真人cs基于信號發(fā)射的激光武器設計

目錄TOC\o"1-3"\h\u第1章緒論 11.1研究背景 11.2國內外發(fā)展現(xiàn)狀 11.3研究內容 1第2章方案設計 32.1真人CS概念 32.1.1真人CS需求分析 32.1.2真人CS設備發(fā)展歷史 32.1.3真人CS游戲規(guī)則 42.2元器件選擇 42.2.1控制核心模塊 42.2.2液晶顯示模塊 62.2.3數(shù)據傳輸模塊 82.2.4語音芯片模塊選擇 9第3章系統(tǒng)設計 103.1系統(tǒng)架構設計 103.2控制核心模塊 103.3語音播報模塊 113.4紅外模塊 123.5供電模塊 133.6液晶顯示模塊 143.7數(shù)據傳輸模塊 143.8溫度檢測模塊 153.9心率檢測模塊 16第4章軟件設計 184.1軟件開發(fā)環(huán)境 184.2主程序設計 184.3無線發(fā)射和接受子程序 194.4液晶顯示模塊設計 204.5數(shù)據傳輸模塊設計 214.6溫度檢測模塊設計 224.7心率監(jiān)測模塊設計 22第5章系統(tǒng)實現(xiàn)與測試分析 245.1系統(tǒng)的實現(xiàn) 245.2集成測試 24第6章總結與展望 276.1總結 276.2展望 27參考文獻 28致謝 30附錄 31保定理工學院本科畢業(yè)設計第1章緒論1.1研究背景在中國虛擬現(xiàn)實游戲市場上，目前最受歡迎的是虛擬現(xiàn)實游戲。激光槍的真實模擬是指在現(xiàn)實中使用無害的激光設備和傳感器而不是武器。目前，CS真人俱樂部開發(fā)的使用這些設備來舉辦激光運動賽事，將休閑、娛樂、健身和度假結合在戰(zhàn)場上的模擬地形條件下?！罢嬲腃S”激光比賽是一項來自歐洲和美國的新興戶外運動，它健康、鼓舞人心、時尚。1.2國內外發(fā)展現(xiàn)狀真實的計算機模擬游戲，最初是在1950年代興起的，起源于美國的中西部地區(qū)。最早的時候，牧民使用的是一種以CO2為能量的彩色彈頭，對各種動物進行標記。到了最后，他們在空余時間里用彩色子彈互相打靶，獲勝的人被稱作“幸存者”，因為這個游戲的流程很像是一次小規(guī)模的戰(zhàn)爭，而且大部分都是在荒野中進行的，所以被稱作“野戰(zhàn)”?！罢嫒薈S”運動大約是在2000多年以后才進入中國的，到現(xiàn)在為止，它的發(fā)展也有將近20多年了。剛開始的時候，這種電腦都是自帶一條電話線路的，給使用者造成了極大的不便。在使用的高峰時期，從接收器到激光發(fā)射器的線路還得有人來連接，就算是如此，故障也很嚴重。在那之后，有了無線裝置，這種裝置的好處就體現(xiàn)出來了，那就是擁有了更多的自由，沒有了電線的束縛，你可以做更多的動作，也可以做得更多，也可以讓你的行動變得更有彈性，不再會讓你的手槍和你的馬甲在同一時間無法收到任何的信號，你可以互相糾正，這樣你就可以把你的手放進你的手提箱，你就可以輕松的將你的手伸進去?，F(xiàn)在的通訊設備越來越方便，越來越靈活，越來越穩(wěn)定；有線模擬壓縮感知設備向無線模擬壓縮感知設備的發(fā)展已成為大勢所趨，其中，無線模擬壓縮感知設備在移動性、便捷性和穩(wěn)定性上均優(yōu)于有線模擬壓縮感知設備，其優(yōu)越性毋庸置疑。因為真人CS源于外國，因此它在裝備上的發(fā)展要比中國更快。因此，它更早的使用了無線信號傳遞的裝備更加完備的場館，然后發(fā)展到了最后，它使用了連鎖式的實體彈模式。目前，它與中國目前的發(fā)展方向和階段是完全不一樣的。1.3研究內容真人CS是一款以“CS”為基礎，以計算機射擊為基礎，用于模仿軍事實戰(zhàn)的軍事演習。最近幾年，伴隨著國家的快速發(fā)展，以及對生活質量的重視程度越來越高，因此，由于將體育與娛樂結合在一起，具有緊張刺激的特性，在保持了電子版的樂趣的前提下，又能避開電子版的視力下降、脊椎變形等負面影響，因此逐漸進入了公眾的視線，并且獲得了很好的普及與推廣。當前市場上現(xiàn)有的CS游戲中，除了造價昂貴之外，還普遍具有一些缺點，如通訊質量差，容易出現(xiàn)故障，游戲模式過于死板等，這大大限制了項目的發(fā)展。為了解決上述緊迫問題，采用兩個STM32F103C8T6微處理器作為主控芯片，設計了一種實時CS對抗系統(tǒng)架構。該設計旨在提高通信可靠性，優(yōu)化人機交互模式，并使用具有USB接口的語音模塊，允許用戶獨立下載自定義語音片段，大大提高系統(tǒng)靈活性。它具有一定的實用價值。

