专利名称：立定跳远自动测距装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是涉及一种在体育比赛和教学中应用的立定跳远自动测距装置。
立定跳远是比赛和教学中的一项常规项目。目前在体育比赛和教学中，对立定跳远的测量，都是由人工用尺测定跳出的距离，以确定跳出的成绩，但人工测量一则费时，耗费了人力，而且至少由两个人拉尺，其测量结果有时既不准确，又很麻烦，甚而发生不必要的争议，为比赛和教学带来不利。
本实用新型的目的是提供一种新型自动化的立定跳远自动测距装置，可有效地解决立定跳远测距的麻烦与不准问题。
本实用新型的目的是这样来实现的，根据科学技术飞速发展的今天，利用自动化技术的发展，采用由控制箱及其相连的跳毯构成，控制箱内装有自动控制电路，跳毯内装有同控制电路相连的距离跳键条，控制电路由信号采集、微处理器及数据输出几部分电路构成，信号采集电路的输入端接跳毯内键码条，输出端接微处理器电路的输入端，微处理器的输出端接数据输出电路的输入端，数据输出电路的输出端分别接显示屏及打印机。
本实用新型结构简单、新颖，使用方便、快速、准确，适用性强，成本低，耗能少，效率高，易于普及推广。
以下结合附图对本实用新型作详细说明。
图1为本实用新型的立体外部结构图。
图2为跳毯内纵横键码条排列图。
图3为控制箱内控制电路图。
由图1给出，本实用新型是由控制箱、跳毯及其内部电路构成，控制箱1后侧面上装有显示屏2，显示屏2前面的控制箱的控制面板上依次装有复位键3、统计成绩键4、打印键5、存储显示键6、电源开关7、启动测距及重测键8，其内部电路是由信号采集电路、微处理器电路和数据输出电路构成，信号采集电路的输入端经插座P1、P2由导线9接跳毯10内的纵横键码条Yn、Xn，其输出端接微处理器电路的输入端，微处理器电路的输出端接数据输出电路的输入端，数据输出电路的输出端接显示屏10内的数码显示管DPY，并经插座P3接打印机。
控制面板上的六个功能键用于电源开关(POWER)，是整个装置的电源总开关，在测距之前必须首先开电源。最后也由它断掉装置的电源。
启动测距/重测键(PUN)，上电后，按此键测距开始；如果在测距过程中，因跳远者违例或其它原因，致使这次的成绩无效时，按此键将不必对成绩处理和显示，并将装置回到测距状态，允许重距或下一个继续。
存储、显示键(MEMORY)，若跳远有效，按此键对跳远结果进行处理，在显示屏上显示。
统计成绩键(RESULT)，此装置允许每个跳远者跳三次，按此键，进行第四次LED显示，显示三次跳远中有效的最好结果，也就是跳远者的最终结果。
打印键(PRINT)，若配有打印机，按此键对最终结果进行打印。
复位键(RESET)，按此键将整个系统进行复位。
由图2给出，跳毯10内的纵横键码条Yn与Xn呈均匀十字纵横向排列，根据比赛和教学的实际情况，一般跳毯总长为308cm(跳距一般小于这个长度)，它的前180cm不布线(因为小于或等于此值已为不达标)；在以后的128cm长中，有256个键，每0.5cm一个，依次纵向排开，每个键码代表一个跳远距离。在每个键上有一横向硬条，以便脚在横向任何位置着毯时，将纵向等距离的键按下，产生测距信号。导条层上附有保护皮层，以免损坏键。当人跳在毯上时，脚踩着很多键，以最后的键为结果成绩。
由图3给出，控制箱内的控制电路，其中所说的各部分电路是信号采集电路是由读写逻辑集成片U1、U2和插座P1、P2构成，插座P1、P2接U1、U2的输入端PA0-PA7、PB0-PB7，U1、U2的输出端D0-D7并联后接单片机U3的输入端1-8脚(即P10-P17脚)，U1、U2的输出端RD(5脚)脚并联接单片机U3的RD脚(16脚)，并与数据输入芯片U6、打印驱动芯片U12的5脚(RD脚)、存储器U11的20脚(G脚)相接，U1、U2的WR脚(36脚)并联与U3的WR脚(16脚)、U6的WR脚(36脚)、U12的WR脚(36脚)、U11的W脚(21脚)相接，U1、U2的A0、A1脚(9脚、8脚)并联与U6的A0、A1脚(9脚、8脚)、U12的A0、A1脚(9脚、8脚)相接，U1、U2的RESET脚(35脚)并联与U3的RESET脚(9脚)、U6的RESET脚(35脚)、U12的RESET脚(35脚)相联，U1、U2的CS脚(6脚)分别与译码器U10的Y4脚(11脚)、Y5脚(9脚)相接；该部分电路其作用在于CPU通过对U1、U2的读写控制来完成实时监控，采集到的数据送交微机处理器电路进行处理。
