信號檢測整形電路與雷光觸發定時器及其自動計時跑道的製作方法

2023-05-11 14:34:56

專利名稱：信號檢測整形電路與雷光觸發定時器及其自動計時跑道的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及信號檢測整形電路與雷光觸發定時器及其自動計時跑道，屬於非 電量測量、自動控制與電子設備領域。
背景技術：
等距離速度比賽的時間測量通常有手動秒表計時、電子攝像計時、機械門控電子 計時等方式。
手動秒表計時精度較差，對操作人員要求較高，在環道多圈比賽時還需要同時 進行人工計圈數，數據容易出現偏差，特別在高速車模比賽時，同時計圈數與計時間 相當困難。
電子攝像計時精度高、功能強，但需要專業操作人員，設備體積大、成本昂貴、 機器的維護保養也較為麻煩。
機械門控電子計時功能較為簡單，可用於直道計時，無法用於環道多圈計時， 適合慢速的比賽項目，機械門開啟所需的推力會對比賽產生不必要的影響。 發明內容
本實用新型的目的是提供信號檢測整形電路與雷光觸發定時器及其自動計時跑道。 本實用新型的目的是通過下述技術方案實現的。
一種信號檢測整形電路根據電路接法的不同有R-S觸發器型與滯環比較器型二 種結構形式。
信號檢測整形電路由傳聲器MIC、雷射器LS11與LS12、感光器Dll與D12、 定時電路555、開關SIO、電阻R10 RB、 二極體DIO、 LED發光管D13組成。
R-S觸發器型信號檢測整形電路電阻R10與傳聲器MIC串聯後跨接在正負電 源+Vp與-Vp之間、其公共端通過二極體D10與開關S10的串聯電路接定時電路555 的Tri腳，雷射器LS11與LS12串聯後跨接在正負電源+Vp與-Vp之間、其公共端接 地，感光器Dll與電阻Rll串聯後跨接在正負電源+Vp與-Vp之間、其公共端接定 時電路555的Tri腳，電阻R12與感光器D12串聯後跨接在正負電源+Vp與-Vp之間、 其公共端接定時電路555的Thr腳。
滯環比較器型信號檢測整形電路電阻R10與傳聲器MIC串聯後跨接在正負電源+Vp與-Vp之間、其公共端通過二極體D10與開關S10的串聯電路接定時電路555 的Tri腳和Thr腳，雷射器LS11與LS12串聯後跨接在正負電源+Vp與-Vp之間、其 公共端接地，感光器Dll和D12分別與電阻R11和R12並聯後再串聯並路跨接在正 負電源+Vp與-Vp之間、其公共端接定時電路555的Tri腳和Thr腳。
信號檢測整形電路的定時電路555的VDD腳與GND腳分別接正負電源+Vp與 -Vp，定時電路555的Dis腳經電阻R13與發光管D13的串聯電路接電源+Vp，定時 電路555的OUT腳接為脈衝輸出端XP，雷射器LS11與LS12發出的光線分別對準 感光器Dll與D12。
R-S觸發器型信號檢測整形電路的電路原理圖如圖la所示，滯環比較器型信號 檢測整形電路的電路原理圖如圖lb所示。
一種簡約型雷光觸發電子定時器，簡稱簡約型雷光定時器，採用雙電源供電； 簡約型雷光定時器有一個接地端GND、 二個電源端即負電源端-Pv和正電源端+Pv， 接收起跑發令槍聲信號或起點撞線光變信號、終點撞線光變信號，並具有LED狀態 指示、LED時間顯示與計時清零功能；其特徵在於簡約型雷光定時器由穩壓電源、 信號檢測整形電路、邊沿-脈衝轉換器、線控時鐘組成，穩壓電源接外部輸入電源+Pv 和-Pv、輸出電壓穩定的電源+Vp和-Vp連接至信號檢測整形電路和邊沿-脈衝轉換器 及線控時鐘，信號檢測整形電路輸入起跑發令槍聲信號或起點撞線光變信號與終點撞 線光變信號、輸出區段單脈衝信號，邊沿-脈衝轉換器的輸入端SP與信號檢測整形電 路的輸出端XP相連、輸入區段單脈衝信號，邊沿-脈衝轉換器輸出對應輸入單脈衝 信號前後沿的雙脈衝信號即前沿脈衝信號與後沿脈衝信號，線控時鐘的輸入端YP 與邊沿-脈衝轉換器的輸出端DP相連，線控時鐘在前沿脈衝信號開始時刻啟動計時、 在後沿脈衝信號開始時刻停止計時，同時計時時間在線控時鐘的LED時間顯示窗中 顯示，需重新計時時通過清零按鈕將時間顯示窗顯示的時間清零復位。
簡約型雷光觸發電子定時器的結構框圖如圖2所示。
所述的邊沿-脈衝轉換器由電容C30、電阻R30 R32、 二極體D31 D34、電壓 比較器B3組成，四個二極體D31 D34組成單相整流橋，整流橋有二個交流輸入端、 正負二個直流輸出端，其中一個交流輸入端通過電容C30與電阻R30的串聯電路接 轉換器的輸入端SP、另一個交流輸入端接為轉換器的接地端GND,整流橋的直流負 輸出端與正輸出端分別通過電阻R31與R32接轉換器的正電源端+Vp與負電源端-Vp，比較器B3的正負輸入端分別接整流橋的直流正負輸出端，比較器B3的正負電 源端分別接為轉換器的正負電源端+Vp與-Vp，比較器B3的輸出端接為轉換器的脈 衝輸出端DP。
邊沿-脈衝轉換器的電路原理圖如圖3所示。_
所述的穩壓電源根據結構的不同有輸出電壓固定型與輸出電壓可調型二種形式， 穩壓電源有一個接地端GND、 二個電源輸入端即正電源端+Pv與負電源端-Pv、 二 個電源輸出端即正電源端+Vp與負電源端-Vp。
輸出電壓固定型穩壓電源由正三端穩壓電路、負三端穩壓電路、電容C01 C04、 二極體D01與D02組成，正三端穩壓電路與負三端穩壓電路的接地端GND接為穩壓 電源的接地端GND，正三端穩壓電路與負三端穩壓電路的輸入Vi和輸出Vo接為穩 壓電源的輸入土Pv和輸出土Vp。
輸出電壓可調型穩壓電源由正三端可調穩壓電路、負三端可調穩壓電路、電阻 R01 R04、電容C01 C04、 二極體D01與D02組成，電阻R01與R03串聯後跨接 在接地端GND與電源輸出端+Vp之間、其公共端接正三端可調穩壓電路調節端ADJ， 電阻R02與R04串聯後跨接在接地端GND與電源輸出端-Vp之間、其公共端接負三 端可調穩壓電路調節端ADJ，正三端可調穩壓電路與負三端可調穩壓電路的輸入Vi 和輸出Vo接為穩壓電源的輸入土Pv和輸出土Vp。
穩壓電源的電容C01與C02置於電源輸入端作為輸入濾波電容，電容C03與C04 置於電源輸出端作為輸出濾波電容，二極體DOl與D02分別反向接在穩壓電源的輸 入端與輸出端之間。
輸出電壓固定型穩壓電源電路原理圖如圖4a所示，輸出電壓可調型穩壓電源電 路原理圖如圖4b所示。
所述的線控時鐘為具有按鍵清零功能、並可進行線控的電子秒表，時間顯示分辨 率為10mS，六位LED七段碼顯示，最大計時與顯示時間為99分59.99秒。