第2章方案設計2.1真人CS概念2.1.1真人CS需求分析目前，國內對真人CS這一定義在我國還未見有什么學術上的建樹，這就導致了論文在定義真人CS這一問題上缺乏可供借鑒的學術依據，給論文的寫作帶來了一些困難與挑戰(zhàn)。然而，真人CS這一新的體育活動既是一個真人CS的事實，又是一個有著巨大發(fā)展前景的產業(yè)，因此，對真人CS的定義是不可回避的。通過對現(xiàn)場調研發(fā)現(xiàn)，真實世界的市場和產業(yè)對真實世界的認知還很不清晰，往往將真實世界中其他體育（特別是戶外體育）混淆，這對真實世界的發(fā)展極為有害。2.1.2真人CS設備發(fā)展歷史真人運動最早源自美國，它的起源是皮特格斗游戲和槍法格斗游戲，皮特格斗游戲就是一種模擬戰(zhàn)斗的游戲，玩家們需要使用火箭筒和彩色子彈來進行格斗游戲。它是一種以明膠為主體的彩色彈體，其外層為無腐蝕性、水溶性、可生物降解的可食色顏料。它的內核和外層可以通過細菌的作用，天然地被降解為養(yǎng)分，被土壤和植被所吸附，是一種環(huán)境友好型的產品。彩色子彈在打中目標后，會在打中目標后，在目標處會出現(xiàn)顏色標記，不會對目標的肉體產生損傷，讓目標能夠在不受傷的情況下，體驗到“真實的戰(zhàn)斗”。而發(fā)射器，就是以液體CO2為燃料的，當你按下按鈕的時候，液體CO2就會從氣缸里噴涌而出，在一剎那間，液體CO2就會變成一股巨大的氣壓，將子彈噴射而出。日本的玩具業(yè)者，就以此為藍本，研制出一種可以打子彈的新型游戲機，頗受人們青睞。這種槍械通常被稱為“空氣炮”，和槍支的工作方式很像，但是不會發(fā)生爆炸性的，因為這種武器的充氣材料是普通空氣，或者是二氧化碳或者別的什么東西。在開槍之前，手槍會對空氣進行加壓，使空氣壓力高于周圍的空氣壓力，然后把這些空氣儲存在一個封閉的罐子里。當他按下扳機時，空氣會被壓縮成一股，然后順著槍口向下流動。因為是被壓縮的，所以子彈的速度要比周圍的空氣快得多，所以子彈才能以極快的速度飛出槍膛。它使用的子彈通常由塑膠制造，打到人身上不會受傷。經過了二十一世紀的科技發(fā)展，武器也從最初的氣動步槍進化成了現(xiàn)在的激光步槍，也就是現(xiàn)在的實彈步槍。以激光器為傳播媒介，通過激光器的發(fā)出和接收來實現(xiàn)對彈丸射擊和撞擊過程的仿真，并通過計算機進行數(shù)據處理和處理。這套系統(tǒng)不僅能夠仿真出子彈在射擊過程中的感受，還能夠仿真出射擊過程中子彈的后坐力、射擊的響聲、拋物運動、回膛運動、打靶時的響聲以及打靶時被打靶時產生的沖擊感等等。除此之外，為增強戰(zhàn)場的真實聲效和場面效應，還可以采用其它的電子裝置，例如：電子地雷、定時炸藥、手雷、火箭筒等。這種方式，不但能讓仿真戰(zhàn)場更加接近真實的、宏大的戰(zhàn)場景象，還能讓參加者在親身體驗戰(zhàn)場的慘烈和快樂，讓他們百戰(zhàn)百勝。2.1.3真人CS游戲規(guī)則目前，真人在國內主要是以俱樂部的形式進行推廣，具體實施方式：以殲滅對手為目標的開滅戰(zhàn)，也就是在一定區(qū)域內劃分、兩區(qū)，暫時確定方攻擊防御區(qū)，方進行防御，在一定位置后，以摧毀對手為目標，或在一定的時間內，在一定的時間內，清點兩隊中槍的數(shù)量，數(shù)量多者，則為獲勝?！白o送戰(zhàn)”是一種注重陣型的戰(zhàn)術，主要是將兩支隊伍分成兩撥，一撥隊伍在第一撥隊伍中進行防御和伏擊，另外一撥隊伍則是在第二撥隊伍中尋找和殲滅敵人，在最后一撥隊伍中，幸存者最多的隊伍獲勝。三人一組，在他們進入樹林后，比賽就會正式開始。搜救小隊全體成員均在一位隊長的領導下從起點開始搜尋，救援小隊離開5分鐘后，又在另外一位隊長的領導下開始搜尋。救援小隊只要能在這三個人中找到他們，并且將他們帶回到起點，就算勝利。搜尋小隊的任務就是尋找并摧毀救援小隊，一旦救援小隊被擊殺，搜尋小隊就贏了。又如“攻防戰(zhàn)”，其主要目標是占領城市和領土；“奪旗戰(zhàn)”以快打快；對人的反應能力進行測試的埋伏作戰(zhàn)，還有近來很受歡迎的近身作戰(zhàn)。2.2元器件選擇2.2.1控制核心模塊在嵌入式系統(tǒng)中，為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，提高系統(tǒng)的性能，硬件設計至關重要。硬件是整個系統(tǒng)的主干。只有當系統(tǒng)的可靠性達到一定程度時，系統(tǒng)的硬件才能夠為系統(tǒng)提供必要的支持。材料體系所處的這種特殊的狀態(tài)，決定了在進行材料設計時，一定要建立起一套可靠的設計準則。在此基礎上，針對本系統(tǒng)的功能特點，應用領域及市場的要求，進行了具體的硬件選型與設計。方案一：以STM32F103C8T6單片機為基礎，實現(xiàn)了功耗低，性能高，集成度高，可靠性高，經濟性好的目標。在STM32F103C8T6單片機上采用了一種先進的單線路調試方法，并采用了軟件編程的方法，節(jié)約了大量的調試費用。STM32F103C8T6單片機中還包含了一個內存控制單元，使其能方便、迅速地執(zhí)行外接裝置。STM32F103C8T6單片機原理展示圖如圖2.1所示圖2.1STM32F103C8T6單片機原理展示圖方案二：使用Arduinoano。他們能執(zhí)行超過51個微處理器，所以他們有充足的資源。這款獨特的芯片有很高的集成度度。在此基礎上，實現(xiàn)了電路的簡化。