真人cs基于信号发射的激光武器设计

目录TOC\o"1-3"\h\u第1章绪论 11.1研究背景 11.2国内外发展现状 11.3研究内容 1第2章方案设计 32.1真人CS概念 32.1.1真人CS需求分析 32.1.2真人CS设备发展历史 32.1.3真人CS游戏规则 42.2元器件选择 42.2.1控制核心模块 42.2.2液晶显示模块 62.2.3数据传输模块 82.2.4语音芯片模块选择 9第3章系统设计 103.1系统架构设计 103.2控制核心模块 103.3语音播报模块 113.4红外模块 123.5供电模块 133.6液晶显示模块 143.7数据传输模块 143.8温度检测模块 153.9心率检测模块 16第4章软件设计 184.1软件开发环境 184.2主程序设计 184.3无线发射和接受子程序 194.4液晶显示模块设计 204.5数据传输模块设计 214.6温度检测模块设计 224.7心率监测模块设计 22第5章系统实现与测试分析 245.1系统的实现 245.2集成测试 24第6章总结与展望 276.1总结 276.2展望 27参考文献 28致谢 30附录 31第1章绪论1.1研究背景在中国虚拟现实游戏市场上，目前最受欢迎的是虚拟现实游戏。激光枪的真实模拟是指在现实中使用无害的激光设备和传感器而不是武器。目前，CS真人俱乐部开发的使用这些设备来举办激光运动赛事，将休闲、娱乐、健身和度假结合在战场上的模拟地形条件下。“真正的CS”激光比赛是一项来自欧洲和美国的新兴户外运动，它健康、鼓舞人心、时尚。1.2国内外发展现状真实的计算机模拟游戏，最初是在1950年代兴起的，起源于美国的中西部地区。最早的时候，牧民使用的是一种以CO2为能量的彩色弹头，对各种动物进行标记。到了最后，他们在空余时间里用彩色子弹互相打靶，获胜的人被称作“幸存者”，因为这个游戏的流程很像是一次小规模的战争，而且大部分都是在荒野中进行的，所以被称作“野战”。“真人CS”运动大约是在2000多年以后才进入中国的，到现在为止，它的发展也有将近20多年了。刚开始的时候，这种电脑都是自带一条电话线路的，给使用者造成了极大的不便。在使用的高峰时期，从接收器到激光发射器的线路还得有人来连接，就算是如此，故障也很严重。在那之后，有了无线装置，这种装置的好处就体现出来了，那就是拥有了更多的自由，没有了电线的束缚，你可以做更多的动作，也可以做得更多，也可以让你的行动变得更有弹性，不再会让你的手枪和你的马甲在同一时间无法收到任何的信号，你可以互相纠正，这样你就可以把你的手放进你的手提箱，你就可以轻松的将你的手伸进去。现在的通讯设备越来越方便，越来越灵活，越来越稳定；有线模拟压缩感知设备向无线模拟压缩感知设备的发展已成为大势所趋，其中，无线模拟压缩感知设备在移动性、便捷性和稳定性上均优于有线模拟压缩感知设备，其优越性毋庸置疑。因为真人CS源于外国，因此它在装备上的发展要比中国更快。因此，它更早的使用了无线信号传递的装备更加完备的场馆，然后发展到了最后，它使用了连锁式的实体弹模式。目前，它与中国目前的发展方向和阶段是完全不一样的。1.3研究内容真人CS是一款以“CS”为基础，以计算机射击为基础，用于模仿军事实战的军事演习。最近几年，伴随着国家的快速发展，以及对生活质量的重视程度越来越高，因此，由于将体育与娱乐结合在一起，具有紧张刺激的特性，在保持了电子版的乐趣的前提下，又能避开电子版的视力下降、脊椎变形等负面影响，因此逐渐进入了公众的视线，并且获得了很好的普及与推广。当前市场上现有的CS游戏中，除了造价昂贵之外，还普遍具有一些缺点，如通讯质量差，容易出现故障，游戏模式过于死板等，这大大限制了项目的发展。为了解决上述紧迫问题，采用两个STM32F103C8T6微处理器作为主控芯片，设计了一种实时CS对抗系统架构。该设计旨在提高通信可靠性，优化人机交互模式，并使用具有USB接口的语音模块，允许用户独立下载自定义语音片段，大大提高系统灵活性。它具有一定的实用价值。

