专利名称：信号检测整形电路与雷光触发定时器及其自动计时跑道的制作方法
技术领域：
本发明涉及信号检测整形电路与雷光触发定时器及其自动计时跑道，属于非电量
测量、自动控制与电子设备领域。
背景技术：
等距离速度比赛的时间测量通常有手动秒表计时、电子摄像计时、机械门控电子 计时等方式。 手动秒表计时精度较差，对操作人员要求较高，在环道多圈比赛时还需要同时 进行人工计圈数，数据容易出现偏差，特别在高速车模比赛时，同时计圈数与计时间相当困难。 电子摄像计时精度高、功能强，但需要专业操作人员，设备体积大、成本昂贵、机 器的维护保养也较为麻烦。 机械门控电子计时功能较为简单，可用于直道计时，无法用于环道多圈计时，适 合慢速的比赛项目，机械门开启所需的推力会对比赛产生不必要的影响。
发明内容
本发明的目的是提供信号检测整形电路与雷光触发定时器及其自动计时跑道。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。 —种信号检测整形电路，有一个接地端GND、二个电源端即负电源端-Vp和正电源 端+￥。、一个信号输出端XP，根据电路接法的不同有R-S触发器型与滞环比较器型二种结构 形式。 信号检测整形电路由传声器、激光器、感光器、定时电路555、开关、电阻、二极管、 LED发光管组成。 R-S触发器型信号检测整形电路电阻与传声器串联后跨接在正负电源之间、其 公共端通过二极管与开关的串联电路接定时电路555的Tri脚，用于在需要时采集发令枪 声信号；两个激光器串联后跨接在正负电源之间、其公共端接地，一个感光器与电阻串联后 跨接在正负电源之间、其公共端接定时电路555的Tri脚，电阻与另一个感光器串联后跨接 在正负电源之间、其公共端接定时电路555的Thr脚，用于采集起跑线与终点线的光变信 号。 滞环比较器型信号检测整形电路电阻与传声器串联后跨接在正负电源之间、其 公共端通过二极管与开关的串联电路接定时电路555的Tri脚和Thr脚，用于在需要时采 集发令枪声信号；两个激光器串联后跨接在正负电源之间、其公共端接地，两个感光器分别 与电阻并联后再串联并跨接在正负电源之间、其公共端接定时电路555的Tri脚和Thr脚， 用于采集起跑线与终点线的光变信号。 两个激光器发出的光线分别对准两个感光器，信号检测整形电路的定时电路555 的VDD脚与GND脚分别接正负电源，定时电路555的Dis脚经电阻与发光管的串联电路接
6正电源，用于指示工作状态；定时电路555的OUT脚接为脉冲输出端XP，输出工作脉冲。
—种采用信号检测整形电路的简约型雷光触发定时器，有一个接地端、二个电源 端，接收起跑发令枪声信号或起点撞线光变信号、终点撞线光变信号，并具有LED状态指 示、LED时间显示与计时清零功能；简约型雷光触发定时器由稳压电源、信号检测整形电 路、边沿_脉冲转换器、双脉冲线控时钟组成，稳压电源接外部输入电源+Pv和-Pv.输出电 压稳定的电源+Vp和-Vp连接至信号检测整形电路和边沿-脉冲转换器及线控时钟，信号 检测整形电路的输出端XP与边沿-脉冲转换器的输入端SP相连，边沿-脉冲转换器的输 出端DP与线控时钟的输入端YP相连。 所述的边沿-脉冲转换器由电容、电阻、二极管、电压比较器组成，四个二极管组 成单相整流桥，整流桥有二个交流输入端、正负二个直流输出端，其中一个交流输入端通过 电容与电阻的串联电路接转换器的输入端SP、另一个交流输入端接为转换器的接地端，整 流桥的直流负输出端与正输出端分别通过电阻接转换器的正负电源端，比较器的正负输入 端分别接整流桥的直流正负输出端，比较器的正负电源端分别接为转换器的正负电源端， 比较器的输出端接为转换器的脉冲输出端DP。 —种采用信号检测整形电路的计数型雷光触发定时器，有一个接地端、二个电源 端，接收起跑发令枪声信号或区段起点光变信号、区段终点光变信号，具有计数方向控制功 能、计数器复位功能、计数器置数功能、计数初值设定功能，并具有LED状态指示、LED时间 显示与计时清零功能；计数型雷光触发定时器由稳压电源、信号检测整形电路、计数显示 器、单脉冲线控时钟、计数初值设定拨码开关、开关及电阻组成，稳压电源接外部输入电源 +Pv和-Pi输出电压稳定的电源+Vp和-Vp连接至信号检测整形电路与计数显示器及线控 时钟，计数显示器输入端CK接信号检测整形电路的输出端XP ;单刀双掷开关的常开与常闭 端分别接正负电源、公共端接计数显示器的计数方向控制端U/D，一个单刀单掷开关与电阻 串连后跨接在正负电源之间、其公共端接计数显示器的复位端RST，另一个单刀单掷开关与 电阻串连后跨接在正负电源之间、其公共端接计数显示器的置数端PE，含有上拉排阻的12 位计数初值设定拨码开关其上拉排阻公共端接正电源、其拨码开关公共端接负电源、12位 排阻与拨码开关的公共端与计数显示器的计数初值设定输入口 PXYZ相连接，计数显示器 的输出端PK接线控时钟的输入端YP。 所述的计数显示器由脉冲计数器、译码驱动器、脉冲周数显示器、反向缓冲器组 成，脉冲计数器的计数脉冲输入端CK、计数脉冲输出端PK、计数方向控制端U/D、复位端 RST、置数端PE、计数初值设定输入口 PXYZ即为计数显示器的相应端口，脉冲计数器的计数 数值输出口 QXYZ接译码驱动器的BCD码输入口 SXYZ，译码驱动器的七段码输出口 TXYZ接 周数显示器的七段码输入口 RXYZ，周数显示器的公共端接正电源，计数方向控制端U/D接 周数显示器的输入端Pl、同时经反向缓冲器U21接周数显示器的输入端P3，计数脉冲输出 端PK经反向缓冲器U22接周数显示器的输入端P2 ，脉冲计数器与译码驱动器及反向缓冲器 的正负电源端分别接计数显示器的正负电源。 所述的周数显示器由三位带点七段码LED数码管与24个限流电阻组成，LED数码 管采用共阳形式，三位数码管的公共端连接在一起作为周数显示器的公共端C0M，组成数码 管的每个发光二极管引出脚串接一个限流电阻，限流电阻对应七段码引脚部分al gl、 a2 g2、 a3 g3组成周数显示器的七段码输入口 RXYZ，而小数点对应的引脚pl、 p2、 p3另外引出备用。 所述的译码驱动器由三个BCD至七段码译码驱动器组成，BCD码输入引脚部分 Al Dl、 A2 D2、 A3 D3组成译码驱动器的BCD码输入口 SXYZ，七段码输出引脚部分 al gl、 a2 g2、 a3 g3组成译码驱动器的七段码输出口 TXYZ，三个BCD至七段码译码 驱动器的电源接译码驱动器的电源端。 所述的脉冲计数器有同步计数器与异步计数器二种形式。 同步计数器由三个可预置加减DEC计数器、一个或门、二个D型触发器、一个或非 门组成，三个DEC计数器的计数脉冲输入端CK、计数方向控制端U/D、复位端RST、置数端PE 的同名端连接在一起作为脉冲计数器对应功能控制端，最低位DEC计数器X的进/借位输 入端CI接电源-Vp，而其进/借位输出端CO接高一位DEC计数器Y的进/借位输入端CI， 此高一位DEC计数器Y的进/借位输出端CO接更高一位DEC计数器Z的进/借位输入端 CI，如此DEC计数器的进/借位输入输出端CI与CO接成链式结构，三个DEC计数器的预 置数据输入口 PX1 PX4、 