一種計數型雷光觸發電子定時器，簡稱計數型雷光定時器，採用雙電源供電； 計數型雷光定時器有一個接地端GND、 二個電源端即負電源端-Pv和正電源端+Pv， 接收起跑發令槍聲信號或區段起點光變信號、區段終點光變信號，具有計數方向控制 功能、計數器復位功能、計數器置數功能、計數初值設定功能，並具有LED狀態指 示、LED時間顯示與計時清零功能、直道模式與環道模式選擇功能；其特徵在於計數型雷光定時器由穩壓電源、信號檢測整形電路、計數顯示器、邊沿-脈衝轉換器、 線控時鐘、計數初值設定撥碼開關、開關S0 S3及電阻R1與R2組成，穩壓電源接 外部輸入電源+Pv和-Pv、輸出電壓穩定的電源+Vp和-Vp連接至信號檢測整形電路 與計數顯示器及邊沿-脈衝轉換器與線控時鐘，信號檢測整形電路輸入起跑發令槍聲 信號或區段起點光變信號與區段終點光變信號、輸出區段脈衝信號，計數顯示器輸入 端CK接信號檢測整形電路的輸出端XP、輸入區段脈衝信號；單刀雙擲開關S3的常 開與常閉端分別接電源+Vp與-Vp、公共端接計數顯示器的計數方向控制端U/D，開 關Sl與電阻Rl串連後跨接在電源+Vp與-Vp之間、其公共端接計數顯示器的復位 端RST，開關S2與電阻R2串連後跨接在電源+Vp與-Vp之間、其公共端接計數顯 示器的置數端PE，含有上拉排阻的12位計數初值設定撥碼開關其上拉排阻公共端接 電源+Vp、其撥碼開關公共端接電源-Vp、 12位排阻與撥碼開關的公共端與計數顯示 器的計數初值設定輸入口 PXYZ相連接，計數顯示器自初值開始對輸入脈衝進行計數 並顯示計數值，倒計數時計數顯示器輸出自初值N開始至計數到0的區間單脈衝信 號，順計數時計數顯示器輸出自初值N開始至計數到999的區間單脈衝信號；單刀 雙擲開關SO的常開端接信號檢測整形電路的輸出端XP、常閉端接計數顯示器的輸出 端PK、公共端接邊沿-脈衝轉換器的輸入端SP，開關SO常開端接通時雷光定時器為 直道模式、開關SO常閉端接通時雷光定時器為環道模式，邊沿-脈衝轉換器輸出對應 輸入單脈衝信號前後沿的雙脈衝信號，線控時鐘的輸入端YP與邊沿-脈衝轉換器的 輸出端DP相連，線控時鐘在前沿脈衝信號開始時刻啟動計時、在後沿脈衝信號開始 時刻停止計時，同時計時時間在線控時鐘的LED時間顯示窗中顯示，需重新測量時 復位或置數計數器、而計時器則通過清零按鈕復位歸零。 計數型雷光觸發電子定時器的結構框圖如圖5所示。
所述的計數型雷光定時器的邊沿-脈衝轉換器、穩壓電源、線控時鐘與簡約型雷 光觸發電子定時器的對應單元相同。
所述的計數顯示器由脈衝計數器、解碼驅動器、脈衝周數顯示器、反向緩衝器 U21與U22組成，脈衝計數器的計數脈衝輸入端CK、計數脈衝輸出端PK、計數方 向控制端U/D、復位端RST、置數端PE、計數初值設定輸入口PXYZ即為計數顯示 器的相應埠 ，脈衝計數器的計數數值輸出口 QXYZ接解碼驅動器的BCD碼輸入口 SXYZ，解碼驅動器的七段碼輸出口TXYZ接周數顯示器的七段碼輸入口RXYZ，周數顯示器的公共端COM接正電源+Vp，計數方向控制端U/D接周數顯示器的輸入端 Pl、同時經反向緩衝器U21接周數顯示器的輸入端P3，計數脈衝輸出端PK經反向 緩衝器U22接周數顯示器的輸入端P2，脈衝計數器與解碼驅動器及反向緩衝器的正 負電源端分別接計數顯示器的正負電源+Vp與-Vp。
所述的周數顯示器由三位帶點七段碼LED數碼管與24個限流電阻組成，LED 數碼管採用共陽形式，三位數碼管的公共端連接在一起作為周數顯示器的公共端 COM,組成數碼管的每個發光二極體引出腳串接一個限流電阻，限流電阻對應七段 碼引腳部分al gl、 a2 g2、 a3 g3組成周數顯示器的七段碼輸入口 RXYZ，而小數 點對應的引腳pl、 p2、 p3另外引出備用。
帶點七段碼LED數碼管的外觀與引腳圖如圖6所示，周數顯示器的電路原理圖 如圖7所示。
所述的解碼驅動器由三個BCD至七段碼解碼驅動器組成，BCD碼輸入引腳部分 A1 D1、 A2 D2、 A3 D3組成解碼驅動器的BCD碼輸入口 SXYZ，七段碼輸出引腳 部分al gl、 a2 g2、 a3 g3組成解碼驅動器的七段碼輸出口 TXYZ，三個BCD至 七段碼解碼驅動器的電源接解碼驅動器的電源端+Vp和-Vp。
解碼驅動器的電路原理圖如圖8所示。
所述的脈衝計數器有同步計數器與異步計數器二種形式。
同步計數器由三個可預置加減DEC計數器、 一個或門、二個D型觸發器、 一個 或非門組成，三個DEC計數器的計數脈衝輸入端CK、計數方向控制端U/D、復位端 RST、置數端PE的同名端連接在一起作為脈衝計數器對應功能控制端，最低位DEC 計數器X的進/借位輸入端CI接電源-Vp，而其進/借位輸出端CO接高一位DEC計 數器Y的進/借位輸入端CI，此高一位DEC計數器Y的進/借位輸出端CO接更高一 位DEC計數器Z的進/借位輸入端CI，如此DEC計數器的進/借位輸入輸出端CI與 CO接成鏈式結構，三個DEC計數器的預置數據輸入口 PX1 PX4、PY1 PY4、PZ1 PZ4組成脈衝計數器的計數初值設定輸入口 PXYZ,三個DEC計數器的計數數值輸 出口 QX1 QX4、QY1 QY4、QZ1 QZ4組成脈衝計數器的計數數值輸出口 QXYZ, 觸發器B的時鐘輸入端CK接高位DEC計數器Z的進/借位輸出端CO，觸發器B的 數據輸入端D接電源+Vp，觸發器B的置位端SET接電源-Vp，脈衝計數器的復位端 RST與置數端PE二個信號經或門運算輸出同時接觸發器B的復位端RST和觸發器A的置位端SET，觸發器A的時鐘輸入端CK接脈衝計數器的計數脈衝輸入端CK，觸 發器A的數據輸入端D接電源-Vp，觸發器A的復位端RST接電源-Vp，或非門的 二個輸入端分別接觸發器B的輸出端Q與觸發器A的輸出端Q，或非門的輸出端接 為脈衝計數器的脈衝輸出端PK,可預置加減DEC計數器、或門、D型觸發器、或非 門的電源接脈衝計數器的電源端+Vp和-Vp。 同步計數器的電路原理圖如圖9a所示。
異步計數器由三個可預置加減DEC計數器、 一個或門、二個D型觸發器、 一個 或非門組成，連接方式與同步計數器基本相同，所不同的是DEC計數器的計數脈衝 輸入端CK與進/借位輸入輸出端CI和CO的接法，三個DEC計數器的進/借位輸入 端CI均接電源-Vp，最低位DEC計數器X的計數脈衝輸入端CK接為脈衝計數器的 計數脈衝輸入端CK，而其進/借位輸出端CO接高一位DEC計數器Y的計數脈衝輸 入端CK，此高一位DEC計數器Y的進/借位輸出端CO接更高一位DEC計數器Z 的計數脈衝輸入端CK，如此可預置加減DEC計數器的計數脈衝輸入端CK與進/借 位輸出端CO接成鏈式結構。