第2章方案设计2.1真人CS概念2.1.1真人CS需求分析目前，国内对真人CS这一定义在我国还未见有什么学术上的建树，这就导致了论文在定义真人CS这一问题上缺乏可供借鉴的学术依据，给论文的写作带来了一些困难与挑战。然而，真人CS这一新的体育活动既是一个真人CS的事实，又是一个有着巨大发展前景的产业，因此，对真人CS的定义是不可回避的。通过对现场调研发现，真实世界的市场和产业对真实世界的认知还很不清晰，往往将真实世界中其他体育（特别是户外体育）混淆，这对真实世界的发展极为有害。2.1.2真人CS设备发展历史真人运动最早源自美国，它的起源是皮特格斗游戏和枪法格斗游戏，皮特格斗游戏就是一种模拟战斗的游戏，玩家们需要使用火箭筒和彩色子弹来进行格斗游戏。它是一种以明胶为主体的彩色弹体，其外层为无腐蚀性、水溶性、可生物降解的可食色颜料。它的内核和外层可以通过细菌的作用，天然地被降解为养分，被土壤和植被所吸附，是一种环境友好型的产品。彩色子弹在打中目标后，会在打中目标后，在目标处会出现颜色标记，不会对目标的肉体产生损伤，让目标能够在不受伤的情况下，体验到“真实的战斗”。而发射器，就是以液体CO2为燃料的，当你按下按钮的时候，液体CO2就会从气缸里喷涌而出，在一刹那间，液体CO2就会变成一股巨大的气压，将子弹喷射而出。日本的玩具业者，就以此为蓝本，研制出一种可以打子弹的新型游戏机，颇受人们青睐。这种枪械通常被称为“空气炮”，和枪支的工作方式很像，但是不会发生爆炸性的，因为这种武器的充气材料是普通空气，或者是二氧化碳或者别的什么东西。在开枪之前，手枪会对空气进行加压，使空气压力高于周围的空气压力，然后把这些空气储存在一个封闭的罐子里。当他按下扳机时，空气会被压缩成一股，然后顺着枪口向下流动。因为是被压缩的，所以子弹的速度要比周围的空气快得多，所以子弹才能以极快的速度飞出枪膛。它使用的子弹通常由塑胶制造，打到人身上不会受伤。经过了二十一世纪的科技发展，武器也从最初的气动步枪进化成了现在的激光步枪，也就是现在的实弹步枪。以激光器为传播媒介，通过激光器的发出和接收来实现对弹丸射击和撞击过程的仿真，并通过计算机进行数据处理和处理。这套系统不仅能够仿真出子弹在射击过程中的感受，还能够仿真出射击过程中子弹的后坐力、射击的响声、抛物运动、回膛运动、打靶时的响声以及打靶时被打靶时产生的冲击感等等。除此之外，为增强战场的真实声效和场面效应，还可以采用其它的电子装置，例如：电子地雷、定时炸药、手雷、火箭筒等。这种方式，不但能让仿真战场更加接近真实的、宏大的战场景象，还能让参加者在亲身体验战场的惨烈和快乐，让他们百战百胜。2.1.3真人CS游戏规则目前，真人在国内主要是以俱乐部的形式进行推广，具体实施方式：以歼灭对手为目标的开灭战，也就是在一定区域内划分、两区，暂时确定方攻击防御区，方进行防御，在一定位置后，以摧毁对手为目标，或在一定的时间内，在一定的时间内，清点两队中枪的数量，数量多者，则为获胜。“护送战”是一种注重阵型的战术，主要是将两支队伍分成两拨，一拨队伍在第一拨队伍中进行防御和伏击，另外一拨队伍则是在第二拨队伍中寻找和歼灭敌人，在最后一拨队伍中，幸存者最多的队伍获胜。三人一组，在他们进入树林后，比赛就会正式开始。搜救小队全体成员均在一位队长的领导下从起点开始搜寻，救援小队离开5分钟后，又在另外一位队长的领导下开始搜寻。救援小队只要能在这三个人中找到他们，并且将他们带回到起点，就算胜利。搜寻小队的任务就是寻找并摧毁救援小队，一旦救援小队被击杀，搜寻小队就赢了。又如“攻防战”，其主要目标是占领城市和领土；“夺旗战”以快打快；对人的反应能力进行测试的埋伏作战，还有近来很受欢迎的近身作战。2.2元器件选择2.2.1控制核心模块在嵌入式系统中，为了保证系统的稳定工作，提高系统的性能，硬件设计至关重要。硬件是整个系统的主干。只有当系统的可靠性达到一定程度时，系统的硬件才能够为系统提供必要的支持。材料体系所处的这种特殊的状态，决定了在进行材料设计时，一定要建立起一套可靠的设计准则。在此基础上，针对本系统的功能特点，应用领域及市场的要求，进行了具体的硬件选型与设计。方案一：以STM32F103C8T6单片机为基础，实现了功耗低，性能高，集成度高，可靠性高，经济性好的目标。在STM32F103C8T6单片机上采用了一种先进的单线路调试方法，并采用了软件编程的方法，节约了大量的调试费用。STM32F103C8T6单片机中还包含了一个内存控制单元，使其能方便、迅速地执行外接装置。STM32F103C8T6单片机原理展示图如图2.1所示图2.1STM32F103C8T6单片机原理展示图方案二：使用Arduinoano。他们能执行超过51个微处理器，所以他们有充足的资源。这款独特的芯片有很高的集成度度。在此基础上，实现了电路的简化。同时，也可以减少系统的功率消耗。在减少系统功率消耗的前提下，简化了电路设计。