专利名称：径赛运动员训练用无线遥控分段计时测速系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种径赛运动员训练用无线遥控分段计时测速系统。
分段计时测速是径赛运动员训练中的重要环节。例如，在短跑训练中通过分段计时测速可以了解运动员的起跑加速能力，中途最高绝对速度及其持续时间和最后阶段的速度变化情况。国外优秀运动员在100米跑的训练中甚至要测量运动员每10米的分段时间和速度。国家体委1988年颂布的《田径教学训练大纲》对选拨和训练运动员的分段成绩均有明确要求。
目前，径赛运动员训练的分段计时测速尚无专用设备。极少数的专业体育科研机构和国家级的运动员采用大型电动计时系统来测量运动员跑某段距离的成绩。如西德专利DE3716-987-C和3937-977-C等所构成的电动计时系统，均是由摄象机、录象机、监视器及硬拷贝设备等组成。此类系统设备庞大、价格昂贵、使用复杂，适合于大型比赛，但在径赛运动员训练中无法普及应用。所以国内外一般的专业体育代表队和体育学校等均使用秒表人工分段计时来训练和选拨运动员，由于人为因素影响大，准确性很差。
本发明提供的系统，可以普及应用于各种径赛运动员训练中的分段计时测速，重点解决短跑运动员训练中的分段计时测速的难题。也可用于速度滑冰、竞走和自行车等各种跑道运动项目的分段计时测速，以及在小型比赛中作为电动计时器或供促裁人员作为监视系统使用。
本系统的功能为(1)测量一个或多个运动员完成各种距离的全程跑的时间和速度;(2)测量运动员跑所设置的各分段距离所用的时间和速度，一次最多可以设置十个分段距离;(3)单独或在各种距离跑中测量运动员的起跑反应时间;(4)测量各种跑的过程中某些特定点的瞬时速度;(5)测量运动员的耳-手反应时。
下面结合
本系统的最佳实施例图1-1给出了本系统的总方框图。它由发令装置[1]、起跑开关[2]、无线电发射机组[3a～3k]、红外发射器组[4b～4k]、红外接收器组[5b～5k]、无线电接收机[6]、微型计算机子系统[7]、键盘[8]、显示器[9]打印机[10]组成。
本系统工作时，发令装置[1]放置在起跑端，各红外发射器[4b～4k]分别相对置于各分段距离的跑道两侧，微型计算机子系统[7]可放置在终点或跑道附近的其它位置。训练开始时，由发令装置[1]或发令枪发令，发令信号由无线电发射机[3a]发射，经无线电接收机[6]接收后，传至微型计算机子系统[7]，启动机内的计时器开始计时，显示器[9]开始连续显示时间。起跑开关动作信号和各分段距离上的红外检测信号分别由无线发射机[3a]和[3b～3k]发射，经无线电接收机[6]传至微型计算机子系统[7]作为各自的计时信号，计时结束后，由微型计算机子系统[7]计算各分段距离所用的时间和各分段的速度，并由键盘[8]中的各功能键控制显示器[9]显示各段的时间和速度，需要保存时由打印机[10]打印。
图1-2为发令装置的框图。它由予备开关[11]、发令开关[12]、反应时开关[13]、发令方式切换开关[14]、呼叫开关[15]、控制电路[16]、音频功率放大器[17]和扬声器[18]等组成。控制电路[16]是由图1-3中的R-S触发器[19]和[22](各为(1/2)4011)、单稳态触发器[21]和[23](各为(1/2)4528)、多谐振荡器[24]((1/3)4069)以及控制门[20]和[25](各为(1/4)4011)等组成。音频功率放大器[17]的电原理图为图2-7，其中TBA820M为低功耗集成功率放大器。起跑发令有两种方式，第一种为由发令开关控制发令装置产生发令声信号;第二种为由普通发令枪发令。这两种方式由发令方式切换开关[14]选择。在发令的同时，控制电路[16]产生启动计时的脉冲信号输出至无线电发射机[3a]。呼叫开关[15]用来通知终点的微型计算机操作人员做好准备。反应时开关[13]用于测量运动员的耳-手反应时间。
起跑开关[2]的作用是测量运动员的起跑反应时间。此开关动作时，产生起跑计时信号，经发令装置[1]输出至无线电发射机[3a]。控制电路[16]具有抢码检测功能，当起跑开关先于发令开关动作时，不产生发令信号，计时器也不开始计时。
无线电发射机组[3a～3k]的电原理图均为图2-1。其中U1((1/3)4069)为多谐振荡器，U2和U3为控制门(各(1/4)4011)，晶体管T1等组成高频晶体振荡器，晶体管T2为调制器，晶体管T3等组成高频功率放大器。当有控制信号自U2输入时，发射机发射受调制的高频脉冲。发射机[3a]中的U3的输入信号来自呼叫开关[15]，其余的发射机[3b～3k]中的U3仅作为倒相器。
红外发射器组[4b～4k]中的各红外发射器的电原理图均为图2-2。其中U4(NE555)等组成多谐振荡器，U5为红外发射探头。各红外发射器发射受脉冲调制的红外光。
