基于气体压力传感的智能刺杀对抗护具系统

杨 程 尹文刚

武警警官学院 四川 成都 610000

引言

刺杀对抗现已成为武警部队实战化练兵必不可少的一项训练内容，但当前刺杀对抗的护具只能简单护体，组训者也只能通过耳听和目测判断对抗双方是否刺中，刺中的力度大小，这远远跟不上科技强军的时代号角。本课题以气压检测为核心技术，设计了一套基于气压传感的智能刺杀对抗护具系统。该系统使组训者和参训者不仅可以清晰明了的判断对抗双方输赢，更能精确掌握刺杀对抗过程的各项数据。

1 系统整体方案设计

该系统以STC12C5A60S2单片机为主要控制器，通过采集木枪刺中护具前后护具内气囊的气压变化程度和刺中的不同区域，分析参训者技能的熟练度；在训练过程中采集受训者的体温和心率；且通过三种方式表达各项数据：串口屏显示、语音提示和手机蓝牙查看。核心处理器采用STC12C5 A60S2单片机，外接RSCM17100KP501气压传感器模块，集成了一个惠斯通电桥传感器与调理芯片。

2 系统硬件电路设计

2.1 气压传感模块设计 系统设计中选用型号为RSCM17100KP501的气压传感器模块，模块内含差分放大、自动校准、温度补偿等电路，可直接输出一个模拟电压，MCU的ADC口读此电压后便可判断相应的压力值。其电路原理如下图2所示：

图2 气压传感器模块电路原理图

2.2 串口显示屏接口电路设计 为了更好清晰、直观的显示刺杀对抗数据采集信息，此设计选用了简单且实用的淘晶驰串口屏。此款串口屏通过上位机开发触摸屏，触摸屏里面的所有内容都可以通过上位机进行设置，包括图片、触摸屏中的按钮、文本控件和其他功能效果显示，其开发起来不仅非常简单方便，而且后期达到的效果相比之下更佳。

3 系统软件设计

系统软件采用模块化设计方法，基于Keil软件平台开发。系统上电后，初始化各个变量、串口0、串口1，然后进入到等待开始按钮的触发程序，当检测到开始按钮按下时，先采集一次心率和体温并保存起来；然后初始化体温传感器、心率传感器和气压传感器并开始检测。此时时钟电路触发，系统将进行倒计时。开始检测后当气压发生改变时，表示护具受到了攻击，系统开始计算改变前后的气压差值大小并计算其变化频率，最后将其数值转化成击打力度大小，模拟计算出受伤的程度，通过虚拟血条的方式在驱动屏幕显示、语音播报和蓝牙发送。当击打力度超出设定值或倒计时完成时计算训练消耗的能量，并测量心率，且驱动屏幕显示、语音播报和蓝牙发送总能量与心率。系统软件流程图如下图3所示：

图3 系统软件设计流程图

4 结论

此设计具有模拟实战的游戏体验感，初步实现了实战化练兵，促进官兵练兵备战的积极性的目标。此设计充分利用了气压传感器的驱动和数据采集，相关通过串口屏显示，数据清晰明了，为组训者采集训练数据提供了相关保障。此设计对未来刺杀对抗护具的改进具有一定的参考意义。