同時，也可以減少系統(tǒng)的功率消耗。在減少系統(tǒng)功率消耗的前提下，簡化了電路設計。Arduinoano原理圖如圖2.2所示。圖2.2Arduinoano原理圖在方案一中，只需提出一個簡單的設計需求，就能達到系統(tǒng)的需求。該方法簡單，使用方便，成本低，可滿足不同環(huán)境下不同使用者對溫度的需求。由于Arduionano第二種方法具有加載的取樣功能，所以取樣時長對取樣的精確度和取樣周期都有要求。否則，就可以關掉電源然后需要加長測量周期。這樣可以提高測量的精度。最大速度的測量是要花時間的。因此，我們選擇了第一種方案。2.2.2液晶顯示模塊在對數(shù)據顯示模塊進行選型時，除了要對其與單片機的主控芯片相匹配外，還應對其可用性及各項指標進行檢驗。方案一：在MCU系統(tǒng)中，選用了一種數(shù)字管作為顯示模塊。為了使數(shù)碼管能正常地顯示所要顯示的內容，就必須用一個驅動電路來驅動數(shù)碼管。但是，數(shù)字管使用起來不是很方便，它的亮度必須由計算機運算來決定，而且只有一些數(shù)字和一些文字可以顯示。與此圖案不相配，因此取消該方案。圖2.3為數(shù)碼管仿真圖。圖2.3數(shù)碼管仿真圖方案二：選用一臺1.54英寸的薄膜晶體管作為單片機的顯示器。其中，以點陣液晶顯示器為主，可對漢字，字母，數(shù)字，符號等內容進行顯示。但是，這類液晶顯示屏不能顯示圖像。同時還具有功耗低，體積大，顯示內容豐富等特點。根據以上特點，本芯片適合于設計小規(guī)模的系統(tǒng)。但由于薄膜晶體管有場效應遷移率低,工作電流低等缺點不予使用。圖2.4為液晶屏效果展示圖。圖2.41.54英寸液晶屏效果展示圖方案三：選擇0.96英寸OLED作為微控制器系統(tǒng)顯示模塊。該顯示組件材料為較薄的可彎曲的OLED。與一般的液晶顯示器不同，這種液晶顯示器在通電的情況下，會自動發(fā)出光來。有機發(fā)光二極管（OLED）具有低能耗、可折疊、耐老化等優(yōu)點。屏幕不會扭曲，即使是在很低的溫度下也能顯示你所需要的東西。同時，也能根據設計的需要，對漢字進行顯示。這個模組被選作本設計之顯示模組。圖2.5為模塊原理圖。圖2.5ALIENTEKOLED模塊原理圖方案四：使用支持自定義點字符的內置192字符LCD1602液晶顯示器。價格比LCD12864便宜，其功能足以滿足當時的系統(tǒng)要求?？傊琌LED屏幕已被選為本項目的首選解決方案。2.2.3數(shù)據傳輸模塊方案一：WiFiWLAN技術波段寬，wi-fi半徑達到100米，適合小型室內或室內網絡使用。NRF24L01的傳輸距離只有15m，當有干擾和微弱的信號時，其傳輸距離可調至1Mbps。通過對帶寬的自動調節(jié)，可以有效地保障網絡的穩(wěn)定、可靠運行。WLAN最大的優(yōu)勢在于它無需配線，并且與安裝環(huán)境無關。所以，該系統(tǒng)可以很好地滿足移動臺式機用戶的需要，而且有著廣泛的市場前景?，F(xiàn)有的IP無線網絡普遍存在切換時間長，覆蓋半徑小，帶寬較低等問題，不能很好地適應IP移動等需求。目前，在移動IP業(yè)務的發(fā)展過程中，很多業(yè)務都面臨著較大的挑戰(zhàn)。在很多情況下，面向家庭用戶的無線保真產品并不能滿足運營商對網絡的維護與操作的需求。方案二：NRF24L01技術NRF24L02是對裝置進行短程無線通訊的一項技術。它可以在手機，掌上電腦，無線耳機，手提電腦，以及有關的外設之間進行無線通訊。NRF24L01技術的應用，使移動通訊終端及裝置與因特網的通訊變得更加簡單。它加快了資料傳送的速度，并且增加了對無線通訊的存取。該裝置使用方便，快捷，靈活，安全，性價比高。經濟，節(jié)能，數(shù)碼，語言溝通。與其它網絡的連接能夠使應用程序更加寬泛。它是一種能用多種數(shù)碼方式實現(xiàn)的高級開放無線通訊。這是一項最早被用來替代紅外線通訊的無線網路傳送技術。NRF24L01技術提供了很多適當?shù)难b置，這些裝置無需電纜就能與電腦、通訊設備進行無線連接；NRF24L01技術是一種通用的技術，它可以在世界范圍內不受限制的應用，它可以消除國界壁壘。NRF24L01技術的特點是：保護性能好，抗干擾能力強，兼容性好；當前，NRF24L01工藝的主體部件在10米左右。NRF24L01在提高RF功率的情況下，其工作范圍可達100米。方案三：ZigBee技術通過適當?shù)卦黾酉噜徆?jié)點的傳輸功率，可以增加傳輸距離。它被認為是世界上最有前途的無線技術。低功率、低Zigbe傳輸速率、短消息傳輸時間和低操作性能。此外，ZigBee節(jié)點處于低功率待機模式。在等待設備、通道訪問和睡眠激活時，延遲非常短，這使得ZigBee節(jié)點非常節(jié)能，并為設備提供6個月的待機時間，使用兩個干電池，極大地優(yōu)化了電池消耗。ZigBee網絡是一種典型的搜索或移動設備，具有有限的訪問時間和對通信命令的快速響應。