基于STC15W408AS单片机的水弹枪控制系统
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摘要：为解决现有水弹枪模拟射击系统功能单一，实战效果差的问题，本文设计了一款基于STC15W408AS单片机的水弹控制系统。本设计采用单片机技术、无线通信技术，包含射击模块、震动模块、nRF24L01无线通信模块以及显示模块，改变了传统水弹枪模拟射击系统存在的不足，提高了水弹枪模拟实战的效果，对于提高军警以及安保人员实战化水平有重要意义。
关键词：水弹枪控制系统;STC15W408AS单片机;无线通信技术
随着国内外安全形势在新时期新阶段的变化，军警及安保公司担负的安保任务日趋繁重，难度也在不断加大。对于单个安保人员而言轻武器射击能力是其基础技能之一，战斗力在很大程度上取决于对武器的熟悉程度和使用效果[1]。
現有传统非实弹模拟安保训练中多采用橡胶枪作为训练装备，由于橡胶枪无法击发，不能模拟枪支射击的真实效果，很难达到安保训练贴近实战化的要求[2]。同时激光模拟射击系统因其射击介质无法模拟弹着点，无法真实有效的模拟实战中枪支击发效果。水弹作为击发介质，可有效模拟在真实环境中枪支的射击效果。水弹枪通过电机控制完成水弹击发，适用于单片机进行中控。
本设计以水单枪的上述优点为基础，参考现有训练条件，设计了一款以水弹为击发介质，由STC15W408AS单片机控制的水弹枪控制系统。该系统的应用有助于提高军警及安保公司在面临多样化任务时的应对能力，减轻训练过程中人力和财力的消耗，避免了由于数据误差导致测试公正性差和训练效果低等问题的出现。
一.系统总体方案设计
1.1 系统功能要求
本设计采用单片机控制水弹枪，以水弹为击发介质，在军警以及安保人员训练时通过此模拟控制系统达到提高实战化训练水平的效果，所要实现的功能有：
（1）利用射击模块模拟步枪的单发/连发模式。
（2）利用震动模块的震动效果模拟开枪射击时产生的枪支后坐力。
（3）利用无线通信模块，在水弹枪子弹为“0”或者生命值为“0”时进行自锁，以及对“攻击目标”开启伤害模式。
（4）利用显示模块显示当前单个弹夹内剩余的子弹数、子弹总剩余数，达到显示单兵携带的子弹数量的目的。
1.2 水弹枪控制系统实现原理
水弹枪利用击发水弹模拟子弹发射过程，同时模拟弹着点位置。2位切换开关模拟步枪的单发状态和连发状态，可控按键模拟装弹。可控震动电机模拟枪支射击时产生的后坐力。无线通信模块实现与人体靶上的接收装置的通信，当人体靶上的接收装置判定生命值为“0”时，通过无线通信模块向与其配套的水弹枪中控单片机发送指令，停止对水弹枪供电，枪支自锁，无法射击。显示屏显示当前单个弹夹内的剩余子弹数和子弹总剩余数，同时显示枪是否自锁。
二 模块功能
根据系统的功能要求，设计中将硬件分为电源转换模块以及5个功能模块，即STC89C52RC主控模块、射击模块、震动模块、无线通信模块、显示模块。
2.1 电源转换模块
电源电路为硬件各模块提供工作电源。电源电压为7.4V，其中LM7805芯片将7.4V降为5V，为单片机主控模块、射击模块中的单/连发控制部分、震动模块以及显示模块供电;LM1117-3.3芯片将5V降为3.3V，为无线通信模块供电。射击模块中的发射电机由电源直接供电。
2.2 STC15W408AS单片机主控模块
STC15W408AS单片机主控模块的主要功能为实现系统控制。在设计中，中控芯片需要控制射击模块、震动模块、无线通信模块、显示模块等。
2.3 射击模块
射击模块用于对射击过程进行模拟。射击模拟电路由按键电路、水弹发射电路和单/连发选择电路三个部分组成。按键电路实现装弹和扣动扳机的模拟，水弹射电路实现子弹发射的模拟，单/连发控制电路用实现步枪射击状态的模拟。
2.4 震动模块
后坐力模拟模块电路对步枪击发过程中产生的后坐力进行模拟。电路设计中利用单片机控制继电器实现对震动电机电源的控制，利用电机的震动模拟出步枪击发过程中产生的后坐力。
2.5 无线模块
无线通信模块电路为射击模拟器和人体靶接收装置搭建了数据交互的桥梁。水弹射击模拟装置和人体靶接收装置采用nRF24L01无线模块进行通信，电路连接方式相同。nRF24L01无线模块是一款工作在2.4GHz～2.5GHz的ISM频率段的无线模块，其工作电压在3V～3.5V，模块工作在数据收发模式下工作电流小于12.3mA，工作在掉电模式下工作电流小于900nA。两个同类型的模块进行数据传输，有效通信距离可以达到150M，并支持一收多发的工作模式。
2.6 显示模块
显示模块用于显示单个弹夹内剩余子弹数和子弹总剩余数，以及水弹枪是否自锁。为了让使用者直观地了解到以上信息，采用LCD12864显示屏进行显示。
水弹枪控制系统整体电路图如下：
三 结论
通过测试，本设计可达到预期目的，能够较好的模拟使用真实枪支时的情景。
参考文献
[1]. 陈效华，徐诚.卧姿有依托射击条件下的自动步枪动力分析及实验研究[J].兵工学报，2015（01）：1-4.
[2]. 刘大明，韩俊海，侯怀林.95式自动步枪射击动作研究[J].军事体育进修学院学报，2015（04）：100-102.
（作者单位：武警警官学院）
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