PY1 PY4、 PZ1 PZ4组成脉冲计数器的计数初值设定输入口 PXYZ，三个DEC计数器的计数数值输出口 QX1 QX4、 QY1 QY4、 QZ1 QZ4组成脉冲计数 器的计数数值输出口 QXYZ，触发器B的时钟输入端CK接高位DEC计数器Z的进/借位输出 端C0，触发器B的数据输入端D接电源+Vp，触发器B的置位端SET接电源_Vp，脉冲计数器 的复位端RST与置数端PE 二个信号经或门运算输出同时接触发器B的复位端RST和触发 器A的置位端SET,触发器A的时钟输入端CK接脉冲计数器的计数脉冲输入端CK，触发器A 的数据输入端D接电源-Vp，触发器A的复位端RST接电源-Vp，或非门的二个输入端分别 接触发器B的输出端Q与触发器A的输出端Q，或非门的输出端接为脉冲计数器的脉冲输出 端PK，可预置加减DEC计数器、或门、D型触发器、或非门的电源接脉冲计数器的电源端+Vp 和-Vp。 异步计数器由三个可预置加减DEC计数器、一个或门、二个D型触发器、一个或非 门组成，连接方式与同步计数器基本相同，所不同的是DEC计数器的计数脉冲输入端CK与 进/借位输入输出端CI和CO的接法，三个DEC计数器的进/借位输入端CI均接电源-Vp， 最低位DEC计数器X的计数脉冲输入端CK接为脉冲计数器的计数脉冲输入端CK，而其进/ 借位输出端CO接高一位DEC计数器Y的计数脉冲输入端CK，此高一位DEC计数器Y的进/ 借位输出端CO接更高一位DEC计数器Z的计数脉冲输入端CK，如此可预置加减DEC计数器 的计数脉冲输入端CK与进/借位输出端CO接成链式结构。 —种采用信号检测整形电路的智能型雷光触发定时器，采用双通道结构，有一个 接地端GND、二个电源端即负电源端-Pv和正电源端+Pv，接收起跑发令枪声信号或区段 起点光变信号、区段终点光变信号，并用微型键盘进行设置或输入数据，并具有LED状态指 示、LED周数/时间显示器输出数据信息；智能型雷光触发定时器由稳压电源、二套信号检 测整形电路、单片机系统、微型键盘、二个周数/时间显示器、电阻Rl和R2、二极管Dl D4 组成，稳压电源接外部输入电源+Pv和-Pi输出电压稳定的电源+5V和-5V连接至信号检 测整形电路、同时+5V电源连接至单片机系统，电阻R1、R2分别跨接在信号检测整形电路的 输出端XP1、XP2与单片机系统的输入端ZP1、ZP2之间，二极管D3与D1、D4与D2串联后跨 接在电源+5V与接地GND之间、其公共端分别接单片机系统的输入端ZP1、ZP2，单片机系统 的键盘接口与微型键盘连接，单片机系统的二个显示接口分别与二个周数/时间显示器相
8连接。 所述的周数/时间显示器采用扫描形式的带双点分隔符的四位八段LED数码管显 示器，所述的微型键盘采用3X3的扫描形式键盘，键盘9个键为一、一、t 、 I 、确认、模式、 置数、复位清零、置位满程，扫描形式的显示器与扫描形式的键盘有助于减少连接接口的连 线数量。 —种采用简约型雷光触发定时器或采用智能型雷光触发定时器的双直线型自动 计时跑道，采用多通道结构，具有二条比赛通道、一条设备通道与二条走线通道，双直线型 自动计时跑道由简约型或智能型雷光触发定时器、光束指向调整器与双直线型跑道结构体 组成，跑道结构体由底板Zl、侧板Z2、基板Z3、盖板Z4及隔板Z5组成，二块侧板与一块基 板组成H形结构，其上部空间为比赛通道、下部空间为走线通道，二个H形结构固定在底板 上，二个H形结构间留出一定空间作为设备通道，走线通道与设备通道用隔板封闭或隔开， 隔板开有过线孔，设备通道上部由盖板封口 ；光束指向调整器安装于侧板上靠近设备通道 两端的位置，雷光触发定时器安置在设备通道中，其清零按钮、LED指示灯与时间显示窗或 线控时钟部分安装于盖板上，以利于观察与操作，激光器一头固定于侧板开孔中、另一头置 于光束指向调整器中，感光器安放于激光束照射到的对面侧板的开孔中，感光器、激光器与 雷光触发定时器通过走线通道与设备通道行线连接。 —种采用计数型雷光触发定时器或采用智能型雷光触发定时器的双扁环型自动 计时跑道，采用三通道结构形式，具有二条比赛通道和一条设备通道，双扁环型自动计时跑 道由计数型或智能型雷光触发定时器、光束指向调整器与双扁环型跑道结构体组成，跑道 结构体由底座Hl、外侧板H3、内侧板H2、盖板H4与H5及隔板H6组成，外侧板与内侧板构 成相对距离固定的扁环形结构，即弯道与直道的板间距相同，二个扁环形结构固定在底板 上，二个扁环形结构间留出一定空间作为设备通道，设备通道上部由盖板封口、前后由隔板 封口，由内侧板围成扁圆柱的上部开口也由盖板封口 ；光束指向调整器安装于内侧板上靠 近直道两端的位置，雷光触发定时器安置在设备通道中，其清零按钮、LED指示灯、周数显示 器与时间显示器或线控时钟部分安装于盖板上，以利于观察与操作，激光器一头固定于侧 板开孔中、另一头置于光束指向调整器中，感光器安放于激光束照射到的对面侧板的开孔 中。 —种采用计数型雷光触发定时器或采用智能型雷光触发定时器的双鹏铃型自动
计时跑道，采用三通道结构形式，具有二条比赛通道和一条设备通道，双哑铃型自动计时跑
道由计数型或智能型雷光触发定时器、光束指向调整器与双哑铃型跑道结构体组成，其组
成、结构、位置关系与双扁环型自动计时跑道基本相同，所不同的是双鹏铃型自动计时跑
道的结构体为满足最大车体顺利通过跑道，需要外侧板在弯道部分外扩，使能在直道中行
进的最大车体也能在弯道中顺利行进，即弯道比直道的板间距要大一些，弯道外侧板的内
径为双扁环型弯道外侧板的内径与最大车身长的模，即两者平方和的开方。 所述的光束指向调整器根据结构形式的不同有直接固定型与角弯固定型二种结
构形式，其特征在于直接固定型光束指向调整器由T型管、调整镙钉、固定镙钉组成，T型
管的端面与圆柱面各开有周向均匀分布的螺孔，端面螺孔用于将光束指向调整器牢靠地固
定在跑道的侧板上，圆柱面螺孔用于配合调整镙钉调节激光光束的方向；角弯固定型光束
指向调整器由圆管、调整镙钉、角弯、固定镙钉组成，圆管径向开有二排周向均匀分布的螺孔，一排螺孔用于固定角弯以将整个光束指向调整器牢靠地固定在跑道的侧板上，另一排 螺孔用于配合调整镙钉调节激光光束的方向。 自动计时跑道由雷光触发定时器、光束指向调整器、跑道结构体三个部分构成，而 跑道结构体有双直线型、双扁环型、双哑铃型三种结构形式，是赛车、机器人速跑等比赛的 平台。 本发明雷光触发定时器及其自动计时跑道结构合理、牢靠，雷光触发定时器简单 可靠，并具有成本低、计时精度高、抗干扰能力强、便于维护等特点，在模型车比赛、机器人 速跑比赛以及时间测量、脉冲计数、速度测量等方面有广泛的应用价值。
图la R-S触发器型信号检测整形电路的电路原理图。 图lb滞环比较器型信号检测整形电路的电路原理图。 图2信号检测整形电路的信号输入输出波形。 图3简约型雷光触发定时器结构框图。 图4边沿_脉冲转换器的电路原理图。 图5边沿_脉冲转换器的输入输出信号波形。 图6a、6b输出电压固定型、可调型稳压电源。 图7计数型雷光触发定时器结构框图。 图8周数显示器的电路原理图。 图9带点七段码LED数码管的外观与引脚图。 图10译码驱动器的电路原理图。 图lla同步计数器的电路原理图。 