它可以根據實際需要使用基于網絡的工具，如星星、樹、網絡等。此外，隨著網絡節(jié)點的發(fā)展，它們變得更加靈活，并提供連接到互聯(lián)網的能力。與WLAN和NRF24L01相比，ZigBee堆棧通常減少了對處理器的需求，所有ZigBee模塊都通過8位RF電路連接到微控制器。模塊價格在10元左右，大大提高了效率。ZigBee設備是網絡中的協(xié)調中心、路由器和終端，能夠支持多達255個ZigBee網絡節(jié)點。然而，隨著協(xié)調器的擴展，它可以支持多達64000個SIGBE節(jié)點，以滿足大型傳感器網絡的要求?？傊?，選擇NRF24L01進行無線數(shù)據傳輸和接收。2.2.4語音芯片模塊選擇方案一：OTP語音芯片WTN6系列：該芯片包含可編程只讀存儲器，用于錄制以后無法更改的聲音文件。WTN6系列包括多功能、經濟高效且功能強大的CMOS音頻芯片。這組功能：更靈活的控制和更便宜的價格。WTN6系列具有40到170秒獨特的音頻芯片編程功能。它可以選擇單片機的串行控制和鍵盤控制。這個群體可以達到128個群體。啟動模式更靈活，可以播放旋律音樂等功能。特點：控制更加靈活高效，價格低廉。目前，音頻采樣頻率達到32kHz，采用16電平音量控制、PWM和DAC。正確的+/eb1%內部振動不需要額外的外部振動，這意味著極低的功耗[14]。方案二：內置閃存音頻芯片與flash語音IC系統(tǒng)內置的OTP音頻芯片不同，IC和WT588F02A-8S錄音可以重復刪除，與傳統(tǒng)OTP芯片不同，內部聲音通信內容可以通過MCU或相關引導設備獨立更改。此外，SPI、UART、IIC和比較器等硬件資源也可用于其他應用。內置芯片可為客戶定制各種定制功能產品。方案三：音頻芯片根據定義，可以對內存中的mp3文件進行解碼。MP3中的壓縮格式丟失。如果mp3播放器有好的解碼芯片，可以更好地恢復音頻信號質量，大大補償音頻信號的損失。相反，低端解碼芯片在mp3中又丟失了加密信息。WT2003HX是一款強大的32位處理器和最高頻率120MHz的強大的高級語音芯片。它具有成本低、功耗低、可靠性高、可用性高的特點，內置100秒、350秒、1000秒音頻容量[16]，可使用128M的閃存進行播放。

第3章系統(tǒng)設計3.1系統(tǒng)架構設計根據紅外通信原理，利用紅外激光通信模擬真實CS戰(zhàn)場上的信號槍射擊和人員射擊。主要設備是便攜式設備和信號槍。真正的CS信號槍采用STM32F103RCT6芯片設計。該信號槍采用980nm紅外激光器、NRF24L01模塊、數(shù)字管顯示器、內置HS0038B接收器和內置語音芯片，可以模擬射擊和戰(zhàn)斗過程中的逼真聲音，增加體驗。便攜式設備采用STM32F030F4P6芯片設計的紅外接收器。獲得的紅外信號可以通過NRF24L01進行分析，并傳輸?shù)叫盘枠?，實現(xiàn)無線信號交互。系統(tǒng)框圖設計如圖3.1所示：圖3.1系統(tǒng)裝備圖3.2控制核心模塊本設計以STM32F103為核心控制芯片。STM32F103是支持網絡建模等建模的主校驗芯片，具有廣泛的應用和發(fā)展前景。它在智能醫(yī)療、智能老齡化、智能家居管理等領域發(fā)揮著重要作用。作為STM32F103標準的主要校準晶體，現(xiàn)代通信設備的發(fā)展和多樣化是可能的。STM32F103微控制器基于32位ARM多功能微控制器，支持實時建模和跟蹤。它包括五個主要的D總線、S總線、DMA1、DMA2和DMA以太網驅動程序，以及三個連接所有APB設備的內部SRAM、閃存和AHB2APBX模塊。該控制器具有實時性好、功耗低、性能強、集成度高、開發(fā)方便等特點。STM32F103是一款32位處理器，具有低成本、高性能和低功耗的特點。它是由ARM公司制造并設計的，在許多不同的硬件系統(tǒng)中都有廣泛的應用。STM32F103處理器具有關機、待機、待機三種低耗狀態(tài)。在最大72兆赫的情況下，STM32F103處理器只消耗36毫安，在待機狀態(tài)下消耗2攝氏度微安。另外，STM32F10還配有多種接口及外設，其中12位ADC模組3個（16通道）、12位DAC模組2個、16位計時器4個、SPI介面3個、IC介面2個、UART介面5個。另外，該系統(tǒng)還包括低電壓檢測，穩(wěn)壓，重置電路，高精度RC振蕩器，是目前最先進的微處理器。因此電路圖設計如圖3.2所示：圖3.2控制核心模塊3.3語音播報模塊語音播報芯片是一款新型的高質量MP3模塊。深圳市自創(chuàng)“電子科技有限公司將SpiFlash作為存儲介質內置到模塊中，配備微軟USB接口，不需要頂級軟件，只要通過數(shù)據線連接到電腦，就可以自由更改Flash音頻的內容[23]。（1）支持高質量MP3和WAV音頻格式，并提供卓越的聲音品質。（2）24位DAC輸出和動態(tài)范圍支持90dB，信噪比超過85dB。（3）MicrosoftUSB接口可以更新音頻文件，而無需安裝高級軟件。XP和Win7系統(tǒng)。