Arduinoano原理图如图2.2所示。图2.2Arduinoano原理图在方案一中，只需提出一个简单的设计需求，就能达到系统的需求。该方法简单，使用方便，成本低，可满足不同环境下不同使用者对温度的需求。由于Arduionano第二种方法具有加载的取样功能，所以取样时长对取样的精确度和取样周期都有要求。否则，就可以关掉电源然后需要加长测量周期。这样可以提高测量的精度。最大速度的测量是要花时间的。因此，我们选择了第一种方案。2.2.2液晶显示模块在对数据显示模块进行选型时，除了要对其与单片机的主控芯片相匹配外，还应对其可用性及各项指标进行检验。方案一：在MCU系统中，选用了一种数字管作为显示模块。为了使数码管能正常地显示所要显示的内容，就必须用一个驱动电路来驱动数码管。但是，数字管使用起来不是很方便，它的亮度必须由计算机运算来决定，而且只有一些数字和一些文字可以显示。与此图案不相配，因此取消该方案。图2.3为数码管仿真图。图2.3数码管仿真图方案二：选用一台1.54英寸的薄膜晶体管作为单片机的显示器。其中，以点阵液晶显示器为主，可对汉字，字母，数字，符号等内容进行显示。但是，这类液晶显示屏不能显示图像。同时还具有功耗低，体积大，显示内容丰富等特点。根据以上特点，本芯片适合于设计小规模的系统。但由于薄膜晶体管有场效应迁移率低,工作电流低等缺点不予使用。图2.4为液晶屏效果展示图。图2.41.54英寸液晶屏效果展示图方案三：选择0.96英寸OLED作为微控制器系统显示模块。该显示组件材料为较薄的可弯曲的OLED。与一般的液晶显示器不同，这种液晶显示器在通电的情况下，会自动发出光来。有机发光二极管（OLED）具有低能耗、可折叠、耐老化等优点。屏幕不会扭曲，即使是在很低的温度下也能显示你所需要的东西。同时，也能根据设计的需要，对汉字进行显示。这个模组被选作本设计之显示模组。图2.5为模块原理图。图2.5ALIENTEKOLED模块原理图方案四：使用支持自定义点字符的内置192字符LCD1602液晶显示器。价格比LCD12864便宜，其功能足以满足当时的系统要求。总之，OLED屏幕已被选为本项目的首选解决方案。2.2.3数据传输模块方案一：WiFiWLAN技术波段宽，wi-fi半径达到100米，适合小型室内或室内网络使用。NRF24L01的传输距离只有15m，当有干扰和微弱的信号时，其传输距离可调至1Mbps。通过对带宽的自动调节，可以有效地保障网络的稳定、可靠运行。WLAN最大的优势在于它无需配线，并且与安装环境无关。所以，该系统可以很好地满足移动台式机用户的需要，而且有着广泛的市场前景。现有的IP无线网络普遍存在切换时间长，覆盖半径小，带宽较低等问题，不能很好地适应IP移动等需求。目前，在移动IP业务的发展过程中，很多业务都面临着较大的挑战。在很多情况下，面向家庭用户的无线保真产品并不能满足运营商对网络的维护与操作的需求。方案二：NRF24L01技术NRF24L02是对装置进行短程无线通讯的一项技术。它可以在手机，掌上电脑，无线耳机，手提电脑，以及有关的外设之间进行无线通讯。NRF24L01技术的应用，使移动通讯终端及装置与因特网的通讯变得更加简单。它加快了资料传送的速度，并且增加了对无线通讯的存取。该装置使用方便，快捷，灵活，安全，性价比高。经济，节能，数码，语言沟通。与其它网络的连接能够使应用程序更加宽泛。它是一种能用多种数码方式实现的高级开放无线通讯。这是一项最早被用来替代红外线通讯的无线网路传送技术。NRF24L01技术提供了很多适当的装置，这些装置无需电缆就能与电脑、通讯设备进行无线连接；NRF24L01技术是一种通用的技术，它可以在世界范围内不受限制的应用，它可以消除国界壁垒。NRF24L01技术的特点是：保护性能好，抗干扰能力强，兼容性好；当前，NRF24L01工艺的主体部件在10米左右。NRF24L01在提高RF功率的情况下，其工作范围可达100米。方案三：ZigBee技术通过适当地增加相邻节点的传输功率，可以增加传输距离。它被认为是世界上最有前途的无线技术。低功率、低Zigbe传输速率、短消息传输时间和低操作性能。此外，ZigBee节点处于低功率待机模式。在等待设备、通道访问和睡眠激活时，延迟非常短，这使得ZigBee节点非常节能，并为设备提供6个月的待机时间，使用两个干电池，极大地优化了电池消耗。ZigBee网络是一种典型的搜索或移动设备，具有有限的访问时间和对通信命令的快速响应。