基于氣體壓力傳感的智能刺殺對抗護具系統(tǒng)

楊 程 尹文剛

武警警官學(xué)院 四川 成都 610000

引言

刺殺對抗現(xiàn)已成為武警部隊實戰(zhàn)化練兵必不可少的一項訓(xùn)練內(nèi)容，但當(dāng)前刺殺對抗的護具只能簡單護體，組訓(xùn)者也只能通過耳聽和目測判斷對抗雙方是否刺中，刺中的力度大小，這遠遠跟不上科技強軍的時代號角。本課題以氣壓檢測為核心技術(shù)，設(shè)計了一套基于氣壓傳感的智能刺殺對抗護具系統(tǒng)。該系統(tǒng)使組訓(xùn)者和參訓(xùn)者不僅可以清晰明了的判斷對抗雙方輸贏，更能精確掌握刺殺對抗過程的各項數(shù)據(jù)。

1 系統(tǒng)整體方案設(shè)計

該系統(tǒng)以STC12C5A60S2單片機為主要控制器，通過采集木槍刺中護具前后護具內(nèi)氣囊的氣壓變化程度和刺中的不同區(qū)域，分析參訓(xùn)者技能的熟練度；在訓(xùn)練過程中采集受訓(xùn)者的體溫和心率；且通過三種方式表達各項數(shù)據(jù)：串口屏顯示、語音提示和手機藍牙查看。核心處理器采用STC12C5 A60S2單片機，外接RSCM17100KP501氣壓傳感器模塊，集成了一個惠斯通電橋傳感器與調(diào)理芯片。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

2.1 氣壓傳感模塊設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計中選用型號為RSCM17100KP501的氣壓傳感器模塊，模塊內(nèi)含差分放大、自動校準(zhǔn)、溫度補償?shù)入娐罚芍苯虞敵鲆粋€模擬電壓，MCU的ADC口讀此電壓后便可判斷相應(yīng)的壓力值。其電路原理如下圖2所示：

圖2 氣壓傳感器模塊電路原理圖

2.2 串口顯示屏接口電路設(shè)計 為了更好清晰、直觀的顯示刺殺對抗數(shù)據(jù)采集信息，此設(shè)計選用了簡單且實用的淘晶馳串口屏。此款串口屏通過上位機開發(fā)觸摸屏，觸摸屏里面的所有內(nèi)容都可以通過上位機進行設(shè)置，包括圖片、觸摸屏中的按鈕、文本控件和其他功能效果顯示，其開發(fā)起來不僅非常簡單方便，而且后期達到的效果相比之下更佳。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計方法，基于Keil軟件平臺開發(fā)。系統(tǒng)上電后，初始化各個變量、串口0、串口1，然后進入到等待開始按鈕的觸發(fā)程序，當(dāng)檢測到開始按鈕按下時，先采集一次心率和體溫并保存起來；然后初始化體溫傳感器、心率傳感器和氣壓傳感器并開始檢測。此時時鐘電路觸發(fā)，系統(tǒng)將進行倒計時。開始檢測后當(dāng)氣壓發(fā)生改變時，表示護具受到了攻擊，系統(tǒng)開始計算改變前后的氣壓差值大小并計算其變化頻率，最后將其數(shù)值轉(zhuǎn)化成擊打力度大小，模擬計算出受傷的程度，通過虛擬血條的方式在驅(qū)動屏幕顯示、語音播報和藍牙發(fā)送。當(dāng)擊打力度超出設(shè)定值或倒計時完成時計算訓(xùn)練消耗的能量，并測量心率，且驅(qū)動屏幕顯示、語音播報和藍牙發(fā)送總能量與心率。系統(tǒng)軟件流程圖如下圖3所示：

圖3 系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖

4 結(jié)論

此設(shè)計具有模擬實戰(zhàn)的游戲體驗感，初步實現(xiàn)了實戰(zhàn)化練兵，促進官兵練兵備戰(zhàn)的積極性的目標(biāo)。此設(shè)計充分利用了氣壓傳感器的驅(qū)動和數(shù)據(jù)采集，相關(guān)通過串口屏顯示，數(shù)據(jù)清晰明了，為組訓(xùn)者采集訓(xùn)練數(shù)據(jù)提供了相關(guān)保障。此設(shè)計對未來刺殺對抗護具的改進具有一定的參考意義。