（4）21個語音可以每天啟動和播放。3-IO端口硬件有8種啟動模式，可更頻繁地使用。（5）UART異步串行輸入控制支持：播放、暫停、上下行、卷縮小、單次播放、AD插入等功能。（6）內置音量、音軌、內存和均衡器功能。（7）支持0.16m字節(jié)的SPI閃存。（8）本身擁有3W功能；客戶機可以執(zhí)行外部或雙通道回放功能。（9）標準2.54mmDIP16步套件，小巧美觀。語音播報芯片內置的標準UART串口3v接口。將MP3文件復制到FlashWarehouse（如果模塊連接到USB，則模塊在數(shù)據讀取模式下不支持播放控制）[24]。連接模塊的計算機連接到手機的原始記錄。因此電路原理圖如圖3.3所示：圖3.3語音播報模塊3.4紅外模塊STM32F103微控制器基于32位ARM多功能微控制器，支持實時建模和跟蹤。它包括五個主要的D總線、S總線、DMA1、DMA2和DMA以太網驅動程序，以及三個連接所有APB設備的內部SRAM、閃存和AHB2APBX模塊。該控制器具有實時性好、功耗低、性能強、集成度高、開發(fā)方便等特點STM32F103是一個32位微處理器，它具有成本低，性能好，功耗小等優(yōu)點。它是由ARM公司制造并設計的，在許多不同的硬件系統(tǒng)中都有廣泛的應用。STM32F103處理器具有三個低耗模式：關閉，待機，等待。當STM32F103處理器達到72MHz的最高工作速度時，功耗僅為36mA，而在待機模式下，功耗低至2°CμA。另外，STM32F10還配有多種接口及外設，其中12位ADC模組3個（16通道）,12位DAC模組2個，16位定時器4個，SPI介面3個，IC介面2個，UART介面5個。另外，該系統(tǒng)還包括低電壓檢測，穩(wěn)壓，重置電路，高精度RC振蕩器，是目前最先進的微處理器。每一個放大器都有七十倍的增益。在從控制電路中呼叫這個信號時，這個信號被加在一個脈沖上，以解調更多的脈沖。直流輸出訊號為二極管間之電容電壓。此檢測系統(tǒng)具有結構簡單、性能優(yōu)良、易于制作等優(yōu)點。因此電路原理圖如圖3.4所示：圖3.4無線模塊電路原理圖3.5供電模塊電源電路設計如下圖3.5所示，由兩個部分組成，一部分是USB轉DC3.5mm的供電口部分，另一部分是LDO電源轉換電路。供電口輸入的電源為+5V，單片機的供電電源為3.3V，無法直接使用，因此通過電源轉換電路將5V轉換為3.3V。U2為一個線性穩(wěn)壓器，因為單片機的供電電壓要求為3.3V，輸入的5V電源不能滿足供電需要，因此選擇SPX3819-3.3線性穩(wěn)壓電源對輸入電壓進行變壓，SPX3819-3.3能夠在輸入輸出端壓降大于1V時滿足1A電流的輸出，能夠滿足大多單片機系統(tǒng)的電源需求，經過線性穩(wěn)壓器后輸出端同樣并聯(lián)有一個電容，其作用與輸入級的濾波電容作用相同。因此電路原理圖如圖3.5所示：圖3.5供電模塊3.6液晶顯示模塊OLED液晶顯示屏原理要以利用液晶屏物理學特性，用電壓控制表明范疇。若有電則會有顯示燈。它能夠讓你展現(xiàn)圖型。超薄液晶顯示器，適合直接驅動LSI，有利于彩色顯示。如今在筆記本，數(shù)碼照相機，pda移動通信終端以及其它很多行業(yè)都是有著廣泛應用。液晶顯示器包含標記液晶顯示器（lcd）、主控制驅動器hd44780以及擴展驅動器hd4400，及其組裝在pcb上的少許電阻、電容器和結構元件。液晶模塊具備體型小、功能損耗低、顯示飽和度高、設計細致等特點，在嵌入式開發(fā)中獲得廣泛運用。OLED控制模塊（內置HD44780控制板）可顯示二行16標識符，等同于32-LED5V數(shù)碼管，外圍電路配備簡易，價廉物美。因此OLED液晶顯示模塊電路原理圖如圖3.6所示：圖3.6液晶顯示模塊電路原理圖3.7數(shù)據傳輸模塊NRF24L01是一款2.4GHz到2.5GHz的ISM頻帶單片無線收發(fā)器，由NORDIC公司推出。本發(fā)明的無線收發(fā)機包含：增強的"SchockBurst"模式控制器，晶體振蕩器，頻率產生器，功放，調制器和解調器。NRF24L01在接收系統(tǒng)中，可以從六個不同通道進行數(shù)據的接收。每個數(shù)據通道具有不同的地址，但是它們共用相同的通道。也就是說，6個不同的NRF24L01，在被設置成發(fā)送方式之后，可以與其中1個發(fā)送方式被設置成接收方式的NRF24L01進行通信，從而可以對6個發(fā)送端進行識別。數(shù)據通道0是唯一可用40比特自己的位址進行設定的資料信道。1到5個數(shù)據信道均是8比特的自己的位址，以及32比特的公共位址。所有的資料信道都能被設定成增強的斷續(xù)模式。在確認了接收到該數(shù)據之后，NRF24L01對該地址進行了登記，并且將該地址作為目的地址來發(fā)送一個響應信號。在發(fā)射上，采用了資料信道0作為接收回應訊號，所以為了保證收到適當?shù)幕貞嵦枺Y料信道0的接收位址等于發(fā)射位址。