图llb异步计数器的电路原理图。 图12计数显示器的工作波形。 图13智能型雷光触发定时器结构框图。 图14周数/时间显示器外观与引脚图。 图15微型键盘外观与布局。 图16智能型雷光触发定时器的工作波形。 图17双直线型自动计时跑道的立体图。 图18双直线型自动计时跑道的截面图。 图19双直线型自动计时跑道的俯视图。 图20双扁环型自动计时跑道的俯视图。 图21双哑铃型自动计时跑道的俯视图。 图22a双扁环型自动计时跑道的截面图。 图22b双哑铃型自动计时跑道的截面图。 图23a、23b光束指向调整方式示意图。 图24a、24b直接固定型光束指向调整器立体示意图、侧向截面图。 图25a、25b角弯固定型光束指向调整器立体示意图、侧向截面图。 图26采用雷光触发自动计时装置的运动场跑道。
图中各标号表示如下 Zl、底板，Z2、侧板，Z3、基板，Z4、盖板，Z5、隔板; X1、T型管，X2、调整镙钉，X3、固定镙钉，X4、圆管，X5、角弯; Hl、底座，H2、内侧板，H3、外侧板，H4、扁环盖板，H5、中间盖板，H6、隔板； Yl、中央立柱，Y2、立柱，Y3、平面反光镜。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明进行详细描述。
实施例1 —种信号检测整形电路，有一个接地端GND、二个电源端即负电源端-Vp和正电源 端+￥。、一个信号输出端XP，根据电路接法的不同有R-S触发器型与滞环比较器型二种结构 形式。 信号检测整形电路由传声器MIC、激光器LS11与LS12、感光器D11与D12、定时电 路555、开关SIO、电阻R10 R13、二极管D10、 LED发光管D13组成。 如图la所示的R-S触发器型信号检测整形电路电阻R10与传声器MIC串联后跨 接在正负电源+Vp与-Vp之间、其公共端通过二极管D10与开关S10的串联电路接定时电 路555的Tri脚，用于在需要时采集发令枪声信号；激光器LS11与LS12串联后跨接在正 负电源+Vp与-Vp之间、其公共端接地，感光器Dll与电阻Rll串联后跨接在正负电源+Vp 与-Vp之间、其公共端接定时电路555的Tri脚，电阻R12与感光器D12串联后跨接在正负 电源+Vp与-Vp之间、其公共端接定时电路555的Thr脚，用于采集起跑线与终点线的光变 信号。 如图lb所示的滞环比较器型信号检测整形电路电阻R10与传声器MIC串联后跨 接在正负电源+Vp与-Vp之间、其公共端通过二极管D10与开关S10的串联电路接定时电 路555的Tri脚和Thr脚，用于在需要时采集发令枪声信号；激光器LS11与LS12串联后跨 接在正负电源+Vp与-Vp之间、其公共端接地，感光器Dll和D12分别与电阻Rll和R12并 联后再串联并跨接在正负电源+Vp与-Vp之间、其公共端接定时电路555的Tri脚和Thr 脚，用于采集起跑线与终点线的光变信号。 激光器LSll与LS12发出的光线分别对准感光器D11与D12，信号检测整形电路的 定时电路555的VDD脚与GND脚分别接正负电源+Vp与-Vp，定时电路555的Dis脚经电阻 R13与发光管D13的串联电路接电源+￥。，用于指示工作状态；定时电路555的OUT脚接为 脉冲输出端XP，输出工作脉冲。 