基于TRF6900芯片的红外线矩阵坐标式自动报靶装置

如图4所示，控制字A和控制字B的高两位为0，因此最大的比特权重为1／8。

式中：DDS_x为控制字A或B的值。参考频率fref就是DDS的取样频率，它从根本上决定着DDS的输出频率和频偏。TRF6900采用的参考频率为15～26 MHz。由上式可得，DDs的最大输出频率为90～156 MHz，最小频偏为21～37 Hz。
TRF6900的控制字A确定模式0对应的频率，控制字B确定模式1所对应的频率，DDS可以在模式0和模式1之间快速切换，从而可以实现输出频率由一个频率跳变到另一个频率，而这一切都由软件实现。所以只需给控制字A和控制字B赋相应的值，并在两个模式之间进行切换就可以实现跳频。TRF6900最高可达1 360跳／s，每一跳最多可携带22 b数据，因此，TRF6900的最大数据传输速率为30 Kb／s。TRF6900采用跳频的调制方式，极大地增加了通信的抗干扰能力。这一特点为在恶劣环境下进行数据传输，保证传输质量提供了很大的保障。
TRF6900可以选择传统的FSK调制，方便了与现有设备进行通信。TRF6900由控制字C在DDS和FSK之间选择。当TRF6900选择FSK调制时，空号与传号的输出频率完全由控制字D确定，可以用软件方便地进行设置。如图5所示。

2 报靶装置技术指标及设计方案
2.1 技术指标

(1)子弹参数
步枪弹头直径ψ=8．2 mm，有效长度L=18 mm，出口速度为700 m／s，连发速度为600～900发／s。
手枪弹头直径ψ=8．2 mm，有效长度L=12 mm，出口速度为500 m／s。
(2)坐标靶面定位区为500 mm×500 mm，分辨率为5 mm。
2.2 总体方案设计
(1)靶子部分的系统原理如图6所示。

子弹射中坐标靶面，阻挡了垂直、水平的红外激光光速，从而检测出弹着点的坐标位置，通过传感器输出响应的模拟脉冲信号电压，X(VX1，VX2)和Y(VY1，VY2)，脉冲电压宽度等于子弹穿过靶面的瞬间时间，与此同时进行四路同时采样并保持，供A／D转换。
经A／D转换得到的数据按照前面给出的公式计算坐标值(X，Y)，再经过编码处理，形成串行代码，这里采用简单的脉冲幅度调制，然后通过无线发射，完成数据的传递。
(2)显示部分由无线接收、解调、纠错处理、存储，最后把弹着点显示在以胸环靶为背景图案的点阵式液晶显示屏上。另外，显示部分还完成其他附加的必要功能。如果采用笔记本电脑作为显示器，其实现的功能更多，使系统更加完善。
2．3 红外线矩阵坐标靶及传感器
2．3．1 红外线矩阵坐标靶
红外线矩阵坐标靶如图7所示。

图7中，上面和右侧是激光发射二极管，下面和左侧是由光电二极管控制的光电开关。在设计上，使得光电开关在有光束照射时断开，无光束照射时闭合。相邻光束之间的距离为5 mm，小于弹头的直径ψ=8．2mm，当弹头垂直穿过靶面时，水平和垂直方向上都至少有一条光束被阻断，设相应被阻断光束的光电开关为X1，Y1，则开关X1，Y1闭合，而其余开关仍断开。(X1，Y1)就表示了弹着点的坐标位置。
2．3．2 坐标传感器
X方向和Y方向坐标传感器完全相同，是由光电开关与电阻组成的网络。如图8所示。

图8中Ko，K1，K-1，…，Kn为光电开关，R0，R1，R-1,…，Rn为定位电阻，阻值相同，R。为取样电阻，在无子弹穿过靶面时，V1=V2=0 V；弹头穿过靶面时，V1，V2都有电压信号输出。X和Y两坐标传感器分别输出(VX1，VX2)和(VY1，VY2)，根据电路原理，子弹中靶的坐标点(XI，YJ)由下列公式给出：

2.4 硬件电路设计方案
系统微控制器采用8098单片机，它含有四路10位A／D转换器。该控制电路的输入信号来自坐标传感器，由8098完成A／D转换、存储、计算、编码、输出串行脉冲码至无线发射模块TRF96001。显示控制单元由单片机8751、点阵式液晶显示专用的大规模集成电路T6963及液晶显示屏(LCD 256×128点阵)组成。
2．5 软件部分
软件也是分为两部分，并且实现两机的异步串行通信，软件比较复杂，限于篇幅，在此不再赘述。

3 结 语
本文介绍的是一个靶位的自动报靶器，功能单一，使用灵活方便。如果在专门靶场，可以组成由中心控制的多靶位组网的智能报靶系统。具体技术方面，由于子弹穿过靶面的时间很短(20μs左右)，故采用扫描方式解决101×101矩阵坐标不现实，而本系统采取的方法具有创新性。子弹穿过靶面形成的电脉冲信号和采样脉冲的同步问题至关重要，已在实际中得到解决。