它可以根据实际需要使用基于网络的工具，如星星、树、网络等。此外，随着网络节点的发展，它们变得更加灵活，并提供连接到互联网的能力。与WLAN和NRF24L01相比，ZigBee堆栈通常减少了对处理器的需求，所有ZigBee模块都通过8位RF电路连接到微控制器。模块价格在10元左右，大大提高了效率。ZigBee设备是网络中的协调中心、路由器和终端，能够支持多达255个ZigBee网络节点。然而，随着协调器的扩展，它可以支持多达64000个SIGBE节点，以满足大型传感器网络的要求。总之，选择NRF24L01进行无线数据传输和接收。2.2.4语音芯片模块选择方案一：OTP语音芯片WTN6系列：该芯片包含可编程只读存储器，用于录制以后无法更改的声音文件。WTN6系列包括多功能、经济高效且功能强大的CMOS音频芯片。这组功能：更灵活的控制和更便宜的价格。WTN6系列具有40到170秒独特的音频芯片编程功能。它可以选择单片机的串行控制和键盘控制。这个群体可以达到128个群体。启动模式更灵活，可以播放旋律音乐等功能。特点：控制更加灵活高效，价格低廉。目前，音频采样频率达到32kHz，采用16电平音量控制、PWM和DAC。正确的+/eb1%内部振动不需要额外的外部振动，这意味着极低的功耗[14]。方案二：内置闪存音频芯片与flash语音IC系统内置的OTP音频芯片不同，IC和WT588F02A-8S录音可以重复删除，与传统OTP芯片不同，内部声音通信内容可以通过MCU或相关引导设备独立更改。此外，SPI、UART、IIC和比较器等硬件资源也可用于其他应用。内置芯片可为客户定制各种定制功能产品。方案三：音频芯片根据定义，可以对内存中的mp3文件进行解码。MP3中的压缩格式丢失。如果mp3播放器有好的解码芯片，可以更好地恢复音频信号质量，大大补偿音频信号的损失。相反，低端解码芯片在mp3中又丢失了加密信息。WT2003HX是一款强大的32位处理器和最高频率120MHz的强大的高级语音芯片。它具有成本低、功耗低、可靠性高、可用性高的特点，内置100秒、350秒、1000秒音频容量[16]，可使用128M的闪存进行播放。

第3章系统设计3.1系统架构设计根据红外通信原理，利用红外激光通信模拟真实CS战场上的信号枪射击和人员射击。主要设备是便携式设备和信号枪。真正的CS信号枪采用STM32F103RCT6芯片设计。该信号枪采用980nm红外激光器、NRF24L01模块、数字管显示器、内置HS0038B接收器和内置语音芯片，可以模拟射击和战斗过程中的逼真声音，增加体验。便携式设备采用STM32F030F4P6芯片设计的红外接收器。获得的红外信号可以通过NRF24L01进行分析，并传输到信号枪，实现无线信号交互。系统框图设计如图3.1所示：图3.1系统装备图3.2控制核心模块本设计以STM32F103为核心控制芯片。STM32F103是支持网络建模等建模的主校验芯片，具有广泛的应用和发展前景。它在智能医疗、智能老龄化、智能家居管理等领域发挥着重要作用。作为STM32F103标准的主要校准晶体，现代通信设备的发展和多样化是可能的。STM32F103微控制器基于32位ARM多功能微控制器，支持实时建模和跟踪。它包括五个主要的D总线、S总线、DMA1、DMA2和DMA以太网驱动程序，以及三个连接所有APB设备的内部SRAM、闪存和AHB2APBX模块。该控制器具有实时性好、功耗低、性能强、集成度高、开发方便等特点。STM32F103是一款32位处理器，具有低成本、高性能和低功耗的特点。它是由ARM公司制造并设计的，在许多不同的硬件系统中都有广泛的应用。STM32F103处理器具有关机、待机、待机三种低耗状态。在最大72兆赫的情况下，STM32F103处理器只消耗36毫安，在待机状态下消耗2摄氏度微安。另外，STM32F10还配有多种接口及外设，其中12位ADC模组3个（16通道）、12位DAC模组2个、16位计时器4个、SPI介面3个、IC介面2个、UART介面5个。另外，该系统还包括低电压检测，稳压，重置电路，高精度RC振荡器，是目前最先进的微处理器。因此电路图设计如图3.2所示：图3.2控制核心模块3.3语音播报模块语音播报芯片是一款新型的高质量MP3模块。深圳市自创“电子科技有限公司将SpiFlash作为存储介质内置到模块中，配备微软USB接口，不需要顶级软件，只要通过数据线连接到电脑，就可以自由更改Flash音频的内容[23]。