基于STC12系列單片機(jī)的多功能無線防暴彈的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李 博 李煒賢 陳泓斌 尹文剛

武警警官學(xué)院 四川 成都 610000

引言

群體性事件發(fā)生時(shí)，暴亂分子混在人群中，處置情況復(fù)雜，該防暴彈在減少不必要的傷亡基礎(chǔ)上，能做到有效制止和驅(qū)散暴騷亂人群。本設(shè)計(jì)通過噪聲、強(qiáng)光、煙霧催淚等效果的實(shí)現(xiàn)，在根本上解決誤傷誤炸等現(xiàn)象的發(fā)生，是用于防止和控制社會(huì)暴亂事件的專用武器。

1 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)由STC12C5 A60S2單片機(jī)作為主控芯片，單片機(jī)產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)給語(yǔ)音錄放模塊，實(shí)現(xiàn)錄制完成的聲音的播放；聲音報(bào)警電路和強(qiáng)光驅(qū)動(dòng)電路與單片機(jī)結(jié)合，由單片機(jī)控制信號(hào)的發(fā)出；藍(lán)牙模塊也是利用串口通訊模式與單片機(jī)進(jìn)行通訊，其與單片機(jī)的串口連接；單片機(jī)與電機(jī)連接，控制煙霧生成器的閥門，控制產(chǎn)生煙霧，模擬催淚彈的效果。系統(tǒng)框圖如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)框圖

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)選擇STC12C5 A60S2單片機(jī)作為主控，該單片機(jī)具有成本低、速度快且實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，最小系統(tǒng)包括電源、晶振電路、復(fù)位電路。

2.2 語(yǔ)音錄音模塊電路設(shè)計(jì)(ISD1820) 本設(shè)計(jì)采用ISD1820芯片來控制語(yǔ)音的錄制及播放。ISD1820這款芯片較簡(jiǎn)單易學(xué)，在其外圍做好電路，很容易實(shí)現(xiàn)它所擁有的功能，這種芯片的選取是現(xiàn)有的幾款語(yǔ)音芯片中比較合適學(xué)生制作電子產(chǎn)品中是普遍和常見的。正常工作時(shí)，語(yǔ)音模塊被提供5 V電壓，用鍵盤控制語(yǔ)音的錄制，同時(shí)還能測(cè)試語(yǔ)音錄制是否成功，本芯片只要接收到核心控制系統(tǒng)給出的觸發(fā)信號(hào)，就可以播放出來使用者錄制的語(yǔ)音。語(yǔ)音系統(tǒng)原理圖如圖2所示：

圖2 語(yǔ)音系統(tǒng)原理圖

2.3 無線遙控電路設(shè)計(jì) 本文使用JTT－433－UDIp m201窄帶低功耗無線模塊，與主機(jī)，手機(jī)，PDA，PSP等配對(duì)使用，該模塊支持很寬的范圍的波特率：4800－1382400，模塊是5 V或3.3 V兼容單片上系統(tǒng)。具有主從一體，指令切換，帶配對(duì)狀態(tài)輸出等特點(diǎn)，最遠(yuǎn)通信距離可以達(dá)到10米，可以使用3.3伏或5伏電源供電，模塊共有6個(gè)間距2.54 mm的排針，排針作為外接引腳，通過這些引腳可以與微控制器或其他模塊鏈接。當(dāng)鏈接微控制器時(shí)只需要接入電源與串口的讀寫引腳，即模塊串口輸入引腳鏈接到微控制器的發(fā)送引腳，模塊發(fā)送引腳鏈接到微控制器的讀引腳。

2.4 聲光報(bào)警電路設(shè)計(jì) 本部分的電路包括強(qiáng)光驅(qū)動(dòng)電路和蜂鳴器聲音驅(qū)動(dòng)電路。強(qiáng)光驅(qū)動(dòng)電路由3 W的LED燈珠和三極管二級(jí)驅(qū)動(dòng)構(gòu)成；具有耀眼和刺眼的作用，起到瞬間致盲的效果。蜂鳴器聲音驅(qū)動(dòng)電路由三極管驅(qū)動(dòng)無源蜂鳴器構(gòu)成，在功能上具有嚇退暴徒的作用，對(duì)暴徒的心理產(chǎn)生一定的恐嚇。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)包括發(fā)射部分和接收部分，發(fā)射部分包括藍(lán)牙和按鍵選擇模塊。在系統(tǒng)上電后，先初始化各個(gè)變量、串口，然后進(jìn)入到等待接收無線信號(hào)的觸發(fā)程序，當(dāng)接收到無線信號(hào)時(shí)，接收端啟動(dòng)相應(yīng)模塊與設(shè)備；發(fā)射端的按鍵分別對(duì)應(yīng)接收端各個(gè)模塊電路的信號(hào)控制。系統(tǒng)軟件流程圖如圖5所示：

圖5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖

4 結(jié)論

本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)要求，完成了既定的功能，包括藍(lán)牙模塊主從機(jī)配對(duì)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換、語(yǔ)音錄放的正常使用、煙霧信號(hào)的釋放、聲音報(bào)警與強(qiáng)光耀眼的設(shè)計(jì)等。本設(shè)計(jì)在實(shí)戰(zhàn)演練中操作簡(jiǎn)單、使用方便，同時(shí)對(duì)暴徒的驅(qū)趕和恐嚇具有一定的實(shí)用性。