基于 OpenHarmony 的智能电磁炮

 

 

本项目由宁德师范学院吴政杰、许梓阳、叶启彬同学完成，作品获得福建省首届开源鸿蒙开发者大赛一等奖，感谢杨烈君老师倾情供稿！

 

 

1、项目背景

 

20世纪70年代以后，世界各国的军事部门和武器专家发现并研究了以电子载体技术为特征的新型武器。到本世纪初，这些研究进展得非常迅速。电磁大炮是将电能以一定方式转换为电磁能，并利用电磁力将弹丸射出，从而获得超高速。比起传统武器，电磁炮可以明显地提高射击速度和射程距离。

 

在国内外，已经开始了这方面的人才培养，特别是在各种重大创新比赛中，比如电子设计竞赛、智能汽车竞赛和大创项目等都能很好地培养大学生对于微电子硬件和微电脑软件的兴趣，强化微电子硬件和微电脑软件的相关知识。此项技术被越来越多的人‍使用，覆盖领域广泛，传播速度迅速。微电子硬件和微机软件在电磁系统中的应用，可以完美地实现电磁武器的智能化和小尺寸化，成为一种智能化的个体武器概念。

 

2、项目简介

 

2.1  项目描述

项目主要使用***RK2206搭载OpenHarmony操作系统实现舵机云台、激光测距、电磁炮发射、按键屏幕交互等功能。

 

2.2  功能说明

系统底层采用两个舵机，下舵机为水平横轴运动，上舵机为垂直竖轴运动，电磁炮口架设在上舵机，激光模块架设在电磁炮口之上，电磁炮口，激光和平台支撑板使用铜柱进行有效固定，形成牢固的、分工明确的上中下层结构。主控和升压板隔离电路主要由UC3843BN、KTLP250、继电器以及耐压值为500V/1000uF的充能电容组成的升压电路板以来控制电磁炮击发的距离和力道，并做了电压隔离，避免主控受到高压环境之下的影响而损坏。

 

2.3  系统功能模块划分

系统主要分为五个模块：激光测距模块、显示模块、舵机云台模块、充能模块。

 

2.3  项目展示

 

智能电磁炮模型实物

 

按键交互屏

 

TW10S激光模块

 

电磁炮云台

 

电磁炮管

 

   

3、硬件方案

 

3.1  硬件总体框架

 

 

3.2  主控芯片

 

 

小凌派

系统小凌派RK2206 OpenHarmony开发板，主控为瑞芯微RK2206芯片，200MHz主频，RAM 256KB、ROM16KB、PSRAM 8M、FLASH 8M。板载NFC Tag芯片及天线，可实现OpenHarmony“碰一碰”功能。支持 IEEE 802.11b/g/n 制式，AP 模式。USB 2.0 、SDcard /SPI/I2C 接口、麦克风接口、E53 接口（包含 UART、 I2C、ADC、DAC、PWM、5 个 GPIO）。一根TypeC USB线，即可实现供电、下载等功能。一根TypeC USB线，可支持串口调试功能。

 

3.3  TW10S激光测距模块

TW10S激光测距模块北斗模块采用3.3V-5V电源供电，支持串口通信，可以与小凌派直接使用串口通信。

 

 

3.4  TFT显示屏

显示屏采用2.4寸TFT液晶，支持5V或者3.3V供电，通信协议采用spi协议。   

 

 

3.5  舵机

舵机采用MG955舵机，支持5V或者3.3V供电。使用小凌派的PWM进行驱动。

 

 

3.6  UC3848充能电路

充能模块通过一个UC3843芯片控制BOOST升压电路实现。考虑到电感电流纹波等因素，BOOST电路选择了1.5mA的电感。开关管选择的是IERP460，这是一款500V/20A的MOSFET。在充能电路中，可以通过在端口加入PWM控制，调节UC3843芯片的VFB引脚的电压，从而调节UC3843的控制信号，控制BOOST升压电路的输出。

 

 

3.7  电磁炮部分

我们采用的是外径8mm，内径7.4mm长150mm的不锈钢炮管，线圈采用铜材质线。最后将铜线两端引出，刮花外层后露出内部铜线后，将此两端焊接在升压板输出端引出的耐高压线上，焊接完成后进行万用表蜂鸣档的测试，两端均有连通即可。

 

 

 

4、 软件方案

 

4.1  电磁炮充能功能设计

通过控制PWM的输出占空比对电磁炮进行充能。

 

 

4.2  舵机云台控制

使用PWM控制舵机云台。

 

 

4.3  发射程序

 

 

 

 

5、项目总结和展望

 

本项目设计硬件选用小凌派开发板搭载瑞芯微低功耗、高集成的无线局域网处理器RK2206，搭载OpenHarmony操作系统，开发了一块智能电磁炮设备。通过模型演示充分体现项目的实用性。在以上的实验中，我们所选取的材料简单，容易购买并且经济实惠。可以达到本次比赛的目的，实现了优化作用也起到了学习的作用。后续可通过加入远程控制和视频，来达到打击目标后计分奖励功能；可以添加更加灵敏的视觉识别模块来加强识别的速度和能力，还有使用SIFT等算法提高识别物体的正确率，提高打击的命中率。相信在不断完善的情况下，可以实现一个完美的智能电磁炮。

 

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原文标题：基于 OpenHarmony 的智能电磁炮

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