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真人CS模拟对战系统设计-蓝牙+执行器模块,设计
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无锡职业技术学院毕业设计（论文）题目真人CS模拟对战系统设计蓝牙执行器模块英文并列题ASIMULATIONSYSTEMDESIGNOFCSFIELDOPERATIONAGAINSTPLATFORMBLUETOOTHTHECOMMUNICATIONBETWEENSINGLEGUESTOFHELMETANDGUNISENFORCEDBYBLUETOOTHTECHNOLOGYINFRAREDTECHNOLOGYTOCOMPLETETHEGAMETOKILLTHEKILLINGOPERATIONISCOMPLETEDBYCARRIERINFRAREDTECHNOLOGYMCUISUSEDTOCONTROLTHEFUNCTIONMODULECIRCUITITISALOWPOWERSTM8L105MICROCONTROLLERWITHVARIETIESOFCOMMUNICATIONFUNCTIONKEYCSWIFIBLUETOOTHSTM8INFRAREDTECHNOLOGY无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书III目录第一章绪论411真人CS简介412传统真人模拟对战系统的问题513课题设计的内容5第二章真人CS模拟对战系统总体方案设计621系统设计要求622系统设计架构623设计方案选择724真人CS模拟对战系统系统方案设计925单片机选型1026数据接口参数1127各模块分工16第三章真人CS模拟对战系统硬件设计1731蓝牙模块介绍1732蓝牙传输原理17321蓝牙技术和蓝牙SIG组织17322蓝牙选型21323蓝牙模块电路介绍（如下图33）22第四章真人CS模拟对战蓝牙软件设计2641枪体蓝牙26411枪体流程图26412枪体的代码26413枪体的中断程序2742头盔蓝牙28421头盔的流程图28422头盔的代码29423头盔的中断程序29第五章软硬件调试3151软件调试3152硬件调试32第六章执行器模块介绍3561振动马达模块3562振动马达程序3663扬声器模块36总结38参考文献40无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第0页共35页第一章绪论物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。随着信息技术的持续发展，继计算机、互联网之后的世界信息产业的第三次浪潮物联网已经在不断出现并融入我们的生活中。本研究课题为真人CS模拟对战系统，便是充分将物联网的多种通信技术融入到了系统中。在整个系统中，通过使用WIFI技术实现上位控制系统与多个下位系统的通信；通过蓝牙技术实现了单个下位机的头盔装备与枪配对；通过载波红外技术完成游戏的击杀。下位机单片机则采用性价比极高的具备多种通信功能的低功耗STM8L105完成对电路各功能模块的控制。11真人CS简介真人CS是在电脑游戏HALFLIFECOUNTERSTRIKE的基础上结合实际情况将游戏场景实践化的一项集运动与游戏于一体，紧张刺激的高科技娱乐活动，在中国国内兴起起于2002，至今已有14年时的间，受到真人CS发烧友的追捧。野战游戏近几年发展的非常火爆的一种模仿军队作战的游戏，参加者穿上各款军服，手持激光枪，配备各款野战装备，穿梭丛林之间，展现各种队形阵势，个人技巧，全部投入扮演一个士兵或将领的角色。国内的这个运动起步比较晚，但是全国各地的真人CS俱乐部以发展得非常迅速，成为现代人野外出游的倾向选择。在生活方式逐渐单一化的现代，人们普遍缺少需要的锻炼，不断加大的工作压力下，使得户外运动的流行趋势越来越明显。真人CS对战这种运动不但可以在人们游戏的同时得到锻炼，还可以增强团队意识。更重要的是真人CS对战可以帮助国民提高国防意识，让人们在以和平与发展为主题的当今世界，加强人们的军队国防知识的了解，可以使人们时刻警惕战争的意识，加深国防观念。12传统真人模拟对战系统的问题传统真人CS模拟对战系统采用的是仿真枪与染料弹，染料弹的成本不低，无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第1页共35页一场比赛下来需要消耗的染料弹数量不小；增加了费用不说，而且染料子弹击中人体时的疼痛感比较强烈；在比赛过程中无法进行实时的战况统计；具体的比赛情况必须在赛后通过工作人员统计才能知道结果，费时费力。装备为背心里面有大块的电池为设备供电；枪体和背心之间通过有线连接，容易出故障。13课题设计的内容本项目的针对真人CS模拟对战的系统设计，在集成了现有真人CS对战基本功能的同时，更加融入了控制智能化、游戏效果更真实以及更加注重节能环保简洁耐用等特点。本系统通过多种通信技术完成了实时战况的统计功能；通过低功耗设计去除了笨重的大块电池，将击杀接收信号移到了头盔的部分，同时去除了背心，大大节省了装备的花费；枪体和头盔部分才有蓝牙技术进行无线连接，不仅降低了装备故障率，同时玩家可以更自由的进行击杀。本项目的主要内容分为3大部分，分别是服务器ANDROID客户端设计、客户端软件程序设计和客户端硬件电路设计。通过上述的系统结构，提供了一个完整的真人CS对战平台系统。第二章真人CS模拟对战系统总体方案设计21系统设计要求上位机要提供友好的人机界面主要实现的功能如下1界面设计，与整体框架搭建；2利用数据库实现下位机数据的数据库存储、处理。3统一设定每个队员的子弹数、生命数、复位等。4个别设定每个队员的子弹数、生命数、复位等。5远距离接收来自装备的信号。将该信号包含的初始化信息和过程中的战况信息进行解析处理，并向下位机反馈。6处理每个队员的战况信息并统计显示A/B两队战况。