微处理器电路是由单片机U3及其外扩存储器U4、U5、U11构成，U3的31脚(EA/VP脚)经电阻R11接电源+5V，U3的9脚同电阻R9、电容C10、电阻R10相接，R9接地，C10接电源+5V，R10经按键开关KS3接电源+5V，U3的P00-P07脚(39-32脚)并联与存储器U4的D0-D7脚(3、4、7、8、13、14、17、18脚)、存储器U5的D0-D7脚(9、10、11、13、14、15、16脚)、数据输入芯片U6的D0-D7脚(34-27脚)、打印驱动芯片U12的D0-D7脚(34-27脚)、存储器U11的D0-D7脚(9-17脚)相接，U3的P20-P22脚(21-23脚)并联与U11、U5的A8-A10脚(23、22、19脚)相接，U3的P23脚(24脚)同译码器U10的A脚(1脚)相接，P24脚(25脚)同U10的B脚(2脚)相接，P25脚(26脚)同U10的C脚(3脚)相接，U3的ALE/P脚(30脚)同U4的LE脚(11脚)相接，U3的PSEN脚(29脚)同U5的OB脚(20脚)相接，U3的其他脚为空脚，U4的OB脚接地，U4的00-07脚(2、5、6、9、12、15、16、19脚)并联同U5、U11的A0-A7脚(8-1脚)相接，U5的E/P脚(18脚)同U10的Y2脚(13脚)相接，VPP脚(21脚)接电源+5V，U11的E脚(18脚)同U10的Y3脚(12脚)相接，U3的X1、X2脚(19、18脚)上分别接有接地电容C11、C12，两脚间接有石英晶振SZ。
该电路其作用在于构成本实用新型的核心，对所测得的数据进行处理，并提供各芯片的读写控制逻辑，协调每个单元电路的工作流程，U4、U5、U11的低8位地址由U3的P00口提供并通过地址/数据锁存器U4的锁存，高三位地址由U3的P22-P20提供。
数据输出电路由打印驱动芯片U12、数据输入芯片U6、U7、U8、U9构成，U6的输出端PA0-PA4脚(即4、3、2、1、40脚)依次分别同U7的输入端D1-D5脚(即2、4、6、10、12脚)相接，U6的PB0-PB5脚(即18-23脚)依次分别同U8的D1-D6脚(即2、4、6、10、12、14脚)相接，U6的PC0脚(即14脚)经电阻R14同电源开关按键KS1相接，PC1脚(即15脚)经电阻R13同电源开关按键KS2相接，U6的PB6脚(即24脚)同U9的输入1端相接，U9的输出2端同显示屏内的LED数码显示管DPY及U8的Q1-Q6脚(即3、5、7、9、11、13脚)相接，电阻R1-R7、R15一端并联接电源后，另一端分别同U8的Q1-Q6脚相接，U8的E1-B1脚(1、15脚)并联接地，U7的E1、B1脚(1、15脚)并联接地，U7的Q1-Q5脚(即3、5、7、9、11脚)并联后接显示屏数码管DPY。
该部分电路其功能在于由微处理器电路输出的数据经过该部分后变为所能接受的形式显示并打印，以此来提高效率并加强其公平性，U12及插座P3是打印机的驱动器，U6、U7、U8、U9构成显示器的数据输入及驱动电路，其中U6完成数据的输入，U7、U8是6路反相驱动器，U9反向驱动最后一位数码管。
在上述各部分电路中，其中U1、U2、U6、U12采用8255可编程的并行输入输出接口读写逻辑芯片，U3采用8051单片机，U4采用74LS373地址/数据存储器，U5采用2716存储器，U7、U8采用74LS367六反相驱动器，U9采用74F04反向驱动器，U10采用74LS138型3-8译码器，U11采用6116数据存储器。
各芯片电源由电容C1-C9并联后串联的电阻R8及发光二极管D构成的电源电路提供(见图3左下方所示电路)。
