夜间红外靶标设计与研究

摘要

随着夜间作战装备的革新，夜间作战的样式也发生了很大改变，夜战由过去的辅助作战样式上升为重要的作战样式。拥有优势装备的一方通过昼夜无间隔作战，取得优势。现代夜战已不再仅仅是一次战斗的战术手段，随着军队夜间打击能力和机动性的提高，战役乃至战争的重要阶段均可在夜间进行。
　　夜间作战的重要性越来越突出，各大主要军事强国都改进自身夜间训练大纲，我国也有明确的夜间训练大纲。但是由于缺乏专门的夜间训练装备，导致安装设备复杂，效果不明显，使参加夜间训练的指战员积极性不高，训练效果较差。本文设计了一套模拟单兵红外状态的夜间靶标系统，用于在夜间模拟单兵产生的红外线，方便进行夜间训练或者红外夜视装备的测试。同时，为了更好地模拟战场环境，本文设计扩展模块用于模拟战场环境的声音和灯光效果，扩展模块还可以录制现场环境的声音，根据用户需求和硬件系统，还可以添加别的辅助功能，如可以存储击中靶标的数据。
　　本文主要分为上位机和下位机，上位机对下位机进行控制，并且监控对红外靶标的控制情况，下位机分为红外产生模块和扩展模块。本文分别设计和制作两个模块的电路板，主控芯片都为STM32，上位机通过无线模块或者串口与其通讯。红外产生模块采集环境温度和靶面温度，根据靶面温度与设定温度的差值控制加热，当差值较小时，进行PID控制。驱动电路首先使用光耦合器进行电气隔离，然后使用定时器555搭建的施密特触发器进行整形，最后控制MOS。扩展模块主要工作为对声音文件的读取和存储，以及声音的播放和录制。存储模块包括U盘和SPI FLASH，由于U盘自身复杂，本文采用U盘管理芯片CH376，直接在文件级处理数据。声音模块考虑到性价比以及实际的需求采用专门的音频解码编码芯片VS1053，而不是使用通用控制器进行解码编码。
　　最后，对系统进行功能测试，上下位机可以正常通讯，靶面温度经过控制可以稳定在设定温度附近，扩展模块也可以从U盘准确地读取文件，较清晰地播放，并且能够完成录音功能，激光器也可以正常使用。

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题的背景及意义

1．2 红外靶标的国内外发展现状

1．3 本文的主要研究内容

1．3．1 红外产生模块的设计方案

1．3．2 扩展模块的设计方案

1．4 本文的章节安排

第二章 红外产生模块设计

2．1 靶面制作

2．2 硬件电路设计

2．2．1 电源模块

2．2．2 控制器模块

2．2．3 加热器驱动模块

2．2．4 通讯模块

2．3 红外产生软件设计

2．3．1 软件开发平台

2．3．2 红外产生控制主流程

2．3．3 红外产生流程

2．3．4 温度采集模块

2．3．5 PID控制模块

2．3．6 PWM输出

第三章 扩展模块设计

3．1 硬件电路设计

3．1．1 电源和微控制器模块

3．1．2 存储模块

3．1．3 激光器驱动

3．1．4 声音模块

3．2 扩展模块的软件设计

3．2．1 存储模块读写

3．2．2 战场声音环境的模拟

3．2．3 战场声音获取

第四章 系统运行和测试

4．1 上位机软件设计

4．2 红外产生模块的测试

4．3 扩展模块的测试

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