将下位机的信息进行统计学处理并实时显示。7形成综合战绩榜。在比赛结束后，自动提醒并显示每队战力榜和队伍比较信息。2）下位机模块要接收比赛过程中装备（枪体和头盔）的传感器（激光接收器等）的信息和控制执行器的状态，能够在上位机不起作用的突发情况下，也能无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第2页共35页使游戏正常进行，提高了系统的容错性。主要实现的功能如下1通过激光传感器接收激光信息2枪体和头盔通过蓝牙无线的方式配对，实现信息的交互；实现对各执行器的控制。3与上位机通过WIFI通讯，接收上位机的参数设置和控制命令。4液晶显示，显示击杀数、被杀数、子弹剩余数、剩余时间等信息。5被击中时声光及震动报警22系统设计架构第一层信息中央处理层（服务器）完成对系统的运行控制和数据的统计；第二层中间网络层（无线路由器）通过无线路由器组建局域网，将服务器与客户端连通，提供稳定的网络，实现服务器与客户端之间远距离的信息交互第三层客户端（头盔枪体）完成各种数据的采集、显示和对执行器的控制。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第3页共35页服务器无线路由器头盔枪体头盔枪体头盔枪体头盔枪体枪体枪体枪体枪体图21系统架构图23设计方案选择根据系统设计要求，共提出了二个解决方案1）方案一服务器软件PC平台设计是安装在PC上的客户端，提供良好的人机界面，能对游戏对战的信息进行实时准确的汇总，使工作人员能够更好的管理与设定比赛情景与参数。客户端硬件软件硬件STM8L151单片机液晶显示屏红外发射器红外接收器扬声器振动马达数据传输线WIFI模块软件接收比赛过程中装备（枪体和头盔）的传感器（激无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第4页共35页光接收器等）的信息和控制执行器（振动器和声光报警器等）的状态，实现模拟对战的效果，也能够在服务器不起作用的突发情况下，也能使游戏正常进行，提高了系统的容错性。2）方案二服务器软件ANDROID平台设计是安装在PAD上的客户端，提供良好的人机界面，使游戏对战的信息更加实时准确的汇总至现场工作人员处，也使工作人员能够更好的管理与设定比赛情景与参数。客户端硬件软件硬件STM8L151单片机液晶显示屏红外发射器红外接收器蜂鸣器振动马达蓝牙模块WIFI模块软件接收比赛过程中装备（枪体和头盔）的传感器（激光接收器等）的信息和控制执行器（振动器和声光报警器等）的状态，实现模拟对战的效果，也能够在服务器不起作用的突发情况下，也能使游戏正常进行，提高了系统的容错性。3）方案选择方案二较方案一而言，头盔与枪体的连接取消了有理机械结构的连接，采用蓝牙短程通信技术进行连接，使得人们在游戏过程中可以更加自由的进行对战，去除了因头盔与枪体采用有理机械结构的链接而带来的各种数据传输问题和在某些特殊环境和情况下带来的不便。增强了数据传输的稳定性和游戏的运动性。服务器采用的ANDROID平台设计是安装在PAD上的客户端，和PC机比较，更加的灵活便捷，操作也更简单明了。同时，省去了操作人员长期坐在PC机面前，紧盯屏幕的烦恼；在比赛现场就可以进行服务器的战绩监控和比赛实时的赛况查询。因此本课题采用方案二。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第5页共35页24真人CS模拟对战系统系统方案设计服务器（上位机）模块头盔STM8L151单片机枪体STM8L151单片机蓝牙（主）蓝牙（从）WIFI模块红外接收红外发送蓝牙模块红外模块显示模块执行模块图22真人CS模拟对战系统总体框图各模块功能1STM8L单片机模块枪体STM8L单片机模块实现单击发射红外设备号；击杀数、被杀数、子弹剩余数的处理；及其他模块实现功能需要的定时器设置、中断设置及PWM的产生。头盔STM8L单片机模块实现击杀数据的接收传，及其他模块实现功能需要的定时器设置、中断设置及PWM的产生。2NOKIA5110液晶显示模块液晶显示，显示击杀数、被杀数、子弹剩余数的信息；3执行器模块有振动器、声音报警器；被击中时实现声音及震动报警；4红外模块具备发射包含自身ID的激光脉冲功能；多个激光接收传感器，接收来自敌方的激光信号；5蓝牙模块无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第6页共35页枪体和头盔之间采用蓝牙无线的方式配对，实现信息的交互；6WIFI模块与服务器通讯，上传客户端赛况数据；接收服务器的参数设置和控制命令；25单片机选型STM8系列是意法半导体公司生产的8位的单片机。该型号单片机分为STM8A、STM8S、STM8L三个系列。其中STM8A汽车级应用STM8S标准系列STM8L超低功耗MCU本设计采用STM8L151C8单片机，STM8L151C8超低低功耗芯片STM8L151C8单片机是STM8L子系列中一个多功能8位微控制器，其片上继承了更大的闪存和SRAM以及更多的外设，支持外部晶振/时钟和更多的模拟功能，提供一个实时时钟和增强型复位功能，整合了真正的读写同步的EEPROM、DMA、快速模数转换器和模数转换器。