转比较困难。

方案三：步进电机带动激光笔瞄准。

给步进电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点，使得在速度、位置等控制领域采用步进电机控制变的非常的简单，且定位精确，稳定，可靠。

自动射击报靶装置

激光枪自动射击装置一、任务设计一个能够控制激光枪击发、自动报靶及自动瞄准等功能的电子系统。

该系统由激光枪及瞄准机构、胸环靶、弹着点检测电路组成，其结构见图1。

二、要求1．基本要求（1）用激光笔改装激光枪，激光枪可受电路控制发射激光束，激光束照射于胸环靶上弹着点的光斑直径＜5mm；激光枪与胸环靶间距离为3m。

图1 简易自动报靶装置示意图（2）激光枪固定在一机构上，可通过键盘控制激光枪的弹着点（用键盘设置激光束在靶纸上上下、左右移动一定距离）。

（3）制作弹着点检测电路，通过摄像头识别激光枪投射在胸环靶上的弹着点光斑，并显示弹着点的环数与方位信息。

其中环数包括：10、9、8、7、6、5、脱靶；方位信息是指弹着点与10环区域的相对位置，包括：中心、正上、正下、正左、正右、左上、左下、右上、右下。

详见图2-b。

2．发挥部分（1）在图形点阵显示器上显示胸环靶的相应图形，并闪烁显示弹着点。

（2）自动控制激光枪，在15秒内将激光束光斑从胸环靶上的指定位置迅速瞄准击中靶心（即10环区域）。

（3）可根据任意设定的环数，控制激光枪瞄准击中胸环靶上相应位置。

（4）其他2-a 胸环靶尺寸2-b胸环靶环数及方位信息示意图2 胸环靶示意图三、说明1．激光枪可以由市场上的激光笔改造，由电路控制击发；每次击发使光斑维持3～5s时间，但此期间不得移动光斑。

2．可采用步进电机、舵机或直流电机等机构对激光枪进行两维控制，以实现瞄准。

激光枪及相关机构可由支架支撑。

3．胸环靶是在不反光的白纸画有一组相距5cm的同心圆(线宽不超过1mm)，最内圆环直径10cm，圆环内为10环区域，从最内环至最外环间分别为9、8、7、6、5环区域，最外环外为脱靶。

胸环靶上不允许设置摄像头以外的传感器。

4．当激光枪的弹着点落在胸环靶的环线上时，报靶时采取就高不就低的原则。

例如，弹着点在8环与9环之间的环线上时，则认为是9环。

5．在不影响靶纸上圆环线的前提下，允许在靶纸上做标记。

一种轻武器射击自动报靶装置[实用新型专利]

(10)授权公告号(45)授权公告日 (21)申请号 201520601821.0(22)申请日 2015.08.12F41J 5/00(2006.01)(73)专利权人董高庆地址102202 北京市昌平区南口63936部队四室(72)发明人董高庆(54)实用新型名称一种轻武器射击自动报靶装置(57)摘要本实用新型属于轻武器射击训练保障技术领域，涉及一种轻武器射击自动报靶装置。

它包括有靶标、靶标支架、靶机、靶机座、射手显示器，还包括有：压力传感器、传感器固定支架、模拟信号处理器、数字信号处理器、数传载体。

其优点是，传感器置于靶机前面板内侧，无需防风及防雨措施；靶机结构设计、加工调试简单，生产成本低，定位精度高，使用方便，实时性强，不受风雨的影响，实现了报靶器准确报靶，提高了射击训练效率。

(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书1页说明书3页附图1页CN 205175231 U 2016.04.20C N 205175231U1.一种轻武器射击自动报靶装置，其特征是：包括有靶标(1)、靶标支架(2)、靶机(8)、靶机座(9)、射手显示器(10)，其特征是：还包括有：压力传感器(4)、传感器固定支架(3)、模拟信号处理器(5)、数字信号处理器(6)、数传载体(7)；压力传感器(4)安装于传感器固定支架(3)上；传感器固定支架(3)固定于靶机(8)的前面板内侧；压力传感器(4)输出连接至模拟信号处理器(5)输入端，模拟信号处理器(5)输出端连接至数字信号处理器(6)输入端，数字信号处理器(6)输出端连接至数传载体(7)；传感器固定支架(3)、靶机(8)、靶机座(9)组装为一个整体。

2.根据权利要求1所述的轻武器射击自动报靶装置，其特征是：所述的压力传感器(4)的布局为“Δ”字型。

权　利　要　求　书1/1页CN 205175231 U一种轻武器射击自动报靶装置技术领域[0001]本实用新型属于轻武器射击训练保障技术领域，涉及一种轻武器射击自动报靶装置。

一种射击靶场报靶装置[实用新型专利]

