红外射击游戏枪的发射与接收电路设计:单稳态定时、限弹计数与音频译码

2017-08-18 82 0

本文介绍一款趣味红外射击游戏枪电路,发射电路装在玩具手枪或冲锋枪内,接收电路装在靶上。电路简单、构思新颖、制作方便,可用于娱乐场所的打靶游戏或家庭电子玩具。设计针对现代枪械的特点和射击游戏的具体要求做了专门考虑,与以往的红外枪游戏电路相比具有以下优点:一是仿真性好、射击逼真,扣动扳机时会产生“啪”的击发声,同时枪口闪光,若射中靶心,靶会产生数秒钟的闪光和音乐报靶声;二是可以限定子弹发数,通过发射电路中微型 DIP 开关的断、合限制允许击发的次数;三是抗干扰性能好,采用频率译码技术,只接收发射电路发出的特定频率信号,日光、灯光等干扰信号一律拒收。

一、发射电路

发射电路如图 1 所示。IC1-1、IC1-2 组成正沿触发单稳态定时器,定时时间约 0.5 s(t ≈ 0.7 R3 C3)。扣动扳机 S1 时,IC1-1 的①脚输入高电平,③脚输出低电平;由于电容器 C3 两端的电压不能突变,电源经 R3 给 C3 充电。C3 刚开始充电时 IC1-2 的⑤、⑥脚为低电平,④脚输出高电平;0.5 s 后充电结束,IC1-2 的④脚翻转回低电平,完成一次击发控制过程。

红外射击游戏枪的发射与接收电路设计:单稳态定时、限弹计数与音频译码

图 1 发射电路

单稳态定时器的作用有两个:一是扣动扳机 S1 时,从 IC1-1 的③脚取出负脉冲作为 IC3 的允许射击计数信号;二是从 IC1-2 的④脚取出正脉冲,加至与非门 IC2-1 的①脚。允许射击次数由微型集成开关 S2(DIP-10)设定,例如每个射击者只有 3 发子弹,可将 IC3 的 Y0~Y3 外接开关断开、Y4~Y9 外接开关闭合。此时闭合电源开关 S3,复位电路 R2、C2 为 IC3 的清零端加一清零脉冲,使 Y0 = 1(高电平)、Y1~Y9 = 0(低电平)。

第 1 次扣动扳机 S1 射击时,IC3 的(13)脚被负脉冲触发计数,其 Y1 = 1;由于外置开关是断开的,Y1 对外电路无作用。经 R4 下拉并由 IC1-3 反相后,IC2-1 的⑦脚为 1,而在 0.5 s 暂稳态定时时间内 IC2-1 的①脚也为 1,根据与非门逻辑关系 Y = ¬(A·B),其③脚输出 0,IC1-4 的(11)脚为 1,由 IC2-2、IC2-3 组成的振荡器被选通,产生约 970 Hz(f ≈ 1/(2.2 R6 C4))的振荡信号,经 VT2、VT3 驱动红外发射管 LED3 向外发射射击信号;同时经 IC2-4 反相驱动压电蜂鸣器 BL1(HTD27-A)发出“啪”的一声;与此同时 VT1 导通,安装在枪口附近的红色发光管 LED1、LED2 闪亮一下。

同理,由于 IC3 的 Y2、Y3 外接开关也是断开的,第 2、3 次扣动扳机 S1 时也会产生与第 1 次相同的射击效果。3 枪过后,第 4 次扣动扳机时 IC3 的 Y4 = 1,由于其外接开关是闭合的,IC1-3 的⑧、⑨脚经导通的二极管 VD5 获得高电平,IC2-1 的②脚为 0;虽然在 0.5 s 定时时间内 IC2-1 的①脚为 1,但其③脚输出 1,IC1-4 的(11)脚为 0,LED1、LED2、LED3、BL1 均不工作,即此次射击无效。同理,由于 IC3 的 Y4~Y9 外接开关也是闭合的,此后继续扣动扳机射击仍然无效,从而实现了子弹发数的限制。

二、接收电路

接收电路安装在靶上,如图 2 所示。

红外射击游戏枪的发射与接收电路设计:单稳态定时、限弹计数与音频译码

图 2 接收电路

IC4 是译码器 LM567,内部包含正交相位检波器、锁相环和放大器等。C5 为输出滤波电容,C7 为低通滤波电容,R13 为输出上拉负载电阻,RP、C8 决定接收译码频率(f ≈ 1/(1.1 RP C8))。红外接收管 VT4 把接收到的光射击信号转换成电信号(970 Hz),经 C9 输入到 IC5 的②脚。IC5 为双极型单时基电路,接成单稳态触发器,其③脚输出电流很大(可达 200 mA),因此可直接为频闪发光管 LED4~LED6 和音乐三极管 IC6(VT66A)供电。

若光枪发射的信号频率与 RP、C8 设定的接收译码频率相符,IC4 的⑧脚跳变为低电平,IC5 的②脚被触发进入暂稳态,③脚输出高电平,使 LED4~LED6 频闪发光,表示中靶;同时 IC6 输出音乐信号,经 VT5 驱动扬声器(8 Ω/0.5 W)BL2 发出响亮的音乐报靶声。声、光报靶时间由 IC5 的暂稳态时间(t ≈ 1.1 R14 C10)决定。

三、安装与调试

发射和接收电路的印制板设计较简单,尺寸可按实际配用的玩具枪和靶确定。全部元件安装完毕并检查无误后即可进行调试:接通电源,将红外枪对准靶心扣动扳机,调整 RP 使 IC4 的⑧脚输出低电平;然后不断拉远射击距离,微调 RP 使射程最远即可,一般可达 5 m 以上。

相关文章

压敏电阻的参数、特性与应用
基于 STC12C 与 SIM300 的智能家电防盗系统电路设计
基于 nRF24L01 与 DHT11 的无线温湿度测试系统电路设计
电冰箱电子温控器的原理与半自动除霜电路
基于 586-Engine 的无人机飞行控制器电路设计
三极管开关电路的改进接法:加速电容、图腾柱与驱动电路

发布评论