STM8L151特点供电电源165VTO36V内核运行频率16MHZ内置LCD控制器，EEPROM,实时时钟，高级模拟外设采用了最新的超低漏电流工艺极大的改善了包括动态和静态的功耗运行模式功耗低至150A/MHZ在低功耗模式下，仅需350NA，SRAM和寄存器数据还可以保留STM8L拥有2个新的低功耗模式低功耗运行模式CPU依然运行代码在RAM中执行，基于低速振荡器低速外部振荡器/低速内部振荡器支持CPU工作，调压器处于低功耗模式低功耗等待模式CPU停止实时时钟运行，其他外设可选择被激活EEPROM被关闭，调压器处于低功耗模式无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第7页共35页26数据接口参数1）蓝牙通信协议表21蓝牙串口参数波特率数据位停止位校验位收UNSIGNEDCHARREV_BLUETOOTHFLAG0/蓝牙接收处理程序IFREV_BLUETOOTHFLAG1/过程击中处理DEATHHANDLEREV_BLUETOOTHFLAG0VOIDDEATHHANDLEVOIDGPIO_INITGPIOB,GPIO_PIN_5,GPIO_MODE_IN_PU_NO_IT开始蓝牙接受成功STM8解析LCD显示声光警报结束YN无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第22页共35页TIM2_SETCOMPARE1490GPIO_SETBITSGPIOA,GPIO_PIN_7DEATHTIME0WHILEDEATHTIME0IFMEMCMPREVBUF_BLUETOOTH,“I“,10MEMCPYKILL,REVBUF_BLUETOOTH1,3MEMCPYLIFE,REVBUF_BLUETOOTH4,3MEMCPYBULLET,REVBUF_BLUETOOTH7,3LCD_WRITE_ENGLISH_STRING45,0,KILLLCD_WRITE_ENGLISH_STRING45,2,LIFELCD_WRITE_ENGLISH_STRING45,4,BULLETREVNUM_BLUETOOTH0MEMSETREVBUF_BLUETOOTH,0,SIZEOFREVBUF_BLUETOOTHELSEIFMEMCMPREVBUF_BLUETOOTH,“P“,10MEMCPYKILL,REVBUF_BLUETOOTH1,3LCD_WRITE_ENGLISH_STRING45,0,KILLREVNUM_BLUETOOTH0MEMSETREVBUF_BLUETOOTH,0,SIZEOFREVBUF_BLUETOOTHELSEIFMEMCMPREVBUF_BLUETOOTH,“H“,10无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第23页共35页MEMCPYLIFE,REVBUF_BLUETOOTH1,3LCD_WRITE_ENGLISH_STRING45,2,LIFEREV_BLUETOOTHFLAG1REVNUM_BLUETOOTH0MEMSETREVBUF_BLUETOOTH,0,SIZEOFREVBUF_BLUETOOTHELSEREVNUM_BLUETOOTH0MEMSETREVBUF_BLUETOOTH,0,SIZEOFREVBUF_BLUETOOTHELSEELSEIFREV_BLUETOOTHREVBUF_BLUETOOTHREVNUM_BLUETOOTHREV_BLUETOOTHUSART_CLEARITPENDINGBITUSART1,USART_IT_RXNE42头盔蓝牙421头盔的流程图无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第24页共35页422头盔的代码UNSIGNEDCHARPROCESSDATA20UNSIGNEDCHARREV_BLUETOOTHFLAG0IFREV_BLUETOOTHFLAG1MEMCPYPROCESSDATA,DEVICE_SELF,3PROCESSDATA31MEMCPYPROCESSDATA4,KILL,3MEMCPYPROCESSDATA7,LIFE,3MEMCPYPROCESSDATA10,BULLET,3MEMCPYPROCESSDATA13,DEVICE_OTHER,3PROCESSDATA16RPROCESSDATA17NPROCESSDATA180WIFI_SENDPROCESSDATA/死亡处理程序DEATHHANDLE/清除枪体过程击中标志REV_BLUETOOTHFLAG0VOIDDEATHHANDLEVOIDDEATHTIME0WHILEDEATHTIME0IFMEMCMPREVBUF_BLUETOOTH,“L“,10MEMCPYLIFE,REVBUF_BLUETOOTH1,3MEMCPYBULLET,REVBUF_BLUETOOTH4,3MEMCPYDEVICE_OTHER,REVBUF_BLUETOOTH7,3/枪体过程击中标志REV_BLUETOOTHFLAG1REVNUM_BLUETOOTH0MEMSETREVBUF_BLUETOOTH,0,SIZEOFREVBUF_BLUETOOTHELSEELSEIFREV_BLUETOOTHREVBUF_BLUETOOTHREVNUM_BLUETOOTHREV_BLUETOOTH第五章软硬件调试51软件调试AT指令集HC05嵌入式蓝牙串口通讯模块具有两种工作模式命令响应工作模式和自动连接工作模式，在自动连接工作模式下模块又可分为主、从和回环三种工作角色。当模块处于自动连接工作模式时，将自动根据事先设定的方式连接；无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第26页共35页当模块处于命令响应工作模式时能执行下述所有AT命令，用户可向模块发送各种AT指令，为模块设定控制参数或发布控制命令。通过控制模块外部引脚输入电平，可以实现模块工作状态的动态转换。串口模块用到的引脚定义1、PIO8连接LED，指示工作状态，上电后闪烁，不同的状态闪烁的间隔不同。2、PIO9连接LED，指示连接成功，若蓝牙串口匹配连接成功后，LED长亮。3、PIO11模块状态切换脚，高电平AT命令响应工作状态，低电平或悬空蓝牙常规工作状态。4、模块上带有复位电路，重新上电就完成复位。设置为主模块的步骤1、PIO11置高。2、上电，进入AT命令响应状态。3、超级终端或其他串口工具，设置波特率38400，数据位8位，停止位1位，无校验位，无流控制。