（1）支持高质量MP3和WAV音频格式，并提供卓越的声音品质。（2）24位DAC输出和动态范围支持90dB，信噪比超过85dB。（3）MicrosoftUSB接口可以更新音频文件，而无需安装高级软件。XP和Win7系统。（4）21个语音可以每天启动和播放。3-IO端口硬件有8种启动模式，可更频繁地使用。（5）UART异步串行输入控制支持：播放、暂停、上下行、卷缩小、单次播放、AD插入等功能。（6）内置音量、音轨、内存和均衡器功能。（7）支持0.16m字节的SPI闪存。（8）本身拥有3W功能；客户机可以执行外部或双通道回放功能。（9）标准2.54mmDIP16步套件，小巧美观。语音播报芯片内置的标准UART串口3v接口。将MP3文件复制到FlashWarehouse（如果模块连接到USB，则模块在数据读取模式下不支持播放控制）[24]。连接模块的计算机连接到手机的原始记录。因此电路原理图如图3.3所示：图3.3语音播报模块3.4红外模块STM32F103微控制器基于32位ARM多功能微控制器，支持实时建模和跟踪。它包括五个主要的D总线、S总线、DMA1、DMA2和DMA以太网驱动程序，以及三个连接所有APB设备的内部SRAM、闪存和AHB2APBX模块。该控制器具有实时性好、功耗低、性能强、集成度高、开发方便等特点STM32F103是一个32位微处理器，它具有成本低，性能好，功耗小等优点。它是由ARM公司制造并设计的，在许多不同的硬件系统中都有广泛的应用。STM32F103处理器具有三个低耗模式：关闭，待机，等待。当STM32F103处理器达到72MHz的最高工作速度时，功耗仅为36mA，而在待机模式下，功耗低至2°CμA。另外，STM32F10还配有多种接口及外设，其中12位ADC模组3个（16通道）,12位DAC模组2个，16位定时器4个，SPI介面3个，IC介面2个，UART介面5个。另外，该系统还包括低电压检测，稳压，重置电路，高精度RC振荡器，是目前最先进的微处理器。每一个放大器都有七十倍的增益。在从控制电路中呼叫这个信号时，这个信号被加在一个脉冲上，以解调更多的脉冲。直流输出讯号为二极管间之电容电压。此检测系统具有结构简单、性能优良、易于制作等优点。因此电路原理图如图3.4所示：图3.4无线模块电路原理图3.5供电模块电源电路设计如下图3.5所示，由两个部分组成，一部分是USB转DC3.5mm的供电口部分，另一部分是LDO电源转换电路。供电口输入的电源为+5V，单片机的供电电源为3.3V，无法直接使用，因此通过电源转换电路将5V转换为3.3V。U2为一个线性稳压器，因为单片机的供电电压要求为3.3V，输入的5V电源不能满足供电需要，因此选择SPX3819-3.3线性稳压电源对输入电压进行变压，SPX3819-3.3能够在输入输出端压降大于1V时满足1A电流的输出，能够满足大多单片机系统的电源需求，经过线性稳压器后输出端同样并联有一个电容，其作用与输入级的滤波电容作用相同。因此电路原理图如图3.5所示：图3.5供电模块3.6液晶显示模块OLED液晶显示屏原理要以利用液晶屏物理学特性，用电压控制表明范畴。若有电则会有显示灯。它能够让你展现图型。超薄液晶显示器，适合直接驱动LSI，有利于彩色显示。如今在笔记本，数码照相机，pda移动通信终端以及其它很多行业都是有着广泛应用。液晶显示器包含标记液晶显示器（lcd）、主控制驱动器hd44780以及扩展驱动器hd4400，及其组装在pcb上的少许电阻、电容器和结构元件。液晶模块具备体型小、功能损耗低、显示饱和度高、设计细致等特点，在嵌入式开发中获得广泛运用。OLED控制模块（内置HD44780控制板）可显示二行16标识符，等同于32-LED5V数码管，外围电路配备简易，价廉物美。因此OLED液晶显示模块电路原理图如图3.6所示：图3.6液晶显示模块电路原理图3.7数据传输模块NRF24L01是一款2.4GHz到2.5GHz的ISM频带单片无线收发器，由NORDIC公司推出。本发明的无线收发机包含：增强的"SchockBurst"模式控制器，晶体振荡器，频率产生器，功放，调制器和解调器。NRF24L01在接收系统中，可以从六个不同通道进行数据的接收。每个数据通道具有不同的地址，但是它们共用相同的通道。也就是说，6个不同的NRF24L01，在被设置成发送方式之后，可以与其中1个发送方式被设置成接收方式的NRF24L01进行通信，从而可以对6个发送端进行识别。