NRF24L01配置注冊地址為0x00，該字節(jié)最高缺省為0,MASK_RX_DR是設置IRQ的功能，如果等于1則不會使用IRQ管腳。另一種是用來生成一個高、低脈沖，在RX_RD出現(xiàn)中斷的時候IRQ處于低水平，這是用來進行接收的；在MASK_TX_DS為1時，IRQ引腳是不會被使用的，否則在發(fā)送數(shù)據完成之后，TX_DS就會出現(xiàn)中斷，導致IRQ引腳跳到低電平，這種情況就是用來發(fā)送的；如果MASK_MAX_RT為1，那么IRQ管腳將不再被使用，否則在發(fā)送或者接收的數(shù)量達到設置值時，MAX_RT將出現(xiàn)中斷，使得IRQ管腳跳到你的級別；EN_CRC通常被設定成1，即CRC開始檢查；CRCO是將CRC模式設定為0時開始8比特的CRC檢查，反之開始16比特的CRC檢查；PWP_UP是將NRF24L01的工作方式設定為1，為1，為電源，反之，為電源，其功能是用于節(jié)電方式；而PRIM_RX則是在NRF24L01的工作狀態(tài)下設定的發(fā)送或者接收方式，如果是1，那么就是接收方式，反之，就是發(fā)送方式。電路原理圖如圖3.7所示：圖3.7數(shù)據傳輸模塊電路原理圖3.8溫度檢測模塊系統(tǒng)采用了DHT11型熱敏電阻傳感器，采用8位微控制器，實現(xiàn)了對熱敏電阻的數(shù)字輸出。采用單總線的數(shù)據傳輸方式，可以實現(xiàn)與微型計算機或MCU的通訊，其準確率高，穩(wěn)定性好。將DHT11與單片機相連，由DHT11測得的溫度、濕度數(shù)據經計算機處理后送至PC機上。因此溫度傳感器模塊電路原理圖如圖3.8所示：圖3.8溫度傳感器模塊電路原理圖3.9心率檢測模塊心率采集模塊使用的是MAX30102。在數(shù)據采集中用于計時的0定時器SMCLK根據所述信號的上限，5000計數(shù)周期確定200hz和5ms的采樣頻率。心電圖激活每次通過AD0中斷數(shù)據采樣計數(shù)器給與閃存操作按頁面組織，512字節(jié)的數(shù)據被連續(xù)存儲在當樣本數(shù)據在512個字節(jié)中計算，閃存次級程序被召喚來執(zhí)行一個ET操作。寫作兩個數(shù)據收集之間有5英寸的間隔但是只有兩秒鐘的時間來寫一頁，所以樣本數(shù)據被存儲在數(shù)據采集間隔中而不丟失數(shù)據。包括A/D初始化和計時器初始化數(shù)據收集方法。數(shù)據獲取過程包括A/D初始化和計時器初始化?；谌双@得ECG信號的特異性，前端模擬捕獲電路不僅能夠滿足前端模擬電路的設計要求，而且還能夠簡化設計電路并減小設備的體積，具有足夠的阻抗電容和電壓[12]。需要有動態(tài)范圍，減少系統(tǒng)編號。因此心率采集模塊電路原理圖如下圖3.9所示：圖3.9心率采集模塊原理圖

第4章軟件設計控制器系統(tǒng)可以用編譯語言和C語言編程，編譯語言的優(yōu)點是可以直接、簡潔地使用內部的單片機資源，使程序相對緊湊。但是，如果系統(tǒng)比較大，開發(fā)人員更喜歡使用C語言，它是可讀的，易于維護和遷移，并且完全有能力執(zhí)行編程任務。程序員可以自動分配可變內存。程序員可以集中精力設計應用軟件的功能模塊和算法?？梢詾閭鹘y(tǒng)接口編程驅動程序，并且可以輕松實現(xiàn)信號處理算法和程序移植，以加快單片應用程序的開發(fā)。4.1軟件開發(fā)環(huán)境KEIL軟件提供了廣泛的庫功能、強大的開發(fā)和調試工具以及全面的Windows界面。KEIL軟件開發(fā)系統(tǒng)的總體結構：MumVision和ARMMDK工具箱林包含用于與Windows或Windows開發(fā)環(huán)境集成的編譯環(huán)境。整個任務開發(fā)過程可以處理、編輯、編譯、連接、調試、建模等等。開發(fā)人員可以使用IDE或其他編輯器來編輯原始的C或匯編文檔。編譯器對已經編寫的單片機程序及工程進行編譯和生成相關文件。你可以用一個對象文件來創(chuàng)建一個LIBMDK。將hex文件從文件或調試器轉換為標準十六進制文件以調試源代碼。模擬器也可以使用它來調試任務欄或寫入程序內存。KEIL是一個兼容C語言的軟件開發(fā)系統(tǒng)，提供完整的軟件開發(fā)，包括C編譯器、宏編譯器、鏈接、庫存管理和強大的模擬調試器。KEIL集成開發(fā)環(huán)境（MuVision）的好處包括：(1)目標碼的產生。大部分人都認為編寫一個簡單易懂的編譯程序。在大型軟件的開發(fā)過程中，更能顯示出高級程序設計語言所具有的優(yōu)越性。(2)C語言在功能，結構，可讀性，功能上優(yōu)于編譯語言。通過對C和匯編語言的應用，對知識的掌握程度有了很大的提高。4.2主程序設計軟件設計采用模塊化方法，將程序劃分為一個主程序和幾個子程序。信號槍程序設計首先初始化NRF24L01串行端口、定時器和其他IO端口。然后等待掃描按鈕被按下，當按下觸發(fā)器時，它會在呼叫發(fā)送音樂片段時發(fā)送子彈信號。