4、串口发送字符“ATROLE1RN”，成功返回“OKRN”，其中RN为回车换行。5、PIO置低，重新上电，模块为主模块，自动搜索从模块，建立连接。在下图51所示的软件中，按照上述的步骤，配置蓝牙模块，实现模块的初始设置。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第27页共35页图51蓝牙设置初始界面52硬件调试蓝牙模块的主从设置和配对设置及使用1通过串口和开发板，连接HC05蓝牙通信模块的25号引脚（VCC,GND,TXD,RXD）。进行这一步骤时，我们犯了低级错误，没有安装开发板的驱动程序，其次也要注意引脚的连接，保证正确。2使用两台电脑和开发板通过步骤1，使其分别连接上HC05蓝牙通信模块。两个模块的指示灯不停闪烁，说明模块还需要配置。打开下图的工程1软件，根据下图中的指示，一步步去配对。进行这一步时我们需要选择正确的波特率，否则会出现，无法找到端口的现象。按下复位键，点击获取模块信息，得到模块的基本参数信息。如图（52,53,54）图52调试软件图标无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第28页共35页图53调试工具包图54调试步骤3按照工具包中的设置说明，进行主从设置和配对设置。如下图（55,56）是，主从设置和配对设置成功的范例。根据任务的要求，可以更改设备号，密码，主从角色和波特率。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第29页共35页图55主角色界面图56从角色界面4配对设置成功后模块配对成功，此时STA双闪（一次闪2下，2秒闪一次）。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第30页共35页第六章执行器模块介绍61振动马达模块振动马达是属于直流有刷电机，马达轴上面有一个偏心轮，当马达转动的时候，偏心轮的圆心质点不在电机的转心上，使得马达处于不断的失去平衡状态，由于惯性作用引起震动振动马达的主要特性永磁性空心直流马达，尺寸小重量轻，旋转一周的过程比较有规律，噪音比较低它的功耗比较的小，震动感比较强烈结构简单可靠性强。响应的时间比较长。图38振动马达原理图通过上图我们看出振动马达由2个电阻一个即插即用的三极管等元器件组成。振动马达控制3引脚（A7，GND，VCC）在这CS系统中当我们射出子弹时振动马达会产生振动相应振动反应让我们可以察觉到。62振动马达程序/TIM2_SETCOMPARE1490无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第31页共35页GPIO_SETBITSGPIOA,GPIO_PIN_7PA7引脚高电平GPIO_RESETBITSGPIOA,GPIO_PIN_7PA7引脚低电平63扬声器模块扬声器的简介扬声器在音响设备中是一个最薄弱的器件，而对于音响效果而言，它又是一个最重要的部件。扬声器的种类繁多，而且价格相差很大。音频电能通过静电效应（带电体移近绝缘导体时，导体因感应而带电的现象。聚合物所带的电荷可改变小分子反应物在高分子线团中的局域浓度，从而影响其反应活性。），使其纸盆或膜片振动并与周围的空气产生共振（共鸣）而发出声音。扬声器在整块系统起着喇叭的作用当枪在发射子弹的过程中让我们知道有子弹的发射，在这块系统中扬声器控制3引脚（B0，GND，VCC）。主要特征（1）扬声器有两个接线柱，当单只扬声器使用时两根引脚不分正负极性，多只扬声器同时使用时两个引脚有极性之分。（2）扬声器有一个纸盒，它的颜色通常为黑色，也有白色。（3）扬声器的外形有圆形、方形和椭圆形等几大类。（4）扬声器音盆，背面是磁铁，外磁式扬声器用金属螺丝刀去接触磁铁时会感觉到磁性的存在；内磁式扬声器中没有这种感觉，但是外壳内部确有磁铁。（5）扬声器装在机器面板上或音箱内。扬声器的工作原理电动式扬声器又称为动圈式扬声器它是应用电动原理的电声转换器件，电声转换器是把声能转换成电能或电能转换成声能的器件它是目前是运用最多、最广泛的扬声器。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第32页共35页总结通过此次毕业设计，我不仅复习了以前学过的知识，而且丰富了大脑，同时在查找资料的过程中也了解了许多课外知识，锻炼了自己的动手能力，开拓了视野，认识到了将来硬件和软件开发的发展方向，使自己在专业知识方面和动手能力方面有了很大的提升。毕业设计是我作为一名学生，在即将完成学业前的最后一次作业，它既是对学校所学知识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好开局，毕业设计是我对所学理论知识的复习与总结，能够培养和提高设计者独立分析和解决问题的能力；是我在校期间，向学校所交的最后一份综和性作业。刚开始时，需要我们自己去图书馆或者网络查询相关的资料，获取硬件与软件的基本知识，这是完成毕业设计必备的。同时在这次设计中，我也发现了一些问题。在上位机的调试中，对于红队，绿队的战绩只能查询当局的数据，不会记录以往的各项数据，对于以后统计数据，是十分不便的。同时，下位机中的电路是不稳定的，因为是人工焊出来的，所以在调试中会出现，短路，收不到信号，不发送数据等问题。这项设计如果被工业生产出来，那这些电路问题应该可以很好的解决，只需再对代码进行完善，添加更多的辅助功能。毕业的时间一天一天的临近，毕业设计也接近完成。在不断的努力下我的毕业设计如期完成。在没有做毕业设计之前，觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的复习检验，但当我们真的面对毕业设计时，发现自己的想法是错误的。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种检验和提升。