異步計數器的電路原理圖如圖9b所示。
一種智能型雷光觸發電子定時器，簡稱智能型雷光定時器，採用雙電源供電； 智能型雷光定時器為雙通道結構，有一個接地端GND、 二個電源端即負電源端-Pv 和正電源端+Pv，接收起跑發令槍聲信號或區段起點光變信號、區段終點光變信號， 並用微型鍵盤進行設置或輸入數據，並具有LED狀態指示、LED周數/時間顯示器輸 出數據信息；其特徵在於智能型雷光定時器由穩壓電源、二套信號檢測整形電路、 單片機系統、微型鍵盤、二個周數/時間顯示器、電阻R1和R2、 二極體D1 D4組 成，穩壓電源接外部輸入電源+Pv和-Pv、輸出電壓穩定的電源+5V和-5V連接至信 號檢測整形電路、同時+5V電源連接至單片機系統，信號檢測整形電路輸入起跑發令 槍聲信號或區段起點光變信號與區段終點光變信號、輸出區段脈衝信號，電阻Rl、 R2分別跨接在信號檢測整形電路的輸出端XP1、 XP2與單片機系統的輸入端ZP1、 ZP2之間，二極體D3與Dl、 D4與D2串聯後跨接在電源+5V與接地GND之間、 其公共端分別接單片機系統的輸入端ZP1、 ZP2，電阻Rl與R2及二極體D1 D4完 成信號傳送與電平變換功能，單片機系統的鍵盤接口與微型鍵盤連接，單片機系統的 二個顯示接口分別與二個周數/時間顯示器相連接，單片機系統通過微型鍵盤設置工作模式或變更工作參數，單片機系統驅動周數/時間顯示器顯示脈衝計數值、時間量 及相關工作狀態。
智能型雷光觸發電子定時器的結構框圖如圖IO所示。
所述的周數/時間顯示器採用掃描形式的帶雙點分隔符的四位八段LED數碼管顯 示器，所述的微型鍵盤採用3X3的掃描形式鍵盤，鍵盤9個鍵為一、一、t、 4、 確認、模式、置數、復位清零、置位滿程，掃描形式的顯示器與掃描形式的鍵盤有助 於減少連接接口的連線數量。
周數/吋間顯示器外觀與引腳圖如圖11所示，微型鍵盤外觀與布局如圖12所示。 一種雙直線型自動計時跑道，採用多通道結構，具有二條比賽通道、 一條設備通
道與二條走線通道，其特徵在於雙直線型自動計時跑道由簡約型或智能型雷光定時
器、光束指向調整器與雙直線型跑道結構體組成，跑道結構體由底板Z1、側板Z2、 基板Z3、蓋板Z4及隔板Z5組成，二塊側板與一塊基板組成H形結構，其上部空間 為比賽通道、下部空間為走線通道，二個H形結構固定在底板上，二個H形結構間 留出一定空間作為設備通道，走線通道與設備通道用隔板封閉或隔開，隔板開有過線 孔，設備通道上部由蓋板封口；光束指向調整器安裝於側板上靠近設備通道兩端的位 置，雷光定時器安置在設備通道中，其清零按鈕、LED指示燈與時間顯示窗或線控 時鐘部分安裝於蓋板上，以利於觀察與操作，雷射器一頭固定於側板開孔中、另一頭 置於光束指向調整器中，感光器安放於雷射束照射到的對面側板的開孔中，感光器、 雷射器與雷光定時器通過走線通道與設備通道行線連接。
雙直線型自動計時跑道的立體圖、截面圖、俯視圖如圖13、圖14、圖15所示。 所述的光束指向調整器有角彎固定型與直接固定型二種形式，其光束指向調整的 方式又分為X型與Y型二種，角彎固定型光束指向調整器由圓管X4、調整鏍釘X2、 角彎X5、固定鏍釘X3組成，圓管徑向開有二排周向均勻分布的螺孔， 一排螺孔用 於固定角彎以將整個光束指向調整器牢靠地固定在跑道的側板上，另一排螺孔用於配 合調整鏍釘調節雷射光束的方向；直接固定型光束指向調整器由T型管X1、調整鏍 釘X2、固定鏍釘X3組成，T型管的端面與圓柱面各開有周向均勻分布的螺孔，端面 螺孔用於將光束指向調整器牢靠地固定在跑道的側板上，圓柱面螺孔用於配合調整鏍 釘調節雷射光束的方向。
X型與Y型光束指向調整方式示意圖如圖16a、 16b所示，直接固定型光束指向調整器立體示意圖與側向截面圖如圖17a、 17b所示，角彎固定型光束指向調整器立 體示意圖與側向截面圖如圖18a、 18b所示。
一種雙扁環型自動計時跑道，採用三通道結構形式，具有二條比賽通道和一條設 備通道，其特徵在於雙扁環型自動計時跑道由計數型雷光定時器或智能型雷光定時 器、光束指向調整器與雙扁環型跑道結構體組成，跑道結構體由底座H1、外側板H3、 內側板H2、蓋板H4與H5及隔板H6組成，外側板與內側板構成相對距離固定的扁 環形結構，即彎道與直道的板間距相同，二個扁環形結構固定在底板上，二個扁環 形結構間留出一定空間作為設備通道，設備通道上部由蓋板封口、前後由隔板封口， 由內側板圍成扁圓柱的上部開口也由蓋板封口；光束指向調整器安裝於內側板上靠近 直道兩端的位置，雷光定時器安置在設備通道中，其清零按鈕、LED指示燈、周數 顯示器與時間顯示器或線控時鐘部分安裝於蓋板上，以利於觀察與操作，雷射器一頭 固定於側板開孔中、另一頭置於光束指向調整器中，感光器安放於雷射束照射到的對 面側板的開孔中；所述的光束指向調整器與雙直線型自動計時跑道的光束指向調整器 相同。
雙扁環型自動計時跑道的俯視圖如圖19所示，雙扁環型自動計時跑道的截面圖 如圖21a所示。
一種雙啞鈴型自動計時跑道，採用三通道結構形式，具有二條比賽通道和一條設 備通道，其特徵在於雙椏鈴型自動計時跑道由計數型雷光定時器或智能型雷光定時 器、光束指向調整器與雙啞鈴型跑道結構體組成，其組成、結構、位置關係與雙扁環 型自動計時跑道基本相同，所不同的是雙啞鈴型自動計時跑道的結構體為滿足最大 車體順利通過跑道，需要外側板在彎道部分外擴，使能在直道中行進的最大車體也能 在彎道中順利行進，B卩彎道比直道的板間距要大一些，彎道外側板的內徑為雙扁環 型彎道外側板的內徑與最大車身長的模，即兩者平方和的開方；所述的光束指向調 整器與雙直線型自動計時跑道的光束指向調整器相一致。
雙啞鈴型自動計時跑道的俯視圖如圖20所示，雙啞鈴型自動計時跑道的截面圖 如圖21b所示。
雷射，又稱雷射光，具有亮度高、方向一致性好等特點，採用雷射光束作為賽車、 機器人速跑等比賽的位置與時間測量工具具有精度高、抗幹擾能力強等優點。
自動計時跑道由雷光定時器、光束指向調整器、跑道結構體三個部分構成。跑道結構體有雙直線型、雙扁環型、雙啞鈴型三種結構形式，是賽車、機器人速跑等比賽 的平臺。
光束指向調整器用於固定雷射器，並可調整雷射光束的方向，使雷射光束能精確
地對準跑道對面的感光器。
雷光定時器是自動計時跑道的核心部分，有簡約型、計數型、智能型三種形式。 雷光定時器採用電池或交流市電經降壓整流濾波得到的初級直流電源作為電源
