基于fpga的自动报靶系统的设计与实现

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1、DesignandRealizeofAutomaticTarget-scoringSystemBasedonFPGAADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnControlEngineeringbyYangYongjunUndertheSupervisionofProf.JiaJieSchoolofInformationalEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2012摘要随着科技发展，射

2、击训练和比赛中对报靶方式提出了更高的要求。传统人工报靶方式安全性差，费时费力，且报靶准确性没有保证，而自动报靶系统报靶精度高，具有数据统计等多种功能，提高了训练效率。目前常见的自动报靶系统主要分为图像自动报靶系统、超声波自动报靶系统和光电自动报靶系统。他们有各自的缺点，例如图像自动报靶系统计算量大、超声波自动报靶系统无法处理速度低于音速的物体、光电报靶系统需要引脚数超过一般处理器可用引脚数，针对以上不足，本文设计并实现了一种基于FPGA的自动报靶系统。本文所设计的自动报靶系统中，射击靶上激光器和光电二极管传感

3、器之间形成激光光幕，数据采集处理部分以FPGA为核心，采集物体过靶信号，计算过靶坐标，并无线上传至上位机，上位机采用LabVIEW进行模拟显示。本文首先详细分析了国内外自动报靶系统研究现状和相关产品应用技术，在此基础上完成方案规划和主要技术指标设计，紧接着进行了传感器器件的选型。然后介绍了靶位处的几个模块，主要包括FPGA和无线传输模块。在对比了FPGA和传统可编程逻辑器件的区别后详细说明了FPGA扫描传感器信号得出过靶坐标值的过程，无线传输模块用来实现靶位处控制器和上位机的数据传输，给出了各模块连接电路图并

4、结合硬件做了仿真。为了解决多个靶位同时射击上传数据时产生的信道竞争问题，引入控制器来决定各靶位数据发送顺序。接下来是上位机部分，介绍了虚拟仪器的概念，结合程序框图说明了LabVIEW程序的执行过程。最后结合制作的自动报靶系统样机进行了验证，分析了误差来源。射击结果表明，系统反应快速准确，工作稳定，报靶误差在可接受范围内。关键字：自动报靶系统；FPGA；二极管；LabVIEWIAbstractThecontinuousdevelopmentoftechnologyimposeshigherrequirement

5、sforthemethodsoftarget-scoringinthecompetitionandtraining.Inthetraditionalsystem,thescoresarereadartificially,itwastesalotoftime,thesafetyofpersonsandtheaccuracyofscorescannotbeguaranteed.Automatictarget-scoringsystemhasahigheraccuracyandotherfunctionssucha

6、sdataprocessing,sothetrainingefficiencycanbeimprovedeasily.Target-scoringsystemsbasedonimageprocessingtechnology,shockwaveandphotoelectriceffectarethemostcommonkindsofsystems.Eachofthemhastheirownuniqueflaw.Thefirstsystemhaslotsofdatatoprocess,thespeedofbul

7、letinthesecondsystemcannotbesmallerthanthespeedofsoundandthenumberofI/Opinsinthethirdsystemistoolarge.Forabove-mentionedlacks,thispaperpresentsadesignoftarget-scoringsystembasedonFPGA.Inthesystemmentionedinthispaper,pairedlasersandphotoelectricdiodesareused

8、tomakeupthelightscreen,theFPGA,thekeyofthesystem,isusedtocollectthesignalswhenbulletsgothoughthelightscreenandcalculatethecoordinates,andthewirelesstransceiverisusedfordatatransmissionbetweenFPGAandPC.