如果NRF24L01串行接口中斷并且輸入了數(shù)據，則執(zhí)行數(shù)據驗證。如果是敲擊信號，請使用顯示屏再次顯示血量值變化數(shù)據。便攜式設備的程序是F103C8T6，它可以連續(xù)檢測和掃描紅外信號。如果紅外信號輸入可用，驗證接收到的紅外信號，并將NRF24L01數(shù)據從機器串行接口傳輸?shù)絿姌尅Ｊ褂肒eil軟件編譯程序。通過ST-LINK模擬器進行模擬和調試后，檢查是否有任何錯誤，然后將程序下載到微控制器芯片。程序組織結構圖顯示在程序組織結構圖表中。圖4.1軟件程序原理圖4.3無線發(fā)射和接受子程序無線發(fā)射和接收模塊按鍵按下，首先由定時器產生脈沖信號，并不斷發(fā)射，檢測當前發(fā)射模塊的電壓，檢測當前發(fā)射模塊的電流，通過液晶顯示屏顯示當前發(fā)射模塊的電壓和電流，當按鍵按下，則定時器停止發(fā)射脈沖。通用的紅外線遠程控制系統(tǒng)包括兩個主要的模塊，其中一個模塊是用編碼/譯碼的ASIC實現(xiàn)的，如圖1所示。其中，所述的發(fā)光部件由鍵盤矩陣，編碼調制，發(fā)光二極管紅外發(fā)送器組成；其中，接收部分主要由光電變換放大器和解調解碼電路組成。其中，發(fā)光部分以紅外線LED為主。這其實是一種特別的LED，因為內部材質和一般LED不太一樣，所以當電壓加到LED上時，就會產生紅外光?，F(xiàn)在廣泛應用的紅外線LED，其發(fā)射的紅外線波長大約在940nm，外觀和一般LED一樣（如圖2所示），只有顏色不一樣。紅外線LED通常有三種顏色，黑色，深藍色和透明。紅外線LED的優(yōu)劣，和一般的紅外線LED的優(yōu)劣相同：用萬用表的阻值測量紅外線LED的正向、負向、負向。紅外發(fā)光二極管的發(fā)射效率需要專業(yè)的測量設備進行測量，在非專業(yè)人員的條件下，僅能通過拉距方法進行大致的測量。設計實現(xiàn)的具體流程圖如圖4.2所示：圖4.2無線發(fā)射和接收子程序流程圖4.4液晶顯示模塊設計OLED屏幕是一種新型的顯示技術，它本身可以發(fā)光，具有高亮度，高對比度，以及低功耗等特點，因此在目前受到人們的青睞。而且，我們在一般的展示調節(jié)參教程序中，也愈來愈多地運用這類螢幕。我們通常采用的是分攤率為128x64，屏幕尺寸為0.96寸，因為其較小的尺寸和相對高的分攤率，使得其具有很好的顯示效果和便捷性在這個屏幕中，像素矩陣的劃分屬于比較特別的一種，整個屏幕在水平方向上被劃分為8個頁面，在垂直方向上，按照像素被劃分為128column。包括8個像素，由16進制數(shù)字（實際上是8位，8位）控制，每一位代表1個像素。也就是每一存儲點0/1對一個像素的發(fā)光/熄滅進行控制（映射）STM32程序圖如圖4.3所示

圖4.3stm32程序圖4.5數(shù)據傳輸模塊設計首先對兩個無線收發(fā)模塊之間所能傳輸?shù)木嚯x進行了測試，再對兩個模塊之間的距離進行了多次的調整之后，發(fā)現(xiàn)兩個模塊所能傳輸?shù)淖畲缶嚯x大約是10米左右。試圖測試模塊的抗電磁干擾能力的測試時發(fā)現(xiàn)很難找到一個精確的量來描述，我們大致得出在較弱和頻率與我們用的nRF24L01的頻率相差較大時的干擾不明顯，但當電磁干擾較強和干擾波頻率接近nRF24L01的頻率時的干擾較為強烈。nRF24L01無線傳輸速度達到2Mit/s,SPI傳輸速度達到0-8Mbit/s，同時還具備自動恢復功能，有效地減少了數(shù)據丟包率，完全滿足了本項目的需求。將nRF24L01設置為增強型ShockBurst模式，使得雙向鏈接協(xié)議的實現(xiàn)更為簡便、有效。在單片機的內部EEPROM應用子程序中，完成了對扇區(qū)的擦除、寫入以及讀出的功能，這樣就可以讀取并保存系統(tǒng)信息。無線通信模塊框圖如圖4.4所示。

圖4.4無線通信模塊框圖

4.6溫度檢測模塊設計在這個模塊中采用了一個NTC熱敏電阻，測量原理就是單片機通過自帶ADC測量NTC熱敏電阻溫度傳感器的阻值溫度越高阻值越低，然后根據阻值去計算對應的溫度。用戶使用按鍵設置溫度閾值，系統(tǒng)采集當前環(huán)境溫度。系統(tǒng)將當前環(huán)境溫度，當檢測的溫度大于溫度閾值時，紅燈閃爍、串口輸出警告。程序流程圖如4.5所示。圖4.5程序流程圖4.7心率監(jiān)測模塊設計本設計以心跳感應器為核心，實現(xiàn)對人體的實時心跳及血液中的氧氣含量的測量。這個設計最大的優(yōu)點就是可以快速地讀出心跳，不像傳統(tǒng)的儀器那樣需要很長的時間來檢測，也不會有比較麻煩的穿戴等問題，并且體積更小，準確度更高。設計中，以STM32F103單片機作為主要控制單元，從實用的角度出發(fā)，利用MAX30102血氧模塊，實現(xiàn)了對血液中的氧氣含量和心率的實時測量，使整個系統(tǒng)的設計具有很小的尺寸，而且數(shù)據采集非常方便。圖4.6為心率監(jiān)測設計框圖。