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识太理论化了，面对这样的课题，我的感觉是很茫然。我要学习的东西还有很多，以前老是觉得自己什么都会，什么都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个日积月累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。并且学习不能停留在理论层面，亲自动手去尝试一下，留下的印象是最深刻的。既能帮助你学习，又能提高你的动手能力。这就是所谓的实践出真知。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第33页共35页这次毕业设计也让我知道了，一项工作的完成光靠一个人是不可能完成的。我很感谢我们团队中的组员及我们的指导老师们。我们在一个团队中看似负责不同模块，但最后我们需要相互结合起来，完成毕业设计。在平时，我们相互给与自己力所能及的帮助，团队内部保持着一股团结共进的信念。在此也要感谢我们的指导老师们，在这段时间里牺牲自己的休息时间，给与我们这么多帮助。刚开始时，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论知识必须通过应用才能实现其价值有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。我很感谢这次的毕业设计，它让我认识到了自己的不足，让我明白了什么是团队精神。敬谢无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第34页共35页参考文献1李广弟等单片机基础M北京北京航空航天大学出版社,20012刘守义单片机应用技术M陕西西安电子科技大学出版社,20073张燕红蓝牙技术在智能家居中的应用M北京工业大学,20034黄智伟蓝牙硬件电路M北京,北京航空航天大学出版社,20055周航慈，单片机应用程序设计技术M，北京航空航天大学出版社，199186张国雄，金篆芷，测控电路M，机械工业出版社，200097吕俊芳，传感器接口与检测仪器电路M，北京航空航天大学出版社，19958赵玉亭，蓝牙无线通信原理及应用研究D20039胡汉才，单片机原理及其接口技术M，清华大学出版社，2003310康华光陈大钦，电子技术基础（模拟部分）M，高等教育出版社，2003311何国权黄志红基于HCI层单片机对蓝牙模块的控制J科技广场，2000112从严齐基于MCU实现蓝牙与PC机连接J半导体技术，200213黄国平，王金龙蓝牙遥控器系统的设计与实现J电子科技大学报，20048无锡职业技术学院毕业设计（论文）题目真人CS模拟对战系统设计蓝牙执行器模块英文并列题ASIMULATIONSYSTEMDESIGNOFCSFIELDOPERATIONAGAINSTPLATFORMBLUETOOTHTHECOMMUNICATIONBETWEENSINGLEGUESTOFHELMETANDGUNISENFORCEDBYBLUETOOTHTECHNOLOGYINFRAREDTECHNOLOGYTOCOMPLETETHEGAMETOKILLTHEKILLINGOPERATIONISCOMPLETEDBYCARRIERINFRAREDTECHNOLOGYMCUISUSEDTOCONTROLTHEFUNCTIONMODULECIRCUITITISALOWPOWERSTM8L105MICROCONTROLLERWITHVARIETIESOFCOMMUNICATIONFUNCTIONKEYCSWIFIBLUETOOTHSTM8INFRAREDTECHNOLOGY无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书IV目录第一章绪论111真人CS简介112传统真人模拟对战系统的问题113课题设计的内容2第二章真人CS模拟对战系统总体方案设计221系统设计要求222系统设计架构323设计方案选择424真人CS模拟对战系统系统方案设计625单片机选型726数据接口参数827各模块分工错误未定义书签。第三章真人CS模拟对战系统硬件设计1331蓝牙模块介绍1332蓝牙传输原理13321蓝牙技术和蓝牙SIG组织13322蓝牙选型17323蓝牙模块电路介绍（如下图33）18第四章真人CS模拟对战蓝牙软件设计2241枪体蓝牙22411枪体流程图22412枪体的代码22413枪体的中断程序2342头盔蓝牙24421头盔的流程图24422头盔的代码25423头盔的中断程序26第五章软硬件调试2651软件调试2652硬件调试28第六章执行器模块介绍3161振动马达模块3162振动马达程序3163扬声器模块32总结33参考文献35无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第1页共35页第一章绪论物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。随着信息技术的持续发展，继计算机、互联网之后的世界信息产业的第三次浪潮物联网已经在不断出现并融入我们的生活中。本研究课题为真人CS模拟对战系统，便是充分将物联网的多种通信技术融入到了系统中。在整个系统中，通过使用WIFI技术实现上位控制系统与多个下位系统的通信；通过蓝牙技术实现了单个下位机的头盔装备与枪配对；通过载波红外技术完成游戏的击杀。下位机单片机则采用性价比极高的具备多种通信功能的低功耗STM8L105完成对电路各功能模块的控制。11真人CS简介真人CS是在电脑游戏HALFLIFECOUNTERSTRIKE的基础上结合实际情况将游戏场景实践化的一项集运动与游戏于一体，紧张刺激的高科技娱乐活动，在中国国内兴起起于2002，至今已有14年时的间，受到真人CS发烧友的追捧。