保松韌 譚堯 吳洪銳

摘要：400米障礙訓(xùn)練是武警部隊軍事訓(xùn)練考核的重要內(nèi)容之一，是提高武警部隊單兵戰(zhàn)斗力的重要途徑。鑒于現(xiàn)有400米障礙考核存在的短板和不足，本設(shè)計以電子技術(shù)的相關(guān)理論和技術(shù)知識為基礎(chǔ)，設(shè)計并開發(fā)了一套基于STC89C52單片機(jī)的400米障礙考核系統(tǒng)，有助于部隊在該考核科目上規(guī)范考核標(biāo)準(zhǔn)，提高考核的自動化水平和考核效率，進(jìn)一步降低對人力物力的消耗，做到部隊的整齊劃一，推進(jìn)部隊正規(guī)劃建設(shè)。

關(guān)鍵詞：400米障礙;訓(xùn)練考核;電子考核系統(tǒng)：STC89C52單片機(jī)

目前，全軍大抓軍事訓(xùn)練，貫徹落實習(xí)主席強化備戰(zhàn)打仗的鮮明導(dǎo)向，強調(diào)部隊講練向?qū)崙?zhàn)化，正規(guī)化靠攏。隨著電子信息技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，部隊信息化程度越來越高，然而在很多軍事科目考核方面，比如400米障礙的考核，部隊仍沒有出現(xiàn)針對該項目的電子考核系統(tǒng)。以此為出發(fā)點，思考部隊進(jìn)行400米障礙軍事考核時，普遍采用考官監(jiān)督和人為卡表計時的方式，不能對出現(xiàn)的不規(guī)范動作做出準(zhǔn)確的判斷，容易導(dǎo)致漏判、誤判。從而，研究一種能實現(xiàn)快速準(zhǔn)確的判定障礙通過標(biāo)準(zhǔn)的400米障礙電子考核系統(tǒng)，實現(xiàn)對考核標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格把關(guān)顯得尤為必要。

1.系統(tǒng)設(shè)計方案

本設(shè)計主要是選取了五步樁、深坑、矮墻以及高墻四個障礙，模擬全程400米障礙考核。針對每個障礙的特殊性，對五步樁采用微動開關(guān)來實現(xiàn)動作的監(jiān)控，對深坑、矮墻以及高墻采用光敏傳感器來實現(xiàn)被測人員的動作監(jiān)控，對考核過程中的違規(guī)動作進(jìn)行語音報警，并對計時成績進(jìn)行顯示，實現(xiàn)系統(tǒng)功能。設(shè)計時，將系統(tǒng)劃分為單片機(jī)主控模塊、按鍵模塊、違規(guī)檢測模塊、顯示模塊和語音報警模塊五個模塊。其中單片機(jī)主控模塊負(fù)責(zé)控制協(xié)調(diào);按鍵模塊負(fù)責(zé)控制考核的開始和系統(tǒng)初始化;違規(guī)檢測模塊負(fù)責(zé)檢測參考人員在考核過程中有無違規(guī)現(xiàn)象;顯示模塊負(fù)責(zé)顯示本次考核的成績數(shù)據(jù);語音報警模塊負(fù)責(zé)在參考人員考核違規(guī)時發(fā)出報警提示違規(guī)，考核終止。

2.系統(tǒng)硬件的設(shè)計

（1）單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計

對STC89C52單片機(jī)來說，最小系統(tǒng)就是為其連接一個合適的時鐘電路和一個復(fù)位電路，保證其能夠正常運行工作的系統(tǒng)。STC89C52單片機(jī)是宏晶公司生產(chǎn)的一款微控制器，它具有低功耗、高性能的特點，非常適用于本設(shè)計這類低功耗控制應(yīng)用系統(tǒng)。STC59C52單片機(jī)共有40個引腳，RST位復(fù)位引腳，P3.0為RXD用于接受數(shù)據(jù)，P3.1為TXD用于發(fā)送數(shù)據(jù)，XTAL1和XTAL2為單片機(jī)接時鐘電路部分，晶振接到這兩個引腳。VCC代表單片機(jī)接電部分，GND代表單片機(jī)接地部分。