本实用新型的工作情况是，用U3 8051作单片机注芯片)其内有4KROM和256个单元的RAM，不能满足设备的要求，因此扩展一片2K的ROMU5(2716芯片)、一片2K的RAMU11(6116芯片)，P0口作低八位地址/数据复用线，低八位地址用U4 74LS373锁存器锁存，实现数据和地址的分离。P0口作为数据线和U5(2716)、U11(6116)、条毯垫子电路的2片U1、U2(8255)连接。P1口作为连接LED显示和打印机的数据口；扩展存储器需要11条地址线，用U3(8051)的P0(8条)和P2口的低3位(P2.0，P2.1，P2.2)构造而成。这样，P2口还剩下5个引脚，用来扩展一个74LS138译码器(产生片选信号)。P2.3、P2.4、P2.5、P2.6、P2.7分别接U10(74LS138)的A、B、C74LS138通过电阻接+5V电源，保证为高电平，使74LS138为工作状态。74LS138译出的从Y0到Y7八条线，为了使8051的内部ROM与外部的2KROM连续，从Y2开始用(Y0、Y1不用)，分配如下Y2作为2716的片选线，Y3作为6116的片选线，Y4作为垫子键矩阵纵向线I/O口8255的片选线，Y5作为垫子横向I/O口8255的片选线，Y6作为LED显示8255的片选线，Y7作为打印8255的片选线。P3口用其第二功能，一部分闲置。
8051芯片内部有时钟电路，单石英晶体和微调电容需要外接，用6MHZ的石英晶振SZ和2个30P的微调电容C1、C2构成，接于8051的XTAL1和XTAL2，为单片机产生时钟脉冲时序。
用按键上电来完成系统的复位，当键KS1不按时，RESET通过电阻接地，为低电平，禁止复位；当KS1按下时，有KS1经电阻上电，产生高电平，完成复位。
8051的EA引脚保证为高电平，以完成ROM由内向外顺序读取。从74LS373的Q0、Q1和地址线结合作为所有8255的口状态选择线。8051的WR、RD为所有芯片公用线。各芯片的电源引脚VCC接功能面板上的上电键(POWER)，地线GND都接地。8051的ALE接由此脚的芯片74LS373锁存器，控制地址的锁存。U5的A口、B口和U6的A口、B口构成16×16键矩阵，在矩阵点上，两导线并不相接，仅代表一个按键，从每个矩阵点的2条线上各引出1条线，布在跳毯中。这样作为了使电路明了，便于实现，同时，若跳毯中的按键损坏，便于维修、更换。U5为输出口，其接列导线的一端，列导线另一端悬空；U6为输入口，其接行线的一端，行导线另一端通过100欧电阻接+5V电源。给列线从右向左，依次送上低电平，每送一个低电平，U6对行导线由上到下读一遍，用扫描的方法确定键位。如果U6读入的位高电平，则没键按下；如果读入的为低电平，表明输出低电平的列线和读入低电平的行线的交点处的键被按下。举例说明，假设PA5输出低电平，若与这条线相连的键没键按下，则U6对各口读入一遍，为高电平，表明无键按下；若有键按下，假设为16键，则U6的PA0读入为低电平，这样行号(1行)；加列号(6列)，岢以准确的得到键位。得到的键号值存在8051的寄存器A中，将其除以2就可得到跳远者跳过的布有开关的距离，这个距离加上没有布开关的180cm，即为距远者的成绩。实现了确定跳远距离的测量。并经打印机可打印出来。打印用以8255芯片I/O口接打印机，打印机用TpuP-40A小型点阵打印机。LED用REDCC，以4位显示，分别表示个位、十位、百位和一位小数。U6的PB口加U9驱动器作为段控线，PA口的低4位加75452反向驱动器作为位控线。U6的PC0连接启动测距/重测键(RUN)，PC1连接存储、显示键(MEMERY)，PC2成绩键(RESULT)，PC3接打印键(PRINT)。对PC口的扫描可以完成操作者要求的任务。U12的PA口连接打印机的8条数据线DB，PC0连接STB(数据选通信号)，PC7连接BUSY，检查打印机的忙闲。
从上述结构可以看出，本实用新型具有(1)自动化高，便于操作，显示准确、清晰，一目了然，打印可作为成绩的存根，以备后用和统计。(2)由低功耗高性能的单片机组成，集成化高，元件通用性强，便于生产、维修。(3)所有电路封装于箱体内，又是集成电路，便于携带，抗干扰能力强。(4)电路箱体和跳毯相互独立，用总线、插头连接，便于拆装，形成模块，便于维护和批量生产。(5)选用常用的元件，能很好的完成达到的目的，同时保证了此装置的成本较低，便于普及推广。
