基于STC12系列单片机的多功能无线防暴弹的设计与实现

李 博 李炜贤 陈泓斌 尹文刚

武警警官学院 四川 成都 610000

引言

群体性事件发生时，暴乱分子混在人群中，处置情况复杂，该防暴弹在减少不必要的伤亡基础上，能做到有效制止和驱散暴骚乱人群。本设计通过噪声、强光、烟雾催泪等效果的实现，在根本上解决误伤误炸等现象的发生，是用于防止和控制社会暴乱事件的专用武器。

1 系统整体方案设计

本设计由STC12C5 A60S2单片机作为主控芯片，单片机产生触发信号给语音录放模块，实现录制完成的声音的播放；声音报警电路和强光驱动电路与单片机结合，由单片机控制信号的发出；蓝牙模块也是利用串口通讯模式与单片机进行通讯，其与单片机的串口连接；单片机与电机连接，控制烟雾生成器的阀门，控制产生烟雾，模拟催泪弹的效果。系统框图如图1所示：

图1 系统框图

2 系统硬件电路设计

2.1 最小系统电路设计 本设计选择STC12C5 A60S2单片机作为主控，该单片机具有成本低、速度快且实用性强的特点，最小系统包括电源、晶振电路、复位电路。

2.2 语音录音模块电路设计(ISD1820) 本设计采用ISD1820芯片来控制语音的录制及播放。ISD1820这款芯片较简单易学，在其外围做好电路，很容易实现它所拥有的功能，这种芯片的选取是现有的几款语音芯片中比较合适学生制作电子产品中是普遍和常见的。正常工作时，语音模块被提供5 V电压，用键盘控制语音的录制，同时还能测试语音录制是否成功，本芯片只要接收到核心控制系统给出的触发信号，就可以播放出来使用者录制的语音。语音系统原理图如图2所示：

图2 语音系统原理图

2.3 无线遥控电路设计 本文使用JTT－433－UDIp m201窄带低功耗无线模块，与主机，手机，PDA，PSP等配对使用，该模块支持很宽的范围的波特率：4800－1382400，模块是5 V或3.3 V兼容单片上系统。具有主从一体，指令切换，带配对状态输出等特点，最远通信距离可以达到10米，可以使用3.3伏或5伏电源供电，模块共有6个间距2.54 mm的排针，排针作为外接引脚，通过这些引脚可以与微控制器或其他模块链接。当链接微控制器时只需要接入电源与串口的读写引脚，即模块串口输入引脚链接到微控制器的发送引脚，模块发送引脚链接到微控制器的读引脚。

2.4 声光报警电路设计 本部分的电路包括强光驱动电路和蜂鸣器声音驱动电路。强光驱动电路由3 W的LED灯珠和三极管二级驱动构成；具有耀眼和刺眼的作用，起到瞬间致盲的效果。蜂鸣器声音驱动电路由三极管驱动无源蜂鸣器构成，在功能上具有吓退暴徒的作用，对暴徒的心理产生一定的恐吓。

3 系统软件设计

本设计包括发射部分和接收部分，发射部分包括蓝牙和按键选择模块。在系统上电后，先初始化各个变量、串口，然后进入到等待接收无线信号的触发程序，当接收到无线信号时，接收端启动相应模块与设备；发射端的按键分别对应接收端各个模块电路的信号控制。系统软件流程图如图5所示：

图5 系统软件设计流程图

4 结论

本设计实现了预期的目标要求，完成了既定的功能，包括蓝牙模块主从机配对实现数据的交换、语音录放的正常使用、烟雾信号的释放、声音报警与强光耀眼的设计等。本设计在实战演练中操作简单、使用方便，同时对暴徒的驱赶和恐吓具有一定的实用性。