野战游戏近几年发展的非常火爆的一种模仿军队作战的游戏，参加者穿上各款军服，手持激光枪，配备各款野战装备，穿梭丛林之间，展现各种队形阵势，个人技巧，全部投入扮演一个士兵或将领的角色。国内的这个运动起步比较晚，但是全国各地的真人CS俱乐部以发展得非常迅速，成为现代人野外出游的倾向选择。在生活方式逐渐单一化的现代，人们普遍缺少需要的锻炼，不断加大的工作压力下，使得户外运动的流行趋势越来越明显。真人CS对战这种运动不但可以在人们游戏的同时得到锻炼，还可以增强团队意识。更重要的是真人CS对战可以帮助国民提高国防意识，让人们在以和平与发展为主题的当今世界，加强人们的军队国防知识的了解，可以使人们时刻警惕战争的意识，加深国防观念。12传统真人模拟对战系统的问题传统真人CS模拟对战系统采用的是仿真枪与染料弹，染料弹的成本不低，无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第2页共35页一场比赛下来需要消耗的染料弹数量不小；增加了费用不说，而且染料子弹击中人体时的疼痛感比较强烈；在比赛过程中无法进行实时的战况统计；具体的比赛情况必须在赛后通过工作人员统计才能知道结果，费时费力。装备为背心里面有大块的电池为设备供电；枪体和背心之间通过有线连接，容易出故障。13课题设计的内容本项目的针对真人CS模拟对战的系统设计，在集成了现有真人CS对战基本功能的同时，更加融入了控制智能化、游戏效果更真实以及更加注重节能环保简洁耐用等特点。本系统通过多种通信技术完成了实时战况的统计功能；通过低功耗设计去除了笨重的大块电池，将击杀接收信号移到了头盔的部分，同时去除了背心，大大节省了装备的花费；枪体和头盔部分才有蓝牙技术进行无线连接，不仅降低了装备故障率，同时玩家可以更自由的进行击杀。本项目的主要内容分为3大部分，分别是服务器ANDROID客户端设计、客户端软件程序设计和客户端硬件电路设计。通过上述的系统结构，提供了一个完整的真人CS对战平台系统。第二章真人CS模拟对战系统总体方案设计21系统设计要求上位机要提供友好的人机界面主要实现的功能如下1界面设计，与整体框架搭建；2利用数据库实现下位机数据的数据库存储、处理。3统一设定每个队员的子弹数、生命数、复位等。4个别设定每个队员的子弹数、生命数、复位等。5远距离接收来自装备的信号。将该信号包含的初始化信息和过程中的战况信息进行解析处理，并向下位机反馈。6处理每个队员的战况信息并统计显示A/B两队战况。将下位机的信息进行统计学处理并实时显示。7形成综合战绩榜。在比赛结束后，自动提醒并显示每队战力榜和队伍比较信息。2）下位机模块要接收比赛过程中装备（枪体和头盔）的传感器（激光接收器等）的信息和控制执行器的状态，能够在上位机不起作用的突发情况下，也能无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第3页共35页使游戏正常进行，提高了系统的容错性。主要实现的功能如下1通过激光传感器接收激光信息2枪体和头盔通过蓝牙无线的方式配对，实现信息的交互；实现对各执行器的控制。3与上位机通过WIFI通讯，接收上位机的参数设置和控制命令。4液晶显示，显示击杀数、被杀数、子弹剩余数、剩余时间等信息。5被击中时声光及震动报警22系统设计架构第一层信息中央处理层（服务器）完成对系统的运行控制和数据的统计；第二层中间网络层（无线路由器）通过无线路由器组建局域网，将服务器与客户端连通，提供稳定的网络，实现服务器与客户端之间远距离的信息交互第三层客户端（头盔枪体）完成各种数据的采集、显示和对执行器的控制。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第4页共35页服务器无线路由器头盔枪体头盔枪体头盔枪体头盔枪体枪体枪体枪体枪体图21系统架构图23设计方案选择根据系统设计要求，共提出了二个解决方案1）方案一服务器软件PC平台设计是安装在PC上的客户端，提供良好的人机界面，能对游戏对战的信息进行实时准确的汇总，使工作人员能够更好的管理与设定比赛情景与参数。客户端硬件软件硬件STM8L151单片机液晶显示屏红外发射器红外接收器扬声器振动马达数据传输线WIFI模块软件接收比赛过程中装备（枪体和头盔）的传感器（激无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第5页共35页光接收器等）的信息和控制执行器（振动器和声光报警器等）的状态，实现模拟对战的效果，也能够在服务器不起作用的突发情况下，也能使游戏正常进行，提高了系统的容错性。2）方案二服务器软件ANDROID平台设计是安装在PAD上的客户端，提供良好的人机界面，使游戏对战的信息更加实时准确的汇总至现场工作人员处，也使工作人员能够更好的管理与设定比赛情景与参数。客户端硬件软件硬件STM8L151单片机液晶显示屏红外发射器红外接收器蜂鸣器振动马达蓝牙模块WIFI模块软件接收比赛过程中装备（枪体和头盔）的传感器（激光接收器等）的信息和控制执行器（振动器和声光报警器等）的状态，实现模拟对战的效果，也能够在服务器不起作用的突发情况下，也能使游戏正常进行，提高了系统的容错性。3）方案选择方案二较方案一而言，头盔与枪体的连接取消了有理机械结构的连接，采用蓝牙短程通信技术进行连接，使得人们在游戏过程中可以更加自由的进行对战，去除了因头盔与枪体采用有理机械结构的链接而带来的各种数据传输问题和在某些特殊环境和情况下带来的不便。增强了数据传输的稳定性和游戏的运动性。服务器采用的ANDROID平台设计是安装在PAD上的客户端，和PC机比较，更加的灵活便捷，操作也更简单明了。同时，省去了操作人员长期坐在PC机面前，紧盯屏幕的烦恼；在比赛现场就可以进行服务器的战绩监控和比赛实时的赛况查询。因此本课题采用方案二。