数据通道0是唯一可用40比特自己的位址进行设定的资料信道。1到5个数据信道均是8比特的自己的位址，以及32比特的公共位址。所有的资料信道都能被设定成增强的断续模式。在确认了接收到该数据之后，NRF24L01对该地址进行了登记，并且将该地址作为目的地址来发送一个响应信号。在发射上，采用了资料信道0作为接收回应讯号，所以为了保证收到适当的回应讯号，资料信道0的接收位址等于发射位址。NRF24L01配置注册地址为0x00，该字节最高缺省为0,MASK_RX_DR是设置IRQ的功能，如果等于1则不会使用IRQ管脚。另一种是用来生成一个高、低脉冲，在RX_RD出现中断的时候IRQ处于低水平，这是用来进行接收的；在MASK_TX_DS为1时，IRQ引脚是不会被使用的，否则在发送数据完成之后，TX_DS就会出现中断，导致IRQ引脚跳到低电平，这种情况就是用来发送的；如果MASK_MAX_RT为1，那么IRQ管脚将不再被使用，否则在发送或者接收的数量达到设置值时，MAX_RT将出现中断，使得IRQ管脚跳到你的级别；EN_CRC通常被设定成1，即CRC开始检查；CRCO是将CRC模式设定为0时开始8比特的CRC检查，反之开始16比特的CRC检查；PWP_UP是将NRF24L01的工作方式设定为1，为1，为电源，反之，为电源，其功能是用于节电方式；而PRIM_RX则是在NRF24L01的工作状态下设定的发送或者接收方式，如果是1，那么就是接收方式，反之，就是发送方式。电路原理图如图3.7所示：图3.7数据传输模块电路原理图3.8温度检测模块系统采用了DHT11型热敏电阻传感器，采用8位微控制器，实现了对热敏电阻的数字输出。采用单总线的数据传输方式，可以实现与微型计算机或MCU的通讯，其准确率高，稳定性好。将DHT11与单片机相连，由DHT11测得的温度、湿度数据经计算机处理后送至PC机上。因此温度传感器模块电路原理图如图3.8所示：图3.8温度传感器模块电路原理图3.9心率检测模块心率采集模块使用的是MAX30102。在数据采集中用于计时的0定时器SMCLK根据所述信号的上限，5000计数周期确定200hz和5ms的采样频率。心电图激活每次通过AD0中断数据采样计数器给与闪存操作按页面组织，512字节的数据被连续存储在当样本数据在512个字节中计算，闪存次级程序被召唤来执行一个ET操作。写作两个数据收集之间有5英寸的间隔但是只有两秒钟的时间来写一页，所以样本数据被存储在数据采集间隔中而不丢失数据。包括A/D初始化和计时器初始化数据收集方法。数据获取过程包括A/D初始化和计时器初始化。基于人获得ECG信号的特异性，前端模拟捕获电路不仅能够满足前端模拟电路的设计要求，而且还能够简化设计电路并减小设备的体积，具有足够的阻抗电容和电压[12]。需要有动态范围，减少系统编号。因此心率采集模块电路原理图如下图3.9所示：图3.9心率采集模块原理图

第4章软件设计控制器系统可以用编译语言和C语言编程，编译语言的优点是可以直接、简洁地使用内部的单片机资源，使程序相对紧凑。但是，如果系统比较大，开发人员更喜欢使用C语言，它是可读的，易于维护和迁移，并且完全有能力执行编程任务。程序员可以自动分配可变内存。程序员可以集中精力设计应用软件的功能模块和算法。可以为传统接口编程驱动程序，并且可以轻松实现信号处理算法和程序移植，以加快单片应用程序的开发。4.1软件开发环境KEIL软件提供了广泛的库功能、强大的开发和调试工具以及全面的Windows界面。KEIL软件开发系统的总体结构：MumVision和ARMMDK工具箱林包含用于与Windows或Windows开发环境集成的编译环境。整个任务开发过程可以处理、编辑、编译、连接、调试、建模等等。开发人员可以使用IDE或其他编辑器来编辑原始的C或汇编文档。编译器对已经编写的单片机程序及工程进行编译和生成相关文件。你可以用一个对象文件来创建一个LIBMDK。将hex文件从文件或调试器转换为标准十六进制文件以调试源代码。模拟器也可以使用它来调试任务栏或写入程序内存。KEIL是一个兼容C语言的软件开发系统，提供完整的软件开发，包括C编译器、宏编译器、链接、库存管理和强大的模拟调试器。KEIL集成开发环境（MuVision）的好处包括：(1)目标码的产生。大部分人都认为编写一个简单易懂的编译程序。在大型软件的开发过程中，更能显示出高级程序设计语言所具有的优越性。