輸入，經穩壓電源穩壓輸出信號檢測整形電路、計數顯示器、邊沿-脈衝轉換器、線
控時鐘或單片機系統等單元所需要的穩壓直流電源。
R-S觸發器型信號檢測整形電路的555定時電路組成R-S觸發器，滯環比較器 型信號檢測整形電路的555定時電路組成滯環比較器，工作時雷射器開啟，感光器受 到雷射照射電阻減小、電流增大，使555定時電路的Tri腳處於相對高電平狀態、而 Thr腳則處於相對低電平狀態，555定時電路的OUT腳保持復位後的初始狀態即低電 平不變，555定時電路通過Dis腳驅動LED指示燈發光；當發令槍聲響起，傳聲器檢 測到如雷般高分貝的聲音信號，產生一個電壓波動信號，導致555定時電路的Tri腳 出現一組達到低電平的電壓波動信號，555定時電路輸出狀態翻轉為高電平，此時 LED指示燈不發光；當不使用發令槍或由開關S1斷開槍聲信號檢測電路時，賽車或 機器人移動而阻斷起點雷射光束到達感光器而產生起點撞線光變信號(區段起點光變 信號)，導致起點感光器電阻變大、電流減小，並導致555定時電路的Tri腳出現一 個或一組低電平脈衝信號，555定時電路輸出狀態翻轉為高電平；賽車或機器人離開 起點區域繼續移動而阻斷終點雷射光束到達感光器時，產生終點撞線光變信號(區段 終點光變信號)，導致終點感光器電阻變大、電流減小，並導致555定時電路的Thr 腳出現一個或一組高電平脈衝信號，555定時電路輸出狀態又翻轉為低電平，同時 LED指示燈恢復發光；在賽車或機器人通過起點光束與終點光束所界定的範圍時， 555定時電路輸出一個高電平脈衝電壓信號。
信號檢測整形電路的信號輸入輸出波形如圖22所示。
邊沿-脈衝轉換器的輸入電容C30與電阻R30及R31、 R32構成微分電路，當輸入 電壓不變時四個二極體構成的橋式整流電路的負直流輸出端為正電壓，正直流輸出端 為負電壓，比較器B3輸出低電平；當輸入脈衝電壓信號時，脈衝上升沿突變電壓使 整流電路的正直流輸出端電壓高於負直流輸出端電壓，比較器B3輸出高電平，延時一定時間後微分電路狀態恢復，比較器B3恢復輸出低電平；脈衝下降沿突變電壓使 整流電路的負直流輸出端電壓低於正直流輸出端電壓，比較器B3同樣輸出高電平， 延時一定時間後微分電路狀態恢復，比較器B3恢復輸出低電平；SP:比較器輸出一 個對應於輸入脈衝上升沿(前沿)與下降沿(後沿)的高電平雙脈衝信號。 邊沿-脈衝轉換器的輸入輸出信號波形如圖23所示。
計數顯示器由脈衝計數器、解碼驅動器、周數顯示器、反向緩衝器等組成，脈衝 計數器輸出信號經反向緩衝器控制周數顯示器中間一位數碼管的小數點顯示計數顯 示器的輸出狀態(燈亮表示正在計數計時中)，方向控制信號控制脈衝計數器的計數 加減方式，並直接驅動低位數碼管的小數點、同時通過反向緩衝器控制高位數碼管的 小數點，S卩高位點亮低位點暗時表示計數器為加法計數狀態、高位點暗低位點亮時
表示計數器為減法計數狀態。加法計數時，計數器先通過RST信號復位或通過PE信 號置數，計數開始第一個脈衝到時觸發D型觸發器A輸出低電平，至計數器計數增 至999 (或900 999)時高位DEC計數器的進/借位輸出低電平，在下一個脈衝到來 時高位DEC計數器的進/借位輸出高電平，並觸發D型觸發器B輸出高電平，觸發 器A與觸發器B的輸出經過或非門運算輸出一個高電平寬脈衝。減法計數時，計數 器先通過RST信號復位或通過PE信號置數，計數開始第一個脈衝到時觸發D型觸 發器A輸出低電平，至計數器計數減至OOO (或099 000)時高位DEC計數器的進 /借位輸出低電平，在下一個脈衝到來時高位DEC計數器的進/借位輸出高電平，並觸 發D型觸發器B輸出高電平，觸發器A與觸發器B的輸出經過或非門運算輸出一個 高電平寬脈衝。通過預置不同的計數初值，計數器產生一個計數脈衝數可設定的高電 平門控脈衝信號。同時，脈衝計數器輸出數據經解碼驅動器輸入周數顯示器，周數顯 示器顯示脈衝周數計數值。
計數顯示器的工作波形如圖24所示。
簡約型雷光定時器檢測起跑發令槍聲信號或起點撞線光變信號與終點撞線光變 信號，信號檢測整形電路輸出計時門控單脈衝信號，邊沿-脈衝轉換器輸出對應計時 門控單脈衝信號邊沿的雙脈衝信號控制線控時鐘計時，線控時鐘顯示從起跑發令槍聲 或起點撞線開始、至終點撞線結束所經歷的時間。線控時鐘不清零繼續進行比賽或測 試，則簡約型雷光定時器繼續計時顯示累計的時間。
計數型雷光定時器檢測起跑發令槍聲信號或區段起點光變信號與區段終點光變信號，信號檢測整形電路輸出循環脈衝信號，計數顯示器對循環脈衝信號計數並顯示 脈衝周數值，加法計數時顯示NNN 999、 000 999、 000 999、……，減法計數
時顯示NNN 000、 999 000、 999 000、......；同時計數顯示器輸出由預置初值
決定脈寬的脈衝作為計時門控單脈衝信號，邊沿-脈衝轉換器輸出對應計時門控單脈 衝信號邊沿的雙脈衝信號控制線控時鐘計時。在環道模式時，線控時鐘顯示從起跑發 令槍聲或起點撞線開始、經過由預置初值相對應的循環圈數後所經歷的時間，在設定 的脈衝數到後繼續輸入脈衝信號，則計數顯示器將循環計數，而線控時鐘則不會累計 計時，時間顯示不變。在直道模式時，邊沿-脈衝轉換器控制線控時鐘的狀況與簡約 型雷光定時器的計時狀態相同。計數型雷光定時器兼有簡約型雷光定時器的功能。 當採用電平控制的線控時鐘時，簡約型雷光定時器與計數型雷光定時器的邊沿-
脈衝轉換器可以省略，S卩由信號檢測整形電路或計數顯示器輸出的單脈衝直接控制
線控時鐘的計時。
智能型雷光定時器檢測起跑發令槍聲信號或區段起點光變信號與區段終點光變 信號，信號檢測整形電路輸出循環脈衝信號，單片機系統的內部計數器對循環脈衝信 號進行計數並顯示計數數值，同時根據預置數據輸出相應的寬脈衝作為計時門控脈衝 信號，計時門控脈衝信號直接控制單片機系統的內部時鐘計時，並顯示從起跑發令槍 聲或起點撞線開始、經過預置數據對應的脈衝周數後所經歷的時間。智能型雷光定時 器的數據預置、順計數或倒計數顯示、復位、置數、置位等功能均通過微型鍵盤操作 實現。通過鍵盤的設置，智能型雷光定時器在直道模式時可以設定在單次計時(單個 單次比賽)或累計時間(多個接力比賽)狀態下工作，在環道模式時可以設定在一次 預置計數(單個多圈比賽)或最大循環計數(循環耐力比賽)狀態下工作。智能型雷
光定時器可以在計數狀態中切換到順計數顯示模式或倒計數顯示模式，倒計時顯示