R-S触发器型信号检测整形电路的555定时电路组成R-S触发器，滞环比较器型 信号检测整形电路的555定时电路组成滞环比较器，工作时激光器开启，感光器受到激光 照射电阻减小、电流增大，使555定时电路的Tri脚处于相对高电平状态、而Thr脚则处于 相对低电平状态，555定时电路的OUT脚保持复位后的初始状态即低电平不变，555定时电 路通过Dis脚驱动LED指示灯发光；当发令枪声响起，传声器检测到如雷般高分贝的声音信 号，产生一个电压波动信号，导致555定时电路的Tri脚出现一组达到低电平的电压波动信 号，555定时电路输出状态翻转为高电平，此时LED指示灯不发光；当不使用发令枪或由开 关Sl断开枪声信号检测电路时，赛车或机器人移动而阻断起点雷射光束到达感光器而产生起点撞线光变信号(区段起点光变信号)，导致起点感光器电阻变大、电流减小，并导致 555定时电路的Tri脚出现一个或一组低电平脉冲信号，555定时电路输出状态翻转为高电 平；赛车或机器人离开起点区域继续移动而阻断终点雷射光束到达感光器时，产生终点撞 线光变信号(区段终点光变信号)，导致终点感光器电阻变大、电流减小，并导致555定时电 路的Thr脚出现一个或一组高电平脉冲信号，555定时电路输出状态又翻转为低电平，同时 LED指示灯恢复发光；在赛车或机器人通过起点光束与终点光束所界定的范围时，555定时 电路输出一个高电平脉冲电压信号。信号检测整形电路的信号输入输出波形如图2所示。
—种采用信号检测整形电路的简约型雷光触发定时器，如图3所示，有一个接地 端GND、二个电源端即负电源端-Pv和正电源端+Pv ;简约型雷光触发定时器由稳压电源、信 号检测整形电路、边沿-脉冲转换器、双脉冲线控时钟组成，稳压电源接外部输入电源+Pv 和-Pv、输出电压稳定的电源+Vp和-Vp连接至信号检测整形电路和边沿_脉冲转换器及 线控时钟，信号检测整形电路输入起跑发令枪声信号或起点撞线光变信号与终点撞线光变 信号、输出区段单脉冲信号，边沿-脉冲转换器的输入端SP与信号检测整形电路的输出端 XP相连、输入区段单脉冲信号，边沿_脉冲转换器输出对应输入单脉冲信号前后沿的双脉 冲信号即前沿脉冲信号与后沿脉冲信号，线控时钟的输入端YP与边沿-脉冲转换器的输 出端DP相连，线控时钟在前沿脉冲信号开始时刻启动计时、在后沿脉冲信号开始时刻停止 计时，同时计时时间在线控时钟的LED时间显示窗中显示，需重新计时时通过清零按钮将 时间显示窗显示的时间清零复位。 如图4所示的边沿-脉冲转换器由电容C30、电阻R30 R32、二极管D31 D34、 电压比较器B3组成，四个二极管D31 D34组成单相整流桥，整流桥有二个交流输入端、正 负二个直流输出端，其中一个交流输入端通过电容C30与电阻R30的串联电路接转换器的 输入端SP、另一个交流输入端接为转换器的接地端GND，整流桥的直流负输出端与正输出 端分别通过电阻R31与R32接转换器的正电源端+Vp与负电源端-Vp，比较器B3的正负输 入端分别接整流桥的直流正负输出端，比较器B3的正负电源端分别接为转换器的正负电 源端+Vp与-Vp，比较器B3的输出端接为转换器的脉冲输出端DP。 边沿-脉冲转换器的输入电容C30与电阻R30及R31、 R32构成微分电路，当输入 电压不变时四个二极管构成的桥式整流电路的负直流输出端为正电压，正直流输出端为负 电压，比较器B3输出低电平；当输入脉冲电压信号时，脉冲上升沿突变电压使整流电路的 正直流输出端电压高于负直流输出端电压，比较器B3输出高电平，延时一定时间后微分电 路状态恢复，比较器B3恢复输出低电平；脉冲下降沿突变电压使整流电路的负直流输出端 电压低于正直流输出端电压，比较器B3同样输出高电平，延时一定时间后微分电路状态恢 复，比较器B3恢复输出低电平；S卩比较器输出一个对应于输入脉冲上升沿(前沿)与下降 沿(后沿)的高电平双脉冲信号。边沿-脉冲转换器的输入输出信号波形如图5所示。