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第6页共35页24真人CS模拟对战系统系统方案设计服务器（上位机）模块头盔STM8L151单片机枪体STM8L151单片机蓝牙（主）蓝牙（从）WIFI模块红外接收红外发送蓝牙模块红外模块显示模块执行模块图22真人CS模拟对战系统总体框图各模块功能1STM8L单片机模块枪体STM8L单片机模块实现单击发射红外设备号；击杀数、被杀数、子弹剩余数的处理；及其他模块实现功能需要的定时器设置、中断设置及PWM的产生。头盔STM8L单片机模块实现击杀数据的接收传，及其他模块实现功能需要的定时器设置、中断设置及PWM的产生。2NOKIA5110液晶显示模块液晶显示，显示击杀数、被杀数、子弹剩余数的信息；3执行器模块有振动器、声音报警器；被击中时实现声音及震动报警；4红外模块具备发射包含自身ID的激光脉冲功能；多个激光接收传感器，接收来自敌方的激光信号；5蓝牙模块无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第7页共35页枪体和头盔之间采用蓝牙无线的方式配对，实现信息的交互；6WIFI模块与服务器通讯，上传客户端赛况数据；接收服务器的参数设置和控制命令；25单片机选型STM8系列是意法半导体公司生产的8位的单片机。该型号单片机分为STM8A、STM8S、STM8L三个系列。其中STM8A汽车级应用STM8S标准系列STM8L超低功耗MCU本设计采用STM8L151C8单片机，STM8L151C8超低低功耗芯片STM8L151C8单片机是STM8L子系列中一个多功能8位微控制器，其片上继承了更大的闪存和SRAM以及更多的外设，支持外部晶振/时钟和更多的模拟功能，提供一个实时时钟和增强型复位功能，整合了真正的读写同步的EEPROM、DMA、快速模数转换器和模数转换器。STM8L151特点供电电源165VTO36V内核运行频率16MHZ内置LCD控制器，EEPROM,实时时钟，高级模拟外设采用了最新的超低漏电流工艺极大的改善了包括动态和静态的功耗运行模式功耗低至150A/MHZ在低功耗模式下，仅需350NA，SRAM和寄存器数据还可以保留STM8L拥有2个新的低功耗模式低功耗运行模式CPU依然运行代码在RAM中执行，基于低速振荡器低速外部振荡器/低速内部振荡器支持CPU工作，调压器处于低功耗模式低功耗等待模式CPU停止实时时钟运行，其他外设可选择被激活EEPROM被关闭，调压器处于低功耗模式无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第8页共35页26数据接口参数1）蓝牙通信协议表21蓝牙串口参数波特率数据位停止位校验位收UNSIGNEDCHARREV_BLUETOOTHFLAG0/蓝牙接收处理程序IFREV_BLUETOOTHFLAG1/过程击中处理DEATHHANDLEREV_BLUETOOTHFLAG0VOIDDEATHHANDLEVOIDGPIO_INITGPIOB,GPIO_PIN_5,GPIO_MODE_IN_PU_NO_IT开始蓝牙接受成功STM8解析LCD显示声光警报结束YN无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第23页共35页TIM2_SETCOMPARE1490GPIO_SETBITSGPIOA,GPIO_PIN_7DEATHTIME0WHILEDEATHTIME0IFMEMCMPREVBUF_BLUETOOTH,“I“,10MEMCPYKILL,REVBUF_BLUETOOTH1,3MEMCPYLIFE,REVBUF_BLUETOOTH4,3MEMCPYBULLET,REVBUF_BLUETOOTH7,3LCD_WRITE_ENGLISH_STRING45,0,KILLLCD_WRITE_ENGLISH_STRING45,2,LIFELCD_WRITE_ENGLISH_STRING45,4,BULLETREVNUM_BLUETOOTH0MEMSETREVBUF_BLUETOOTH,0,SIZEOFREVBUF_BLUETOOTHELSEIFMEMCMPREVBUF_BLUETOOTH,“P“,10MEMCPYKILL,REVBUF_BLUETOOTH1,3LCD_WRITE_ENGLISH_STRING45,0,KILLREVNUM_BLUETOOTH0MEMSETREVBUF_BLUETOOTH,0,SIZEOFREVBUF_BLUETOOTHELSEIFMEMCMPREVBUF_BLUETOOTH,“H“,10无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第24页共35页MEMCPYLIFE,REVBUF_BLUETOOTH1,3LCD_WRITE_ENGLISH_STRING45,2,LIFEREV_BLUETOOTHFLAG1REVNUM_BLUETOOTH0MEMSETREVBUF_BLUETOOTH,0,SIZEOFREVBUF_BLUETOOTHELSEREVNUM_BLUETOOTH0MEMSETREVBUF_BLUETOOTH,0,SIZEOFREVBUF_BLUETOOTHELSEELSEIFREV_BLUETOOTHREVBUF_BLUETOOTHREVNUM_BLUETOOTHREV_BLUETOOTHUSART_CLEARITPENDINGBITUSART1,USART_IT_RXNE42头盔蓝牙421头盔的流程图无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第25页共35页422头盔的代码UNSIGNEDCHARPROCESSDATA20UNSIGNEDCHARREV_BLUETOOTHFLAG0IFREV_BLUETOOTHFLAG1MEMCPYPROCESSDATA,DEVICE_SELF,3PROCESSDATA31MEMCPYPROCESSDATA4,