NNNN 0000，順計時顯示0000 NNNN。智能型雷光定時器兼有計數型雷光定時 器的功能，而且模式變換與參數設置更為簡單、數據顯示更靈活、使用更方便。 智能型雷光定時器的工作波形如圖25所示。
組成信號檢測整形電路的感光器可以採用光敏電阻、光敏二極體或光敏三極體等 光敏器件，組成邊沿一脈衝轉換器的電壓比較器可以採用運算放大器或具有類似功能 的電路代替。而組成脈衝計數器、解碼驅動器的器件通常採用CD4000系列的CMOS 標準集成電路或74系列TTL標準集成電路，也可以採用可編程邏輯器件實現。電阻R1、 R2、 R01 R04、 R10 R13的阻值通常(但不限於)取5KQ 50KQ, 電阻R31、 R32的阻值通常(但不限於)取R31=R32，電阻R30 R32的阻值通常(但 不限於)取50KQ 5MQ，限流電阻的阻值通常(但不限於)取100Q 2KQ。
本實用新型信號檢測整形電路與雷光觸發定時器及其自動計時跑道結構合理、牢 靠，雷光定時器結構較為簡單可靠、體積小、成本低，在模型車比賽、機器人速跑比 賽以及時間測量、脈衝計數、速度測量等方面有廣泛的應用價值。

圖la R-S觸發器型信號檢測整形電路的電路原理圖。
圖lb滯環比較器型信號檢測整形電路的電路原理圖。
圖2簡約型雷光觸發電子定時器結構框圖。
圖3邊沿-脈衝轉換器的電路原理圖。
圖4a輸出電壓固定型穩壓電源。
圖4b輸出電壓可調型穩壓電源。
圖5計數型雷光觸發電子定時器結構框圖。
圖6帶點七段碼LED數碼管的外觀與引腳圖。
圖7周數顯示器的電路原理圖。
圖8解碼驅動器的電路原理圖。
圖9a同步計數器的電路原理圖。
圖9b異步計數器的電路原理圖。
圖10智能型雷光觸發電子定時器結構框圖。
圖ll周數/時間顯示器外觀與引腳圖。
圖12微型鍵盤外觀與布局。
圖13雙直線型自動計時跑道的立體圖。
圖14雙直線型自動計時跑道的截面圖(單位釐米)。
圖15雙直線型自動計時跑道的俯視圖(單位釐米)。
圖16a、 16b X型與Y型光束指向調整方式示意圖。
圖17a、 17b直接固定型光束指向調整器立體示意圖、側向截面圖。
圖18a、 18b角彎固定型光束指向調整器立體示意圖、側向截面圖。
圖19雙扁環型自動計時跑道的俯視圖(單位釐米)。圖20雙椏鈴型自動計時跑道的俯視圖(單位釐米)。
圖21a雙扁環型自動計時跑道的截面圖(單位釐米)。
圖21b雙啞鈴型自動計時跑道的截面圖(單位釐米)。
圖22信號檢測整形電路的信號輸入輸出波形。
圖23邊沿-脈衝轉換器的輸入輸出信號波形。
圖24計數顯示器的工作波形。
圖25智能型雷光定時器的工作波形。
圖26採用雷光觸發自動計時裝置的運動場跑道。
圖中各數字代號表示如下
Zl、底板，Z2、側板，Z3、基板，Z4、蓋板，Z5、隔板；
XI、 T型管，X2、調整鏍釘，X3、固定鏍釘，X4、圓管，X5、角彎；
Hl、底座，H2、內側板，H3、外側板，H4、扁環蓋板，H5、中間蓋板，H6、
隔板；
Yl、中央立柱，Y2、立柱，Y3、平面反光鏡。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型進行詳細描述。 實施例l
雷光觸發自動計時跑道
雷光觸發自動計時跑道由雷光定時器、光束指向調整器、跑道結構體組成。 跑道結構體採用兼具直線跑道比賽功用的雙扁環型結構，除可進行多圈比賽外在
環形跑道的直道部分還可以進行直道單次比賽或接力比賽。
雷光定時器採用兼具簡約型雷光定時器功能的計數型雷光定時器或智能型雷光
定時器。雙通道的跑道需要使用兩套計數型雷光定時器或使用一套智能型雷光定時器。
雷光定時器其信號檢測整形電路的傳聲器採用駐極體傳聲器，雷射器採用半導體 雷射器，感光器採用光敏二極體或光敏三極體，555定時電路採用ICM7555或 ICM7556，邊沿一脈衝轉換器的四個整流二極體採用一個單相橋式整流器，解碼驅動 器的BCD至七段碼解碼驅動器採用CD4511或CD4543，脈衝計數器的可預置加減 DEC計數器釆用CD4029或CD4510， D型觸發器採用CD4013，或門採用CD4071，或非門採用CD4001，計數顯示器的反相緩衝器採用CD4009或CD4049，而智能型 雷光定時器單片機系統的單片中央處理器採用8051系列單片機。
跑道結構件採用塑料或木質材料，並採用自攻鏍釘或再加膠水連接固定，結構件 邊緣用砂紙磨去稜角，木質材料外部塗以清漆。
跑道結構件板材採用2釐米厚的細木工板或多層板，頂蓋採用0.3 0.5釐米厚的 三夾板或多層板。
雙直線型跑道結構體的底板Z1:長240釐米、寬65釐米；側板Z2:長240釐 米、寬25釐米；基板Z3:長240釐米、寬15釐米；蓋板Z4:長240釐米、寬19 釐米；兩根直線跑道長240釐米、寬15釐米、深15釐米；雷射器、感光器的中心 位置距基板跑道面上方5釐米，起點線距跑道頂端30釐米，終點線距跑道另一個頂 端10釐米。
雙直線型跑道有效(計時)距離200釐米。
雙扁環型跑道結構體的底板H1:長224釐米、寬218釐米；側板H2和H3直道 部分長120釐米、寬15釐米；內側板H2彎道部分彎曲中心半徑29釐米、高15 釐米；外側板H3彎道部分彎曲中心半徑46釐米、高15釐米；中間蓋板H5:長 120釐米、寬24釐米；扁環蓋板H4:最長處180釐米、寬60釐米；兩根環形跑道
寬15釐米、深15釐米；雷射器、感光器的中心位置距底板跑道面上方5釐米，起點 線、終點線距直道兩個頂端各10釐米，即起點線、終點線之間距離100釐米。
雙啞鈴型跑道結構體的底板H1:長224釐米、寬218釐米；內側板H2直道部
分長120釐米、寬15釐米；外側板H3直道部分長90釐米、寬15釐米；內側 板H2彎道部分彎曲中心半徑29釐米、高15釐米；外側板H3彎道部分彎曲中
心半徑48.5釐米、高15釐米；中間蓋板H5:長120釐米、寬24釐米；扁環蓋板 H4:最長處180釐米、寬60釐米；兩根環形跑道直道寬15釐米、彎道寬17.5釐
米、深15釐米；雷射器、感光器的中心位置距底板跑道面上方5釐米，起點線、終
點線之間距離80釐米在直道中對稱布置。
光束指向調整器的圓管或T型管、角彎與鏍釘採用不鏽鋼、銅質、鋁合金或鍍鋅
鐵質材料。
光束指向調整器固定於跑道側板上，圓柱形雷射器一頭固定在側板的開孔中，另 一頭為光束指向調整器所固定，側板的開孔略帶圓弧形，以便於光束指向調整器調節
22雷射器的光束方向。
雷光定時器採用電池或市電經降壓整流濾波得到的± 6V ± 9V的初級直流電源 作為電源輸入，穩壓電源輸出雷光定時器其它各功能單元所需的士5V的直流電源。