权利要求1.一种立定跳远自动测距装置，是由控制箱、跳毯及内部电路构成，其特征在于控制箱(1)后侧面上装有显示屏(2)，显示屏(2)前面的控制箱的控制面板上依次装有复位键(3)、统计成绩键(4)、打印键(5)、存储显示键(6)、电源开关(7)、启动测距及重测键(8)，其内部电路是由信号采集电路、微处理器电路和数据输出电路构成，信号采集电路的输入端经插座P1、P2由导线(9)接跳毯(10)内的纵横键码条Yn、Xn，其输出端接微处理器电路的输入端，微处理器电路的输出端接数据输出电路的输入端，数据输出电路的输出端接显示屏(10)内的数码显示管DPY，并经插座P3接打印机。
2.根据权利要求1所述的立定跳远自动测距装置，其特征在于所说的跳毯(10)内装有纵横键码条Yn与Xn，并呈均匀十字纵横向排列。
3.根据权利要求1所述的立定跳远自动测距装置，其特征在于所说的信号采集电路是由读写逻辑集成片U1、U2和插座P1、P2构成，插座P1、P2接U1、U2的输入端PA0-PA7、PB0-PB7，U1、U2的输出端D0-D7并联后接单片机U3的输入端1-8脚，U1、U2的输出端RD脚并联接单片机U3的RD脚，并与数据输入芯片U6、打印驱动芯片U12的5脚、存储器U11的20脚相接，U1、U2的WR脚并联与U3的WR脚、U6的WR脚、U12的WR脚、U11的W脚相接，U1、U2的A0、A1脚并联与U6的A0、A1脚、U12的A0、A1脚相接，U1、U2的RESET脚并联与U3的RESET脚、U6的RESET脚、U12的RESET脚相联，U1、U2的CS脚分别与译码器U10的Y4脚、Y5脚相接。
4.根据权利要求1所述的立定跳远自动测距装置，其特征在于所说的微处理器电路是由单片机U3及其外扩存储器U4、U5、U11构成，U3的31脚经电阻R11接电源+5V，U3的9脚同电阻R9、电容C10、电阻R10相接，R9接地，C10接电源+5V，R10经按键开关KS3接电源+5V，U3的P00-P07脚并联与存储器U4的D0-D7脚、存储器U5的D0-D7脚、数据输入芯片U6的D0-D7脚、打印驱动芯片U12的D0-D7脚、存储器U11的D0-D7脚相接，U3的P20-P22脚并联与U11、U5的A8-A10脚相接，U3的P23脚同译码器U10的A脚相接，P24脚同U10的B脚相接，P25脚同U10的C脚相接，U3的ALE/P脚同U4的LE脚相接，U3的PSEN脚同U5的OB脚相接，U3的其他脚为空脚，U4的OB脚接地，U4的00-07脚并联同U5、U11的A0-A7脚相接，U5的E/P脚同U10的Y2脚相接，VPP脚接电源+5V，U11的E脚同U10的Y3脚相接，U3的X1、X2脚上分别接有接地电容C11、C12，两脚间接有石英晶振SZ。
5.根据权利要求1所述的立定跳远自动测距装置，其特征在于所说的数据输出电路由打印驱动芯片U12、数据输入芯片U6、U7、U8、U9构成，U6的输出端PA0-PA4脚依次分别同U7的输入端D1-D5脚相接，U6的PB0-PB5脚依次分别同U8的D1-D6脚相接，U6的PC0脚经电阻R14同电源开关按键KS1相接，PC1脚经电阻R13同电源开关按键KS2相接，U6的PB6脚同U9的输入1端相接，U9的输出2端同显示屏内的LED数据显示管DPY及U8的Q1-Q6脚相接，电阻R1-R7、R15一端并联接电源后，另一端分别同U8的Q1-Q6脚相接，U8的E1、B1脚并联接地，U7的E1、B1并联接地，U7的Q1-Q5脚并联后接显示屏数码管DPY。
专利摘要本实用新型是一种体育比赛和教学用的立定跳远自动测距装置,是由控制箱及其相连的跳毯构成,控制箱内装有自动控制电路,跳毯内装有同控制电路相连的距离跳键条,控制箱上有显示屏及各功能键,电路由信号采集、微处理器及数据输出几部分构成,电路间依次输出与输入端相接,数据输出电路的输出端接显示屏,并经插座同打印相接,其结构新颖、简单,使用方便,快速、准确,成本低,效率高,适用性强。
文档编号G01B7/02GK2494971SQ0124986
公开日2002年6月12日 申请日期2001年6月15日 优先权日2001年6月15日
发明者张振东, 张洛明, 刘广瑞, 黄迎乒 申请人:张振东, 张洛明, 刘广瑞, 黄迎乒