我想设计一套校运动会径赛用的终点计时器

发布网友 发布时间：2022-04-21 08:01

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热心网友 时间：2023-09-13 08:07

田径比赛中，传统的计时方法罡由多名计时员看到发令*的烟雾后“同时”开始计时。运动品冲过终点时停止汁时。由于不同人的反应时间不一样，删 } 给计时带来了较人的误茔。在课外技术设计实践中，笔者辅导学生役计和制作了一款适合学校使用的田径比赛电子计时器，它可同时记录 10 路成绩，且计时精度和公平性较之传统的计时方法有很大的提高。通过测试和我校 2008 年春季学校运动会的实际使用，发现效果很好，现介绍给大家。 一、电子计时器的电路组成 图 1 是电子计时器的组成框图，它由激光发射电路、激光接收电路、计数电路、控制锁定电路、计时与显示电路、 100Hz 时钟电路及电源电路等几部分组成。图 2 是激光发射电路原理图，图 3 是电子计时器核心部分电路原理图。 二、电路工作原理 1. 激光发射电路激光发射电路很简单．就是由激光二极管 ( 取自玩具激光笔 ) 和三极管 ( β为 100 左右 ) 等组成的简单驱动电路。调节 47k Ω电位器使激光二极管正常发光。激光二极管发出的红色激光经透镜聚焦后，变成一束极细的光线，它就相当于冲刺用细绳。 2 ．计时电路它是整个电路的核心，其计时部分采用计数、译码、驱动、 UED 数码显示于一体的 CL102 集成电路。接通电源开关 K 后，电路自动清零，包括 CD4017 ，各路均显示 0000 ． 00( 共 10 路 ) ，同时由 NE555 等组成的时钟电路，产生 100Hz 的计时脉冲信号，计时电路处于计时等待状态。当看到发令抢发出的烟雾后，迅速将 K1 拨到 1 、 2 挡，因为此时 CD4017 只有 YO 端输出高电平，其他各路均输出低电平，与 CD4017 各计数输出端相连的可控硅均处于截止状态，故各计时单元中的 CL102 的 LE 端均处于低电平。所以加到各 CL102 CP 端的时钟信号有效。此时． 100Hz 的时钟信号同时加到各计时单元开始计时。当第一个运动员冲过终点因身体挡住激光束时，光敏二极管呈高阻抗， BG1 截止，其集电极输出一个高电平脉冲，该脉冲信号加到 CD 4017 的计数输入端， Y1 输出高电平，与其相连的可控硅导通并一直保持，其阴极上的电阻两端产生 5V 左右的高电平。该 5V 电平加到第一个计时单元的 LE 端上．于是第一个计时单元停止计时并锁定这路成绩，其他计时单元继续计时。当第二个运动员冲过终点时，同样有一个高电平脉冲 加 到 CD4017 的 CP 端上。 CD4017 的 Y2 输出高电平，与之相连的可控硅导通并保持，其阴极上的电阻两端产生 5V 左右的高电平，该 5V 电平加到第二个计时单元的 LE2 端上，于是第二个计时单元停止计时并锁定这路成绩，其他计时单元继续计时…当第十个运动员冲过终点时， CD4017 得到第十个计数脉冲，其进位端输出一个进位脉冲，用这个进位脉冲控制第十个计时单元，同理第十路停止计时并锁定该路成绩。由于该电子计时器的所有计时单元都是同时开始计时的，各路计时的终止是由电路自动完成的，消除了人为因素的影响．这样就提高了计时的准确性和公正性。 要进行下一次计时，只要将时钟信号断开即将 K1 拨到 2 、 3 挡．同时将电源断开一次，再次接通电源时，电路自动消除上一次成绩而再次处于计时等待状态。 如果是环形封闭跑道进行多圈赛跑，则在运动员进行最后一圈冲刺之前。将 K2 向上拨，使 CD4017 的 EN 端处于高电平，则冲刺前加到 CD4017 CP 端的计数脉冲无效，不影响计时电路的继续计时。当所有运动员均进入最后一圈目寸．将 K2 向下拨．准备依次终止各路计时的等待状态。 三、制作与调试 该电路的制作很简单。按要求将所有元器件焊好即可。下面具体谈谈有关调试问题。 1 ．激光接收电路的调试 主要是调整 BGl(B 为 100 左右）的下偏置电阻 RP2 ，保证光敏二极管在有激光照射时 BGl 饱和导通，无激光照射时截止即可。 2 ．可控硅锁定控制电路的调试调整 SCR 的阴极上的电阻，使可控硅导通后的电流略大于其维持电流，同时保证可控硅导通时阴极上有 5V 左右的直流电压。为减少电源消耗，应尽量选用维持电流小的小功率单向可控硅。 3 ．时钟电路的调试这也是整个电路调试的关键，它将直接影响到计时器的计时准确性，这就是如何保证让时钟电路产生较标准的 100t{z 脉冲信号。方法 l ：用示波器显示一个完整的 50Hz? 肯电波形．再将时钟电路的脉冲信号加到示波器上，调整时钟电路中的电位器 RP1 ，使其刚好显示两个周期的矩形脉冲，则时钟信号的频率为 100Hz 。方法 2 ：用标准频率计测其频率，调整时钟电路中的电位器使其显示 100Hz 。方法 3 ：使用标准信号发生器和示波器，让标准信号发生器输出 100Hz 矩形波．调整时钟电路中的电位器，使两者周期即频率相同。方法 4 ：在没有任何仪器的情况下，用秒表调整，具体步骤为：打开电子计时器的电源，然后同时按一卜秒表和计时器的 K3 。当秒表走 600 秒时。同时终止计时，看计时器是否显示 0600 ． 00 。若不是，则根据其快慢调整时钟电路中的电位器后再重复上述步骤。反复几次后，只要误差不是很大就可以了，因为用它计时，即使不准确，但标准是一样的，仍不失计时的公正性。 四、使用注意事项 电路组装调试好以后，即可投入实际使用。在使用中，应当将激光发射电路部分封装在一个质量相对较大的盒子中，该盒子再固定在坚实的铝质三角架上，三角架的高度为 50 — 10Ocm 左右可调，即激光发射器发出的水平激光束离地面 50 ～ 100cm 左右，保证所有运动员经过激光线时，对激光只产生一次遮挡。光敏电阻封装在内径 lOmm 左右，长 100mm 的黑色细长圆筒底部，用细长导线和插头与计时器主机相连，该圆筒同样固定在三脚架上，高度在 50 ～ 100era 左右可调。反复调整两者的高度和方向，使激光发射器发出的激光束，能刚好落在光敏二极管上，并且激光束应与终点冲刺线平行，一旦调整好就不能再动了。 值得指出的是，该计时电路为了力求简单而使用了 CL102 集成电路，故无法实现时、分、秒的分别显示，只能以秒为单位进行显示。同样为了简化电路，便于 PCB 板的设计，控制锁定部分采用了可控硅，耗电会略有增加，故电源应采用 5 节 1 号镍氢电池或铅蓄电瓶供电。

热心网友 时间：2023-09-13 08:07

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