雷光定時器的電路板、傳聲器固定於設備通道內，LED指示燈、按鍵或鍵盤、 周數/時間顯示器或線控時鐘固定於蓋板上，便於操作和觀察數據信息。
雷光觸發自動計時跑道用於賽車與機器人速跑等比賽項目，使用簡單方便，計時 精度高，是賽車與機器人速度比賽、計時比賽或接力比賽、耐力比賽的平臺。 實施例2
雷光觸發自動計時裝置及其運動場跑道 採用雷光觸發自動計時裝置的運動場跑道如圖26所示。
運動場跑道採用雙扁環型塑膠跑道形式，雷光觸發自動計時裝置有五個立柱一 個中央立柱Yl位於雙扁環型跑道的彎道開口處、四個跑道立柱Y2位於跑道旁接近 直道兩端的地方，兩個扁環型塑膠跑道中間對準立柱的位置安置有平面反光鏡Y3。
組成雷光觸發自動計時裝置的雷光定時器採用計數型雷光定時器或智能型雷光 定時器，兼用於短距離直道速度比賽與長距離環道速度比賽的自動計時。
兩個扁環型塑膠跑道採用兩套計數型雷光定時器或一套智能型雷光定時器，雷光 定時器的按鍵或鍵盤、線控時鐘或周數/時間顯示器置於中央立柱內，方便統一操作， 光束指向調整器、傳聲器、雷射器、感光器則置於跑道立柱內。
雷光觸發自動計時裝置同一個通道的雷射器與感光器處於跑道的同一側，電纜連 接較為簡單方便。
雷光觸發自動計時裝置的雷射器發出的光束經中間平面反光鏡Y3反射到同側感 光器，檢測起點光變信號與終點光變信號，與傳聲器及信號變換處理電路一起組成計 時系統，實現運動場跑道比賽的自動計數、計時。
權利要求1、一種信號檢測整形電路，根據電路接法的不同有R-S觸發器型與滯環比較器型二種結構形式，其特徵在於信號檢測整形電路由傳聲器MIC、雷射器LS11與LS12、感光器D11與D12、定時電路555、開關S10、電阻R10～R13、二極體D10、LED發光管D13組成；R-S觸發器型信號檢測整形電路電阻R10與傳聲器MIC串聯後跨接在正負電源+Vp與-Vp之間、其公共端通過二極體D10與開關S10的串聯電路接定時電路555的Tri腳，雷射器LS11與LS12串聯後跨接在正負電源+Vp與-Vp之間、其公共端接地，感光器D11與電阻R11串聯後跨接在正負電源+Vp與-Vp之間、其公共端接定時電路555的Tri腳，電阻R12與感光器D12串聯後跨接在正負電源+Vp與-Vp之間、其公共端接定時電路555的Thr腳；滯環比較器型信號檢測整形電路電阻R10與傳聲器MIC串聯後跨接在正負電源+Vp與-Vp之間、其公共端通過二極體D10與開關S10的串聯電路接定時電路555的Tri腳和Thr腳，雷射器LS11與LS12串聯後跨接在正負電源+Vp與-Vp之間、其公共端接地，感光器D11和D12分別與電阻R11和R12並聯後再串聯並路跨接在正負電源+Vp與-Vp之間、其公共端接定時電路555的Tri腳和Thr腳；信號檢測整形電路的定時電路555的VDD腳與GND腳分別接正負電源+Vp與-Vp，定時電路555的Dis腳經電阻R13與發光管D13的串聯電路接電源+Vp，定時電路555的OUT腳接為脈衝輸出端XP，雷射器LS11與LS12發出的光線分別對準感光器D11與D12。
2、 一種採用權利要求1所述信號檢測整形電路的簡約型雷光觸發電子定時器，簡稱 簡約型雷光定時器，採用雙電源供電；簡約型雷光定時器有一個接地端GND、 二 個電源端即負電源端-Pv和正電源端+Pv，接收起跑發令槍聲信號或起點撞線光變 信號、終點撞線光變信號，並具有LED狀態指示、LED時間顯示與計時清零功 會旨；其特徵在於簡約型雷光定時器由穩壓電源、信號檢測整形電路、邊沿-脈衝 轉換器、線控時鐘組成，穩壓電源接外部輸入電源+Pv和-Pv、輸出電壓穩定的電 源+Vp和-Vp連接至信號檢測整形電路和邊沿-脈衝轉換器及線控時鐘，信號檢測 整形電路輸入起跑發令槍聲信號或起點撞線光變信號與終點撞線光變信號、輸出 區段單脈衝信號，邊沿-脈衝轉換器的輸入端SP與信號檢測整形電路的輸出端XP相連、輸入區段單脈衝信號，邊沿-脈衝轉換器輸出對應輸入單脈衝信號前後沿的 雙脈衝信號即前沿脈衝信號與後沿脈衝信號，線控時鐘的輸入端YP與邊沿-脈衝轉換器的輸出端DP相連，線控時鐘在前沿脈衝信號幵始時刻啟動計時、在後 沿脈衝信號開始時刻停止計時，同時計時時間在線控時鐘的LED時間顯示窗中顯 示，需重新計時時通過清零按鈕將時間顯示窗顯示的時間清零復位。
3、 按權利要求2所述的簡約型雷光定時器，其特徵在於所述的邊沿-脈衝轉換器由 電容C30、電阻R30 R32、 二極體D31 D34、電壓比較器B3組成，四個二極 管D31 D34組成單相整流橋，整流橋有二個交流輸入端、正負二個直流輸出端， 其中一個交流輸入端通過電容C30與電阻R30的串聯電路接轉換器的輸入端SP、 另一個交流輸入端接為轉換器的接地端GND，整流橋的直流負輸出端與正輸出端 分別通過電阻R31與R32接轉換器的正電源端+Vp與負電源端-Vp，比較器B3 的正負輸入端分別接整流橋的直流正負輸出端，比較器B3的正負電源端分別接 為轉換器的正負電源端+Vp與-Vp，比較器B3的輸出端接為轉換器的脈衝輸出端 DP。
4、 按權利要求2所述的簡約型雷光定時器，其特徵在於所述的穩壓電源根據結構的不同有輸出電壓固定型與輸出電壓可調型二種形式，穩壓電源有一個接地端GND、 二個電源輸入端即正電源端+Pv與負電源端-PV、 二個電源輸出端即正 電源端+Vp與負電源端-Vp;輸出電壓固定型穩壓電源由正三端穩壓電路、負 三端穩壓電路、電容C01 C04、 二極體DOl與D02組成，正三端穩壓電路與負 三端穩壓電路的接地端GND接為穩壓電源的接地端GND，正三端穩壓電路與負 三端穩壓電路的輸入Vi和輸出Vo接為穩壓電源的輸入土Pv和輸出±VP;輸出電 壓可調型穩壓電源由正三端可調穩壓電路、負三端可調穩壓電路、電阻R01 R04、電容C01 C04、 二極體D01與D02組成，電阻R01與R03串聯後跨接在 接地端GND與電源輸出端+Vp之間、其公共端接正三端可調穩壓電路調節端 ADJ，電阻R02與R04串聯後跨接在接地端GND與電源輸出端-Vp之間、其公 共端接負三端可調穩壓電路調節端ADJ,正三端可調穩壓電路與負三端可調穩壓 電路的輸入Vi和輸出Vo接為穩壓電源的輸入土Pv和輸出±Vp;穩壓電源的電容 C01與C02置於電源輸入端作為輸入濾波電容，電容C03與C04置於電源輸出端 作為輸出濾波電容，二極體D01與D02分別反向接在穩壓電源的輸入端與輸出端 之間；所述的線控時鐘為具有按鍵清零功能、並可進行線控的電子秒表，時間顯 示解析度為10mS，六 LED七段碼顯示，最大計時與顯示時間為99分59.99秒。