KILL,3MEMCPYPROCESSDATA7,LIFE,3MEMCPYPROCESSDATA10,BULLET,3MEMCPYPROCESSDATA13,DEVICE_OTHER,3PROCESSDATA16RPROCESSDATA17NPROCESSDATA180WIFI_SENDPROCESSDATA/死亡处理程序DEATHHANDLE/清除枪体过程击中标志REV_BLUETOOTHFLAG0VOIDDEATHHANDLEVOIDDEATHTIME0WHILEDEATHTIME0IFMEMCMPREVBUF_BLUETOOTH,“L“,10MEMCPYLIFE,REVBUF_BLUETOOTH1,3MEMCPYBULLET,REVBUF_BLUETOOTH4,3MEMCPYDEVICE_OTHER,REVBUF_BLUETOOTH7,3/枪体过程击中标志REV_BLUETOOTHFLAG1REVNUM_BLUETOOTH0MEMSETREVBUF_BLUETOOTH,0,SIZEOFREVBUF_BLUETOOTHELSEELSEIFREV_BLUETOOTHREVBUF_BLUETOOTHREVNUM_BLUETOOTHREV_BLUETOOTH第五章软硬件调试51软件调试AT指令集HC05嵌入式蓝牙串口通讯模块具有两种工作模式命令响应工作模式和自动连接工作模式，在自动连接工作模式下模块又可分为主、从和回环三种工作角色。当模块处于自动连接工作模式时，将自动根据事先设定的方式连接；无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第27页共35页当模块处于命令响应工作模式时能执行下述所有AT命令，用户可向模块发送各种AT指令，为模块设定控制参数或发布控制命令。通过控制模块外部引脚输入电平，可以实现模块工作状态的动态转换。串口模块用到的引脚定义1、PIO8连接LED，指示工作状态，上电后闪烁，不同的状态闪烁的间隔不同。2、PIO9连接LED，指示连接成功，若蓝牙串口匹配连接成功后，LED长亮。3、PIO11模块状态切换脚，高电平AT命令响应工作状态，低电平或悬空蓝牙常规工作状态。4、模块上带有复位电路，重新上电就完成复位。设置为主模块的步骤1、PIO11置高。2、上电，进入AT命令响应状态。3、超级终端或其他串口工具，设置波特率38400，数据位8位，停止位1位，无校验位，无流控制。4、串口发送字符“ATROLE1RN”，成功返回“OKRN”，其中RN为回车换行。5、PIO置低，重新上电，模块为主模块，自动搜索从模块，建立连接。在下图51所示的软件中，按照上述的步骤，配置蓝牙模块，实现模块的初始设置。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第28页共35页图51蓝牙设置初始界面52硬件调试蓝牙模块的主从设置和配对设置及使用1通过串口和开发板，连接HC05蓝牙通信模块的25号引脚（VCC,GND,TXD,RXD）。进行这一步骤时，我们犯了低级错误，没有安装开发板的驱动程序，其次也要注意引脚的连接，保证正确。2使用两台电脑和开发板通过步骤1，使其分别连接上HC05蓝牙通信模块。两个模块的指示灯不停闪烁，说明模块还需要配置。打开下图的工程1软件，根据下图中的指示，一步步去配对。进行这一步时我们需要选择正确的波特率，否则会出现，无法找到端口的现象。按下复位键，点击获取模块信息，得到模块的基本参数信息。如图（52,53,54）图52调试软件图标无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第29页共35页图53调试工具包图54调试步骤3按照工具包中的设置说明，进行主从设置和配对设置。如下图（55,56）是，主从设置和配对设置成功的范例。根据任务的要求，可以更改设备号，密码，主从角色和波特率。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第30页共35页图55主角色界面图56从角色界面4配对设置成功后模块配对成功，此时STA双闪（一次闪2下，2秒闪一次）。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第31页共35页第六章执行器模块介绍61振动马达模块振动马达是属于直流有刷电机，马达轴上面有一个偏心轮，当马达转动的时候，偏心轮的圆心质点不在电机的转心上，使得马达处于不断的失去平衡状态，由于惯性作用引起震动振动马达的主要特性永磁性空心直流马达，尺寸小重量轻，旋转一周的过程比较有规律，噪音比较低它的功耗比较的小，震动感比较强烈结构简单可靠性强。响应的时间比较长。图38振动马达原理图通过上图我们看出振动马达由2个电阻一个即插即用的三极管等元器件组成。振动马达控制3引脚（A7，GND，VCC）在这CS系统中当我们射出子弹时振动马达会产生振动相应振动反应让我们可以察觉到。62振动马达程序/TIM2_SETCOMPARE1490无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第32页共35页GPIO_SETBITSGPIOA,GPIO_PIN_7PA7引脚高电平GPIO_RESETBITSGPIOA,GPIO_PIN_7PA7引脚低电平63扬声器模块扬声器的简介扬声器在音响设备中是一个最薄弱的器件，而对于音响效果而言，它又是一个最重要的部件。扬声器的种类繁多，而且价格相差很大。音频电能通过静电效应（带电体移近绝缘导体时，导体因感应而带电的现象。聚合物所带的电荷可改变小分子反应物在高分子线团中的局域浓度，从而影响其反应活性。），使其纸盆或膜片振动并与周围的空气产生共振（共鸣）而发出声音。扬声器在整块系统起着喇叭的作用当枪
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