（2）按鍵電路設(shè)計

本設(shè)計中采用IO口直接檢測單個按鍵的方法實現(xiàn)按鍵功能，具體電路設(shè)計為P0.0-P0.3各連接一個上拉電阻和一個按鍵，完成按鍵電路設(shè)計。

（3）語音報警模塊電路設(shè)計

本次設(shè)計的語音采用的是ISD1820語音模塊來實現(xiàn)必要的語音提示。該模塊在本設(shè)計中主要由單片機(jī)控制完成十秒內(nèi)的語音錄放功能。在本設(shè)計中，語音報警模塊使用排針連接5v電源，由單片機(jī)控制錄音的播放;其中REC、PLAYE和PLAYL口連接按鍵，由REC鍵控制錄音，PLAYE和PLAYL鍵分別控制觸發(fā)式和點動式錄音播放模式;SP+和SP-口為輸出口，連接喇叭;MIC口為話筒輸入，MICREF口為話筒參考，AGC口為自動增益控制，這三個口連接話筒，控制話筒輸入;RECLED口為接受指令口，接受單片機(jī)指令觸發(fā)錄音播放。

（4）對感光管監(jiān)測電路設(shè)計

本次設(shè)計的對感光管檢測電路主要是通過運放以及光感對管來實現(xiàn)。運放采用的是普通的運算放大器LM358。對感光管設(shè)計了兩級，第一級是用來檢測外部輸入信號，采用電壓跟隨器來實現(xiàn)電壓的跟隨，第二級采用比較器來實現(xiàn)對信號的波形整形。

（5）顯示電路設(shè)計

本設(shè)計選用的LCD1602液晶顯示模塊是繪晶科技公司生產(chǎn)的一款以HD44780為主控芯片的字符型液晶顯示器，它具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富的優(yōu)點，常用在本設(shè)計這類低功耗系統(tǒng)中。LCD1602模塊主要有讀、寫兩種工作狀態(tài)，由RS、RW、E這三個引腳信號控制，讀狀態(tài)時，RW=1，E=高脈沖，若RS=0則輸出字符，若RS=1則輸出數(shù)字;寫狀態(tài)時，RW=O，E=高脈沖，若RS=0則為寫命令模式，若RS=1則為寫數(shù)據(jù)模式。

3.系統(tǒng)軟件的設(shè)計

本設(shè)計系統(tǒng)整體程序從對需要的I/O口定義開始，初始化液晶屏，按下按鍵則觸發(fā)開始考核。檢測到開始考核信號后單片機(jī)開始計時并在液晶屏實時顯示，光感對管和微動開關(guān)傳感器主要監(jiān)測考核人員第二階段和第三階段是否違規(guī)，第一階段和第四階段為空跑考核，不存在違規(guī)行為，只記錄該階段考核所用時間，如果單片機(jī)判定為參考人員違規(guī)，則終止計時，考核不合格并使語音模塊報警，提醒參考人員考核違規(guī)。若未發(fā)生違規(guī)行為，當(dāng)參考人員最后一次通過起點后，單片機(jī)終止計時，并顯示各階段考核用時和全程考核用時，作為參訓(xùn)或參考人員以后的訓(xùn)練依據(jù)，本次訓(xùn)練考核完畢。

4.系統(tǒng)的制作和綜合調(diào)試

（1）硬件調(diào)試

完成硬件電路連接后，首先檢查各端口是否連接正確，連接是否牢靠;其次，使用萬用表檢查電路中是否短路或開路、電源地線是否連接、焊接是否牢固、有無虛焊等;最后，插入芯片時，按照引腳標(biāo)號和接口標(biāo)號對應(yīng)好，防止芯片損壞。

（2）軟件的調(diào)試

程序采用Keil uVision4進(jìn)行代碼編譯，對匯編出現(xiàn)的錯誤進(jìn)行檢查，不斷排除錯誤，最后匯編完成，程序代碼正確，沒有錯誤和警告。

5.結(jié)束語

此次400米障礙電子考核系統(tǒng)的設(shè)計基本達(dá)到了預(yù)期的效果，能夠通過設(shè)計出來的系統(tǒng)完成挑選的四道障礙的考核功能。為部隊信息化建設(shè)加一份力，也夠給后續(xù)的研究提供一定的參考價值。