(2)C语言在功能，结构，可读性，功能上优于编译语言。通过对C和汇编语言的应用，对知识的掌握程度有了很大的提高。4.2主程序设计软件设计采用模块化方法，将程序划分为一个主程序和几个子程序。信号枪程序设计首先初始化NRF24L01串行端口、定时器和其他IO端口。然后等待扫描按钮被按下，当按下触发器时，它会在呼叫发送音乐片段时发送子弹信号。如果NRF24L01串行接口中断并且输入了数据，则执行数据验证。如果是敲击信号，请使用显示屏再次显示血量值变化数据。便携式设备的程序是F103C8T6，它可以连续检测和扫描红外信号。如果红外信号输入可用，验证接收到的红外信号，并将NRF24L01数据从机器串行接口传输到喷枪。使用Keil软件编译程序。通过ST-LINK模拟器进行模拟和调试后，检查是否有任何错误，然后将程序下载到微控制器芯片。程序组织结构图显示在程序组织结构图表中。图4.1软件程序原理图4.3无线发射和接受子程序无线发射和接收模块按键按下，首先由定时器产生脉冲信号，并不断发射，检测当前发射模块的电压，检测当前发射模块的电流，通过液晶显示屏显示当前发射模块的电压和电流，当按键按下，则定时器停止发射脉冲。通用的红外线远程控制系统包括两个主要的模块，其中一个模块是用编码/译码的ASIC实现的，如图1所示。其中，所述的发光部件由键盘矩阵，编码调制，发光二极管红外发送器组成；其中，接收部分主要由光电变换放大器和解调解码电路组成。其中，发光部分以红外线LED为主。这其实是一种特别的LED，因为内部材质和一般LED不太一样，所以当电压加到LED上时，就会产生红外光。现在广泛应用的红外线LED，其发射的红外线波长大约在940nm，外观和一般LED一样（如图2所示），只有颜色不一样。红外线LED通常有三种颜色，黑色，深蓝色和透明。红外线LED的优劣，和一般的红外线LED的优劣相同：用万用表的阻值测量红外线LED的正向、负向、负向。红外发光二极管的发射效率需要专业的测量设备进行测量，在非专业人员的条件下，仅能通过拉距方法进行大致的测量。设计实现的具体流程图如图4.2所示：图4.2无线发射和接收子程序流程图4.4液晶显示模块设计OLED屏幕是一种新型的显示技术，它本身可以发光，具有高亮度，高对比度，以及低功耗等特点，因此在目前受到人们的青睐。而且，我们在一般的展示调节参教程序中，也愈来愈多地运用这类萤幕。我们通常采用的是分摊率为128x64，屏幕尺寸为0.96寸，因为其较小的尺寸和相对高的分摊率，使得其具有很好的显示效果和便捷性在这个屏幕中，像素矩阵的划分属于比较特别的一种，整个屏幕在水平方向上被划分为8个页面，在垂直方向上，按照像素被划分为128column。包括8个像素，由16进制数字（实际上是8位，8位）控制，每一位代表1个像素。也就是每一存储点0/1对一个像素的发光/熄灭进行控制（映射）STM32程序图如图4.3所示

图4.3stm32程序图4.5数据传输模块设计首先对两个无线收发模块之间所能传输的距离进行了测试，再对两个模块之间的距离进行了多次的调整之后，发现两个模块所能传输的最大距离大约是10米左右。试图测试模块的抗电磁干扰能力的测试时发现很难找到一个精确的量来描述，我们大致得出在较弱和频率与我们用的nRF24L01的频率相差较大时的干扰不明显，但当电磁干扰较强和干扰波频率接近nRF24L01的频率时的干扰较为强烈。nRF24L01无线传输速度达到2Mit/s,SPI传输速度达到0-8Mbit/s，同时还具备自动恢复功能，有效地减少了数据丢包率，完全满足了本项目的需求。将nRF24L01设置为增强型ShockBurst模式，使得双向链接协议的实现更为简便、有效。在单片机的内部EEPROM应用子程序中，完成了对扇区的擦除、写入以及读出的功能，这样就可以读取并保存系统信息。无线通信模块框图如图4.4所示。

图4.4无线通信模块框图

4.6温度检测模块设计在这个模块中采用了一个NTC热敏电阻，测量原理就是单片机通过自带ADC测量NTC热敏电阻温度传感器的阻值温度越高阻值越低，然后根据阻值去计算对应的温度。用户使用按键设置温度阈值，系统采集当前环境温度。系统将当前环境温度，当检测的温度大于温度阈值时，红灯闪烁、串口输出警告。程序流程图如4.5所示。图4.5程序流程图4.7心率监测模块设计本设计以心跳感应器为核心，实现对人体的实时心跳及血液中的氧气含量的测量。这个设计最大的优点就是可以快速地读出心跳，不像传统的仪器那样需要很长的时间来检测，也不会有比较麻烦的穿戴等问题，并且体积更小，准确度更高。设计中，以STM32F103单片机作为主要控制单元，从实用的角度出发，利用MAX30102血氧模块，实现了对血液中的氧气含量和心率的实时测量，使整个系统的设计具有很小的尺寸，而且数据采集非常方便。图4.6为心率监测设计框图。