红外接收器组[5b～5k]中的各红外接收器的电原理图均为图2-3。其中U6为红外接收探头，U7(LM258)等组成放大器，U8(LM567)等组成锁相解调器。U9为光轴对准指示灯。各红外接收器接收与之相对应的红外发射器发射的红外光。
在每个分段距离上设置一套红外发射器和红外接收器及一个无线电发射机。红外发射探头和红外接收探头用支架相对架设在跑道两侧规定的高度上，当运动员跑到二探头连线位置时，遮断红外发射器发射的红外光，红外接收器中的锁相解调器输出分段计时控制信号，控制相应的无线电发射机发射受调制的高频脉冲。
图2-4为无线电接收机[6]的电原理图。其中T1等组成高频晶体振荡器，U10(TDA1083)为单片收音机集成电路，U11(4528)为单稳态能发器，T2等组成整形电路。此接收机接收本系统各无线电发射机[3a～3k]发射的信号，由T2和U11输出至微型计算机子系统[7]作为计时控制信号，同时推动扬声器发声。
图2-5为微型计算机子系统[7]的电原理图。其中U12(8031)为单片微型计算机，U13(74LS373)为地址锁存器，U14(8155)为并行接口扩展器，U15(2732)为程序存贮器。微型计算机子系统的功能为计时;计算各分段距离的时间和速度;计算某些分段的时间和或速度差等;将计算结果输出至显示器[9]或打印机[10]。计时由8031内部定时器完成，计时控制采用中断方式，中断信号来自无线电接收机[6]。微型计算机子系统的工作状态由键盘[8]中的各功能键控制。
本微型计算机子系统[7]亦可使用通用微型计算机(如IBM-PC等机型)，但由于其使积较大，现场使用时，不如上述的专用微型计算机方便。
图2-6为键盘[8]和显示器[9]的电原理图。其中U16和U17(各为7407)为显示驱动器，U18为键盘，U19为八位LED显示器(亦可为液晶显示器)。U16和U17输入信号分别来自图2-6中8155和PA0～PA7和PB0～PB7，键盘的输出送至8155的PC0～PC2。键盘共设21个键，其数字键10个，功能键11个。各功能键用于控制微型计算机子系统[7]的工作状态。显示器的最高位显示各段的序号，低7位显示时间(最低位为0.01秒)或速度(最低位为0.01米/秒)。在测反应时间时，最低位显示毫秒。需要时显示器亦可采用大屏幕数字显示器。
在无线电干扰较严重或测量距离较近时，本系统可以不使用无线传输方式，而组成有线传输系统。有线传输系统由发令装置[1]、起跑开关[2]、红外射器组[4b～4k]、红外接收器组[5b～5k]、微型计算机子系统[7]、键盘[8]、显示器[9]和打印机[10]组成。各部分与微型计算机子系统之间由电缆线连接。
权利要求
1.一种径赛运动员训练用无线遥控分段计时测速系统，其特征在于它是由发令装置[1]、起跑开关[2]、无线电发射机组[3o～3k]、红外发射器组[4b～4k]、红外接收器组[5b～5k]、无线电接收机[6]、微型计算机子系统[7]、键盘[8]、显示器[9]和打印机[10]所组成。
2.如权利要求1中所述的径赛运动员训练用无线遥控分段计时测速系统，其特征在于发令装置[1]是由予备开关[11]、发令开关[12]、反应时开关[13]、发令方式切换开关[14]、呼叫开关[15]、控制电路[16]、音频功率放大器[17]和扬声器[18]所组成。
3.如权利要求2中所述的径赛运动员训练用无线遥控计时测速系统，其特征在于发令装置[1]中的控制电路[16]是由R-S触发器[19]、控制门[20]、单稳态触发器[21]、R-S触发器[22]、单稳态触发器[23]、多谐振荡器[24]和控制门[25]所组成。
4.如权利要求1中所述的径赛运动员训练用无线遥控分段计时测速系统，其特征在于本系统可以简化成有线传转系统。有线传输系统是由发令装置[1]、起跑开关[2]、红外发射器组[4b～4k]、红外接收器组[5b～5k]、微型计算机子系统[7]、键盘[8]、显示器[9]和打印机[10]组成。各部分与微型计算机子系统之间以电缆线连接。
全文摘要
一种径赛运动员训练用无线遥控分段计时测速系统。它由发令装置、起跑开关、无线电发射机、无线电接收机、红外发射器、红外接收器、微型计算机子系统、键盘、显示器和打印机等组成。该系统主要用于在径赛运动员训练中实时测量运动员跑全程和所设置的各分段距离的时间和速度以及起跑反应时间，测量运动员的耳-手反应时等。亦可用于速度滑冰，竞走和自行车等跑道运动项目的分段计时测速，以及在小型比赛中作为电动计时器或供仲裁人员作为监视系统使用。
文档编号G04F10/10GK1071267SQ9110933
公开日1993年4月21日 申请日期1991年9月28日 优先权日1991年9月28日
发明者艾秀兰 申请人:艾秀兰