圖4.6心率監(jiān)測設計框圖

第5章系統(tǒng)實現(xiàn)與測試分析5.1系統(tǒng)的實現(xiàn)本論文的具體實施步驟為：先完成各部分的硬件，再完成各部分的軟件，最后再進行整體的調試。在分析完系統(tǒng)的功能與性能需求之后，在進行硬件的設計與開發(fā)前，必須先了解相關的硬件知識，如工作環(huán)境，各傳感器模塊的狀況，STM32。接著，根據系統(tǒng)的功能要求，對各模塊進行了硬件設計，并進行了仿真。接著，對系統(tǒng)的電源模塊、傳感器模塊和攝像頭檢測模塊進行了焊接，從而完成了系統(tǒng)硬件平臺的搭建。具體的硬件連接方式見圖5.1。圖5.1系統(tǒng)硬件連接圖5.2集成測試本次主要目標是完成基于信號發(fā)射的現(xiàn)場CS激光武器的總體設計。通過這種設計可以實現(xiàn)的功能如下：1.可以通過激光接收模塊傳輸?shù)轿⒖刂破鬟M行分析處理；2.STM32微控制器可用于分析信號并確定載波信號是否已被接收；3.STM32微控制器作為主控制器，通過NRF24L01無線通信模塊對整個系統(tǒng)進行監(jiān)控。用戶可以使用按鈕執(zhí)行重置操作。藍色方槍械發(fā)出激光信號被紅色方接收后紅方界面顯示信息如圖5.2所示：顯示信息：當前生命值為4、掃描鍵值為162（指發(fā)出該信號的槍械編號為162）、被擊中次數(shù)為1。圖5.2測試情況一紅方中彈主界面實現(xiàn)如圖5.3所示：顯示信息：紅方生命值為4、藍方生命值為5。圖5.3測試情況二紅方勝利，主界面實現(xiàn)如圖5.4所示：顯示信息：紅方狀態(tài)為死亡、藍方生命值為5、勝利方為藍方。圖5.4測試情況三

第6章總結與展望6.1總結本設計實現(xiàn)了一種基于信號發(fā)射的實時CS激光武器的設計。利用紅外激光通信模擬信號槍射擊和人員射擊。采用F103C8T6芯片作為控制核心設計。該信號槍采用980nm紅外激光器、藍牙模塊、數(shù)碼管顯示器、內置HS0038B接收器和集成語音芯片，可以模擬真人在拍攝過程中的聲音，增加體驗。便攜式設備采用F103C8T6芯片設計的紅外接收器。獲得的紅外信號可以通過藍牙進行分析并傳輸?shù)叫盘枠專瑥亩鴮崿F(xiàn)無線信號交互。經過仿真測試和物理測試，基本滿足設計要求，具有廣泛的參考意義。6.2展望在這次的設計中對現(xiàn)有的真人CS裝備做出了一定量的改進但是還是有很多的不足之處。如設備在多重復雜的環(huán)境中的適應能力的不足，以后在研究這方面課題時一定會做出相對的改進以適應各種環(huán)境中的需求。忘記已經取得的成就，是通往成功的永不枯竭的動力。遺忘并不意味著它們就不存在了，我們的大腦會將遺忘的東西轉化為自己的潛意識，然后在必要的時候將其釋放出來。變成一股巨大的力量，一股最有力的推動力，讓我們不斷地向前邁進，不斷地向更高的目標邁進。它讓我們知道，前面的路還很長，還有很多事情要做，要去做，要去做。過去的成就，無論多么璀璨，多么閃耀，都是昨日之物，要想取得新的進展，我們只能忘記過去的成就，放眼未來。成功是多么的誘人，多么的讓人向往。當我們取得了勝利，我們也許會感到高興，感到高興，但是我們沒有理由停止前進。為了取得更大的成功，我們應該忘記過去的成就。

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附錄#include"delay.h"#include"sys.h"#include"spi.h"#include"oled.h"#include"24l01.h"#include"oled_master.h"#include"show.h"#include"remote.h"#include"usart.h"externu8 RmtSta;u8key_delay=0;externu8key;//掃描出的鍵值u8status=5;//初始狀態(tài)五顆星u8status_num=0;//被擊中次數(shù)u8win=0;//贏的人，=0空白顯示，=1顯示紅方，=2顯示藍方externu8RevTempDate1[32]; //通道1接收數(shù)據u8blue_status=5;//藍色生命狀態(tài)u8work_mode=1;intmain(void){ delay_init(); //延時函數(shù)初始化 uart_init(9600); //串口初始化為9600 Remote_Init(); //紅外接收初始化 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//設置NVIC中斷分組2:2位搶占優(yōu)先級，2位響應優(yōu)先級 NRF24L01_Init(); //初始化NRF24L01 OLED_Init(); //初始化OLED OLED_Clear();//清屏OLED OLED1_Init(); //初始化OLED1 OLED1_Clear();