图4.6心率监测设计框图

第5章系统实现与测试分析5.1系统的实现本论文的具体实施步骤为：先完成各部分的硬件，再完成各部分的软件，最后再进行整体的调试。在分析完系统的功能与性能需求之后，在进行硬件的设计与开发前，必须先了解相关的硬件知识，如工作环境，各传感器模块的状况，STM32。接着，根据系统的功能要求，对各模块进行了硬件设计，并进行了仿真。接着，对系统的电源模块、传感器模块和摄像头检测模块进行了焊接，从而完成了系统硬件平台的搭建。具体的硬件连接方式见图5.1。图5.1系统硬件连接图5.2集成测试本次主要目标是完成基于信号发射的现场CS激光武器的总体设计。通过这种设计可以实现的功能如下：1.可以通过激光接收模块传输到微控制器进行分析处理；2.STM32微控制器可用于分析信号并确定载波信号是否已被接收；3.STM32微控制器作为主控制器，通过NRF24L01无线通信模块对整个系统进行监控。用户可以使用按钮执行重置操作。蓝色方枪械发出激光信号被红色方接收后红方界面显示信息如图5.2所示：显示信息：当前生命值为4、扫描键值为162（指发出该信号的枪械编号为162）、被击中次数为1。图5.2测试情况一红方中弹主界面实现如图5.3所示：显示信息：红方生命值为4、蓝方生命值为5。图5.3测试情况二红方胜利，主界面实现如图5.4所示：显示信息：红方状态为死亡、蓝方生命值为5、胜利方为蓝方。图5.4测试情况三

第6章总结与展望6.1总结本设计实现了一种基于信号发射的实时CS激光武器的设计。利用红外激光通信模拟信号枪射击和人员射击。采用F103C8T6芯片作为控制核心设计。该信号枪采用980nm红外激光器、蓝牙模块、数码管显示器、内置HS0038B接收器和集成语音芯片，可以模拟真人在拍摄过程中的声音，增加体验。便携式设备采用F103C8T6芯片设计的红外接收器。获得的红外信号可以通过蓝牙进行分析并传输到信号枪，从而实现无线信号交互。经过仿真测试和物理测试，基本满足设计要求，具有广泛的参考意义。6.2展望在这次的设计中对现有的真人CS装备做出了一定量的改进但是还是有很多的不足之处。如设备在多重复杂的环境中的适应能力的不足，以后在研究这方面课题时一定会做出相对的改进以适应各种环境中的需求。忘记已经取得的成就，是通往成功的永不枯竭的动力。遗忘并不意味着它们就不存在了，我们的大脑会将遗忘的东西转化为自己的潜意识，然后在必要的时候将其释放出来。变成一股巨大的力量，一股最有力的推动力，让我们不断地向前迈进，不断地向更高的目标迈进。它让我们知道，前面的路还很长，还有很多事情要做，要去做，要去做。过去的成就，无论多么璀璨，多么闪耀，都是昨日之物，要想取得新的进展，我们只能忘记过去的成就，放眼未来。成功是多么的诱人，多么的让人向往。当我们取得了胜利，我们也许会感到高兴，感到高兴，但是我们没有理由停止前进。为了取得更大的成功，我们应该忘记过去的成就。

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附录#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;//扫描出的键值u8status=5;//初始状态五颗星u8status_num=0;//被击中次数u8win=0;//赢的人，=0空白显示，=1显示红方，=2显示蓝方externu8RevTempDate1[32]; //通道1接收数据u8blue_status=5;//蓝色生命状态u8work_mode=1;intmain(void){ delay_init(); //延时函数初始化 uart_init(9600); //串口初始化为9600 Remote_Init(); //红外接收初始化 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级 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();