5、 一種採用權利要求1所述信號檢測整形電路的計數型雷光觸發電子定時器，簡稱 計數型雷光定時器，採用雙電源供電；計數型雷光定時器有一個接地端GND、 二 個電源端即負電源端-Pv和正電源端+Pv，接收起跑發令槍聲信號或區段起點光變 信號、區段終點光變信號，具有計數方向控制功能、計數器復位功能、計數器置 數功能、計數初值設定功能，並具有LED狀態指示、LED時間顯示與計時清零 功能、直道模式與環道模式選擇功能；其特徵在於計數型雷光定時器由穩壓電 源、信號檢測整形電路、計數顯示器、邊沿-脈衝轉換器、線控時鐘、計數初值設 定撥碼開關、開關S0 S3及電阻Rl與R2組成，穩壓電源接外部輸入電源+Pv 和-Pv、輸出電壓穩定的電源+Vp和-Vp連接至信號檢測整形電路與計數顯示器及 邊沿-脈衝轉換器與線控時鐘，信號檢測整形電路輸入起跑發令槍聲信號或區段起 點光變信號與區段終點光變信號、輸出區段脈衝信號，計數顯示器輸入端CK接 信號檢測整形電路的輸出端XP、輸入區段脈衝信號；單刀雙擲開關S3的常開與 常閉端分別接電源+Vp與-Vp、公共端接計數顯示器的計數方向控制端U/D，開 關S1與電阻R1串連後跨接在電源+Vp與-Vp之間、其公共端接計數顯示器的復 位端RST，開關S2與電阻R2串連後跨接在電源+Vp與-Vp之間、其公共端接計 數顯示器的置數端PE，含有上拉排阻的12位計數初值設定撥碼開關其上拉排阻 公共端接電源+Vp、其撥碼開關公共端接電源-Vp、 12位排阻與撥碼開關的公共 端與計數顯示器的計數初值設定輸入口 PXYZ相連接，計數顯示器自初值開始對 輸入脈衝進行計數並顯示計數值，倒計數時計數顯示器輸出自初值N開始至計數 到0的區間單脈衝信號，順計數時計數顯示器輸出自初值N開始至計數到999的 區間單脈衝信號；單刀雙擲開關S0的常開端接信號檢測整形電路的輸出端XP、 常閉端接計數顯示器的輸出端PK、公共端接邊沿-脈衝轉換器的輸入端SP，開關 S0常開端接通時雷光定時器為直道模式、開關SO常閉端接通時雷光定時器為環 道模式，邊沿-脈衝轉換器輸出對應輸入單脈衝信號前後沿的雙脈衝信號，線控時 鐘的輸入端YP與邊沿-脈衝轉換器的輸出端DP相連，線控時鐘在前沿脈衝信號 開始時刻啟動計時、在後沿脈衝信號開始時刻停止計時，同時計時時間在線控時 鐘的LED時間顯示窗中顯示，需重新測量時復位或置數計數器、而計時器則通過 清零按鈕復位歸零；所述的計數型雷光定時器的邊沿-脈衝轉換器、穩壓電源、線 控時鐘與權利要求2所述簡約型雷光觸發電子定時器的對應單元相同。
6、按權利要求5所述的計數型雷光定時器，其特徵在於所述的計數顯示器由脈衝 計數器、解碼驅動器、脈衝周數顯示器、反向緩衝器U21與U22組成，脈衝計數 器的計數脈衝輸入端CK、計數脈衝輸出端PK、計數方向控制端U/D、復位端RST、 置數端PE、計數初值設定輸入口 PXYZ即為計數顯示器的相應埠，脈衝計數器 的計數數值輸出口 QXYZ接解碼驅動器的BCD碼輸入口 SXYZ，解碼驅動器的 七段碼輸出口 TXYZ接周數顯示器的七段碼輸入口 RXYZ，周數顯示器的公共端 COM接正電源+Vp，計數方向控制端U/D接周數顯示器的輸入端P1、同時經反 向緩衝器U21接周數顯示器的輸入端P3，計數脈衝輸出端PK經反向緩衝器U22 接周數顯示器的輸入端P2，脈衝計數器與解碼驅動器及反向緩衝器的正負電源端 分別接計數顯示器的正負電源+Vp與-Vp;所述的周數顯示器由三位帶點七段碼 LED數碼管與24個限流電阻組成，LED數碼管採用共陽形式，三位數碼管的公 共端連接在一起作為周數顯示器的公共端COM,組成數碼管的每個發光二極體引 出腳串接一個限流電阻，限流電阻對應七段碼引腳部分al gl、 a2 g2、 a3 g3 組成周數顯示器的七段碼輸入口 RXYZ，而小數點對應的引腳pl、 p2、 p3另外 引出備用；所述的解碼驅動器由三個BCD至七段碼解碼驅動器組成，BCD碼輸 入引腳部分A1 D1、 A2 D2、 A3 D3組成解碼驅動器的BCD碼輸入口 SXYZ， 七段碼輸出引腳部分al gl、 a2 g2、 a3 g3組成解碼驅動器的七段碼輸出口 TXYZ，三個BCD至七段碼解碼驅動器的電源接解碼驅動器的電源端+Vp和-Vp; 所述的脈衝計數器有同步計數器與異步計數器二種形式；同步計數器由三個可預 置加減DEC計數器、 一個或門、二個D型觸發器、 一個或非門組成，三個DEC 計數器的計數脈衝輸入端CK、計數方向控制端U/D、復位端RST、置數端PE的 同名端連接在一起作為脈衝計數器對應功能控制端，最低位DEC計數器X的進/ 借位輸入端CI接電源-Vp，而其進/借位輸出端CO接高一位DEC計數器Y的進/ 借位輸入端CI，此高一位DEC計數器Y的進/借位輸出端CO接更高一位DEC 計數器Z的進/借位輸入端CI，如此DEC計數器的進/借位輸入輸出端CI與CO 接成鏈式結構，三個DEC計數器的預置數據輸入口 PX1 PX4、PY1 PY4、PZ1 PZ4組成脈衝計數器的計數初值設定輸入口 PXYZ，三個DEC計數器的計數數值 輸出口QX1 QX4、 QY1 QY4、 QZ1 QZ4組成脈衝計數器的計數數值輸出口 QXYZ，觸發器B的時鐘輸入端CK接高位DEC計數器Z的進/借位輸出端CO，觸發器B的數據輸入端D接電源+Vp，觸發器B的置位端SET接電源-Vp，脈衝 計數器的復位端RST與置數端PE 二個信號經或門運算輸出同時接觸發器B的復 位端RST和觸發器A的置位端SET,觸發器A的時鐘輸入端CK接脈衝計數器 的計數脈衝輸入端CK，觸發器A的數據輸入端D接電源-Vp，觸發器A的復位 端RST接電源-Vp，或非門的二個輸入端分別接觸發器B的輸出端Q與觸發器A 的輸出端Q，或非門的輸出端接為脈衝計數器的脈衝輸出端PK，可預置加減DEC 計數器、或門、D型觸發器、或非門的電源接脈衝計數器的電源端+Vp和-Vp; 異步計數器由三個可預置加減DEC計數器、 一個或門、二個D型觸發器、 一個 或非門組成，連接方式與同步計數器基本相同，所不同的是DEC計數器的計數脈 衝輸入端CK與進/借位輸入輸出端CI和CO的接法，三個DEC計數器的進/借位 輸入端CI均接電源-Vp，最低位DEC計數器X的計數脈衝輸入端CK接為脈衝 計數器的計數脈衝輸入端CK，而其進/借位輸出端CO接高一位DEC計數器Y的 計數脈衝輸入端CK，此高一位DEC計數器Y的進/借位輸出端CO接更高一位 DEC計數器Z的計數脈衝輸入端CK，如此可預置加減DEC計數器的計數脈衝輸 入端CK與進/借位輸出端CO接成鏈式結構。