专利名称：一种射击靶场报靶装置专利类型：实用新型专利
发明人：任杰,郝华,杨训超
申请号：CN201921749059.5申请日：20191018
公开号：CN211317076U
公开日：
20200821
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种射击靶场报靶装置，包括支撑杆、传输电子元件、拍摄机构和电机，所述支撑杆的顶部安装有传输电子元件，所述中转仓的顶部设置有喷嘴，所述传输电子元件的底部固定有套管，所述套管的底部固定有吸盘，所述套管的边侧固定有密封仓，所述曲轴的外侧设置有连接筒，所述隔离板的顶部和底部铰接有阀门，所述密封仓的顶部固定有第一导管，所述密封仓底部远离电机的一侧安装有第二导管，且第二导管与密封仓相互连通，并且第二导管远离密封仓的一端与过滤网连通。

该射击靶场报靶装置，在室外进行使用时，可以利用吸盘将其牢牢的吸附在地面上，增加其使用过程中的稳固性，以及在使用使其不需要人工对其拍摄窗口进行清理，十分方便。

申请人：江苏戎金燚电子科技有限公司
地址：210000 江苏省南京市玄武区玄武大道699-27号1幢
国籍：CN
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一种可全地形运动的实弹射击自动报靶装置[实用新型专利]

专利名称：一种可全地形运动的实弹射击自动报靶装置专利类型：实用新型专利
发明人：于新帅,韦礼东
申请号：CN201820029771.7
申请日：20180109
公开号：CN208012463U
公开日：
20181026
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型提供的一种可全地形运动的实弹射击自动报靶装置，属于自动报靶装置技术领域。

包括自动报靶靶体，自动报靶靶体通过支撑架与无轨式防弹运动机构连接，还包括与无轨式防弹运动机构配套设置的运动遥控板；自动报靶靶体包括第一子弹橡胶板、容弹钢板、检测传感单元和多组弹性结构件；第一子弹橡胶板和容弹钢板相连共同构成容弹靶；各组弹性结构件一端与容弹靶固定连接，另一端与所述支撑架连接；检测传感单元固定在支撑架上，并与无轨式防弹运动机构电连接。

本实用新型装置具有结构简单，可以在野外全地形灵活移动，实现自动报靶，提高训练效率，更好的适用野外地形要求，并可以对自身整体装置进行防弹保护和防止跳弹对人员和物品造成伤害。

申请人：韦礼东
地址：100091 北京市海淀区远大路22号2号楼2单元102
国籍：CN
代理机构：北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：廖元秋
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2012年江苏省大学生电子设计竞赛（TI杯）试题
参赛注意事项
（1）2012年8月5日8:00竞赛正式开始。

本科组参赛队只能在A、B、C、D、E题目中任选一题；高职高专组参赛队原则上在F、G、H题中任选一题，也可以选择其他题目。

（2）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。

（3）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。

（4）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评
审资格。

（5）2012年8月8日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。

激光枪自动射击装置（E题）
【本科组】
一、任务
设计一个能够控制激光枪击发、自动报靶及自动瞄准等功能的电子系统。

该系统由激光枪及瞄准机构、胸环靶、弹着点检测电路组成，其结构见图1。

二、要求
1．基本要求
（1）用激光笔改装激光枪，激光枪可
受电路控制发射激光束，激光束照射于胸
环靶上弹着点的光斑直径＜5mm；激光枪
与胸环靶间距离为3m。

图1 简易自动报靶装置示意图（2）激光枪固定在一机构上，可通过键盘控制激光枪的弹着点（用键盘设置激光束在靶纸上上下、左右移动一定距离）。

（3）制作弹着点检测电路，通过摄像头识别激光枪投射在胸环靶上的弹着点光斑，并显示弹着点的环数与方位信息。

详见图2-b。

2．发挥部分
（1）在图形点阵显示器上显示胸环靶的相应图形，并闪烁显示弹着点。

（2）自动控制激光枪，在15秒内将激光束光斑从胸环靶上的指定位置迅速瞄准击中靶心（即10环区域）。

（3）可根据任意设定的环数，控制激光枪瞄准击中胸环靶上相应位置。

（4）其他
2-a 胸环靶尺寸2-b胸环靶环数及方位信息示意
图2 胸环靶示意图
三、说明
1．激光枪可以由市场上的激光笔改造，由电路控制击发；每次击发使光斑维持3～5s时间，但此期间不得移动光斑。

2．可采用步进电机、舵机或直流电机等机构对激光枪进行两维控制，以实现瞄准。

激光枪及相关机构可由支架支撑。

胸环靶上不允许设置摄像头以外的传感器。

4．当激光枪的弹着点落在胸环靶的环线上时，报靶时采取就高不就低的原则。

例如，弹着点在8环与9环之间的环线上时，则认为是9环。

5．在不影响靶纸上圆环线的前提下，允许在靶纸上做标记。

6．在完成发挥部分要求时，在正式击发前允许进行1-2次试射；但试射次数越少越好。

7．不限制摄像头及弹着点检测电路的安装位置，但应方便搬运与快速安装。

8．测试时自带胸环靶纸，测试评审现场可提供粘贴胸环靶的支架。

四、评分标准。