基于STC12系列單片機的多功能無線防暴彈的設計與實現

李 博 李煒賢 陳泓斌 尹文剛

武警警官學院 四川 成都 610000

引言

群體性事件發生時，暴亂分子混在人群中，處置情況復雜，該防暴彈在減少不必要的傷亡基礎上，能做到有效制止和驅散暴騷亂人群。本設計通過噪聲、強光、煙霧催淚等效果的實現，在根本上解決誤傷誤炸等現象的發生，是用于防止和控制社會暴亂事件的專用武器。

1 系統整體方案設計

本設計由STC12C5 A60S2單片機作為主控芯片，單片機產生觸發信號給語音錄放模塊，實現錄制完成的聲音的播放；聲音報警電路和強光驅動電路與單片機結合，由單片機控制信號的發出；藍牙模塊也是利用串口通訊模式與單片機進行通訊，其與單片機的串口連接；單片機與電機連接，控制煙霧生成器的閥門，控制產生煙霧，模擬催淚彈的效果。系統框圖如圖1所示：

圖1 系統框圖

2 系統硬件電路設計

2.1 最小系統電路設計 本設計選擇STC12C5 A60S2單片機作為主控，該單片機具有成本低、速度快且實用性強的特點，最小系統包括電源、晶振電路、復位電路。

2.2 語音錄音模塊電路設計(ISD1820) 本設計采用ISD1820芯片來控制語音的錄制及播放。ISD1820這款芯片較簡單易學，在其外圍做好電路，很容易實現它所擁有的功能，這種芯片的選取是現有的幾款語音芯片中比較合適學生制作電子產品中是普遍和常見的。正常工作時，語音模塊被提供5 V電壓，用鍵盤控制語音的錄制，同時還能測試語音錄制是否成功，本芯片只要接收到核心控制系統給出的觸發信號，就可以播放出來使用者錄制的語音。語音系統原理圖如圖2所示：

圖2 語音系統原理圖

2.3 無線遙控電路設計 本文使用JTT－433－UDIp m201窄帶低功耗無線模塊，與主機，手機，PDA，PSP等配對使用，該模塊支持很寬的范圍的波特率：4800－1382400，模塊是5 V或3.3 V兼容單片上系統。具有主從一體，指令切換，帶配對狀態輸出等特點，最遠通信距離可以達到10米，可以使用3.3伏或5伏電源供電，模塊共有6個間距2.54 mm的排針，排針作為外接引腳，通過這些引腳可以與微控制器或其他模塊鏈接。當鏈接微控制器時只需要接入電源與串口的讀寫引腳，即模塊串口輸入引腳鏈接到微控制器的發送引腳，模塊發送引腳鏈接到微控制器的讀引腳。

2.4 聲光報警電路設計 本部分的電路包括強光驅動電路和蜂鳴器聲音驅動電路。強光驅動電路由3 W的LED燈珠和三極管二級驅動構成；具有耀眼和刺眼的作用，起到瞬間致盲的效果。蜂鳴器聲音驅動電路由三極管驅動無源蜂鳴器構成，在功能上具有嚇退暴徒的作用，對暴徒的心理產生一定的恐嚇。

3 系統軟件設計

本設計包括發射部分和接收部分，發射部分包括藍牙和按鍵選擇模塊。在系統上電后，先初始化各個變量、串口，然后進入到等待接收無線信號的觸發程序，當接收到無線信號時，接收端啟動相應模塊與設備；發射端的按鍵分別對應接收端各個模塊電路的信號控制。系統軟件流程圖如圖5所示：

圖5 系統軟件設計流程圖

4 結論

本設計實現了預期的目標要求，完成了既定的功能，包括藍牙模塊主從機配對實現數據的交換、語音錄放的正常使用、煙霧信號的釋放、聲音報警與強光耀眼的設計等。本設計在實戰演練中操作簡單、使用方便，同時對暴徒的驅趕和恐嚇具有一定的實用性。