7、 一種採用權利要求1所述信號檢測整形電路的智能型雷光觸發電子定時器，簡稱.-智能型雷光定時器，採用雙電源供電；智能型雷光定時器為雙通道結構，有一個 接地端GND、 二個電源端即負電源端-Pv和正電源端+Pv，接收起跑發令槍聲信 號或區段起點光變信號、區段終點光變信號，並用微型鍵盤進行設置或輸入數據, 並具有LED狀態指示、LED周數/時間顯示器輸出數據信息；其特徵在於智能 型雷光定時器由穩壓電源、二套信號檢測整形電路、單片機系統、微型鍵盤、二 個周數/時間顯示器、電阻R1和R2、 二極體D1 D4組成，穩壓電源接外部輸入 電源+Pv和-Pv、輸出電壓穩定的電源+5V和-5V連接至信號檢測整形電路、同時 +5V電源連接至單片機系統，信號檢測整形電路輸入起跑發令槍聲信號或區段起 點光變信號與區段終點光變信號、輸出區段脈衝信號，電阻RK R2分別跨接在 信號檢測整形電路的輸出端XP1、 XP2與單片機系統的輸入端ZP1、 ZP2之間， 二極體D3與Dl、 D4與D2串聯後跨接在電源+5V與接地GND之間、其公共端 分別接單片機系統的輸入端ZP1、 ZP2，電阻Rl與R2及二極體D1 D4完成信 號傳送與電平變換功能，單片機系統的鍵盤接口與微型鍵盤連接，單片機系統的二個顯示接口分別與二個周數/時間顯示器相連接，單片機系統通過微型鍵盤設置 工作模式或變更工作參數，單片機系統驅動周數/時間顯示器顯示脈衝計數值、時 間量及相關工作狀態；所述的周數/時間顯示器採用掃描形式的帶雙點分隔符的四 位八段LED數碼管顯示器，所述的微型鍵盤採用3X3的掃描形式鍵盤，鍵盤9 個鍵為一、一、t 、 4 、確認、模式、置數、復位清零、置位滿程，掃描形式 的顯示器與掃描形式的鍵盤有助於減少連接接口的連線數量。
8、 一種採用權利要求2所述簡約型雷光觸發電子定時器或採用權利要求7所述智 能型雷光觸發電子定時器的雙直線型自動計時跑道，採用多通道結構，具有二條 比賽通道、 一條設備通道與二條走線通道，其特徵在於雙直線型自動計時跑道 由簡約型或智能型雷光定時器、光束指向調整器與雙直線型跑道結構體組成，跑 道結構體由底板Z1、側板Z2、基板Z3、蓋板Z4及隔板Z5組成，二塊側板與一 塊基板組成H形結構，其上部空間為比賽通道、下部空間為走線通道，二個H形 結構固定在底板上，二個H形結構間留出一定空間作為設備通道，走線通道與設 備通道用隔板封閉或隔開，隔板開有過線孔，設備通道上部由蓋板封口；光束指 向調整器安裝於側板上靠近設備通道兩端的位置，雷光定時器安置在設備通道中， 其清零按鈕、LED指示燈與時間顯示窗或線控時鐘部分安裝於蓋板上，以利於觀 察與操作，雷射器一頭固定於側板開孔中、另一頭置於光束指向調整器中，感光 器安放於雷射束照射到的對面側板的開孔中，感光器、雷射器與雷光定時器通過 走線通道與設備通道行線連接；所述的光束指向調整器有角彎固定型與直接固定 型二種形式，其光束指向調整的方式又分為X型與Y型二種，角彎固定型光束指 向調整器由圓管X4、調整鏍釘X2、角彎X5、固定鏍釘X3組成，圓管徑向開有 二排周向均勻分布的螺孔， 一排螺孔用於固定角彎以將整個光束指向調整器牢靠 地固定在跑道的側板上，另一排螺孔用於配合調整鏍釘調節雷射光束的方向；直 接固定型光束指向調整器由T型管X1、調整鏍釘X2、固定鏍釘X3組成，T型 管的端面與圓柱面各開有周向均勻分布的螺孔，端面螺孔用於將光束指向調整器 牢靠地固定在跑道的側板上，圓柱面螺孔用於配合調整鏍釘調節雷射光束的方向。
9、 一種採用權利要求5所述計數型雷光觸發電子定時器或採用權利要求7所述智 能型雷光觸發電子定時器的雙扁環型自動計時跑道，採用三通道結構形式，具有 二條比賽通道和一條設備通道，其特徵在於雙扁環型自動計時跑道由計數型雷光定時器或智能型雷光定時器、光束指向調整器與雙扁環型跑道結構體組成，跑 道結構體由底座H1、外側板H3、內側板H2、蓋板H4與H5及隔板H6組成，外 側板與內側板構成相對距離固定的扁環形結構，目P:彎道與直道的板間距相同， 二個扁環形結構固定在底板上，二個扁環形結構間留出一定空間作為設備通道， 設備通道上部由蓋板封口、前後由隔板封口，由內側板圍成扁圓柱的上部開口也 由蓋板封口；光束指向調整器安裝於內側板上靠近直道兩端的位置，雷光定時器 安置在設備通道中，其清零按鈕、LED指示燈、周數顯示器與時間顯示器或線控 時鐘部分安裝於蓋板上，以利於觀察與操作，雷射器一頭固定於側板開孔中、另 一頭置於光束指向調整器中，感光器安放於雷射束照射到的對面側板的開孔中； 所述的光束指向調整器與權利要求8所述雙直線型自動計時跑道的光束指向調整 器相同。
10、 一種採用權利要求5所述計數型雷光觸發電子定時器或採用權利要求7所述智 能型雷光觸發電子定時器的雙啞鈴型自動計時跑道，採用三通道結構形式，具有 二條比賽通道和一條設備通道，其特徵在於雙啞鈴型自動計時跑道由計數型雷 光定時器或智能型雷光定時器、光束指向調整器與雙啞鈴型跑道結構體組成，其 組成、結構、位置關係與雙扁環型自動計時跑道基本相同，所不同的是雙啞鈴 型自動計時跑道的結構體為滿足最大車體順利通過跑道，需要外側板在彎道部分 外擴，使能在直道中行進的最大車體也能在彎道中順利行進，即彎道比直道的板間距要大一些，彎道外側板的內徑為雙扁環型彎道外側板的內徑與最大車身長的模，即兩者平方和的開方；所述的光束指向調整器與權利要求8所述雙直線 型自動計時跑道的光束指向調整器相一致。
專利摘要本實用新型涉及信號檢測整形電路與雷光觸發定時器及其自動計時跑道，屬於非電量測量、自動控制與電子設備領域。簡約型(計數型)雷光定時器由穩壓電源、信號檢測整形電路、(計數顯示器)、邊沿-脈衝轉換器、線控時鐘等組成，智能型雷光定時器由穩壓電源、信號檢測整形電路、單片機系統、微型鍵盤、周數/時間顯示器等組成。而雷光觸發自動計時跑道可分為雙直線型、雙扁環型、雙啞鈴型三種類型，由雷光定時器、角彎固定型或直接固定型光束指向調整器與跑道結構體組成。自動計時跑道則使用簡便，計時精度高，是速度、計時或接力、耐力比賽的平臺，在時間測量、脈衝計數、速度測量等方面有廣泛的應用價值。
文檔編號H03K3/313GK201413535SQ200820154649
公開日2010年2月24日 申請日期2008年10月30日 優先權日2008年10月30日
發明者倪靜雨, 霞 司, 張瀟丹, 明 朱, 朱嘉慧 申請人:上海大學