所述的稳压电源根据结构的不同有输出电压固定型与输出电压可调型二种形式， 稳压电源有一个接地端GND、 二个电源输入端即正电源端+Pv与负电源端-Pv、 二个电源输 出端即正电源端+Vp与负电源端-Vp。 如图6a所示的输出电压固定型稳压电源由正三端稳压电路、负三端稳压电路、 电容C01 C04、二极管D01与D02组成，正三端稳压电路与负三端稳压电路的接地端GND 接为稳压电源的接地端GND，正三端稳压电路与负三端稳压电路的输入Vi和输出Vo接为稳压电源的输入士Pv和输出±Vp。 如图6b所示的输出电压可调型稳压电源由正三端可调稳压电路、负三端可调稳 压电路、电阻R01 R04、电容C01 C04、二极管D01与D02组成，电阻R01与R03串联后 跨接在接地端GND与电源输出端+Vp之间、其公共端接正三端可调稳压电路调节端ADJ，电 阻R02与R04串联后跨接在接地端GND与电源输出端-Vp之间、其公共端接负三端可调稳 压电路调节端ADJ，正三端可调稳压电路与负三端可调稳压电路的输入Vi和输出Vo接为稳 压电源的输入士Pv和输出士Vp。 稳压电源的电容C01与C02置于电源输入端作为输入滤波电容，电容C03与C04 置于电源输出端作为输出滤波电容，二极管D01与D02分别反向接在稳压电源的输入端与 输出端之间。 所述的线控时钟为具有按键清零功能、并可进行线控的电子秒表，时间显示分辨
率为10mS，六位LED七段码显示，最大计时与显示时间为99分59. 99秒。 简约型雷光触发定时器检测起跑发令枪声信号或起点撞线光变信号与终点撞线
光变信号，信号检测整形电路输出计时门控单脉冲信号，边沿-脉冲转换器输出对应计时
门控单脉冲信号边沿的双脉冲信号控制线控时钟计时，线控时钟显示从起跑发令枪声或起
点撞线开始、至终点撞线结束所经历的时间。线控时钟不清零继续进行比赛或测试，则简约
型雷光触发定时器继续计时显示累计的时间。 —种采用信号检测整形电路的计数型雷光触发定时器，如图7所示，有一个接地 端GND、二个电源端即负电源端-Pv和正电源端+Pv ;计数型雷光触发定时器由稳压电源、信 号检测整形电路、计数显示器、单脉冲线控时钟、计数初值设定拨码开关、开关S1 S3及电 阻Rl与R2组成，稳压电源接外部输入电源+Pv和-Pi输出电压稳定的电源+Vp和-Vp连 接至信号检测整形电路与计数显示器及线控时钟，信号检测整形电路输入起跑发令枪声信 号或区段起点光变信号与区段终点光变信号、输出区段脉冲信号，计数显示器输入端CK接 信号检测整形电路的输出端XP、输入区段脉冲信号；单刀双掷开关S3的常开与常闭端分别 接电源+Vp与-Vp.公共端接计数显示器的计数方向控制端U/D，开关Sl与电阻Rl串连后 跨接在电源+Vp与-Vp之间、其公共端接计数显示器的复位端RST，开关S2与电阻R2串连 后跨接在电源+Vp与-Vp之间、其公共端接计数显示器的置数端PE，含有上拉排阻的12位 计数初值设定拨码开关其上拉排阻公共端接电源+￥。、其拨码开关公共端接电源-Vp、12位 排阻与拨码开关的公共端与计数显示器的计数初值设定输入口 PXYZ相连接，计数显示器 自初值开始对输入脉冲进行计数并显示计数值，倒计数时计数显示器输出自初值N开始至 计数到0的区间单脉冲信号，顺计数时计数显示器输出自初值N开始至计数到999的区间 单脉冲信号；计数显示器的输出端PK接线控时钟的输入端YP，线控时钟在前沿信号时刻启 动计时、在后沿信号时刻停止计时，同时计时时间在线控时钟的LED时间显示窗中显示，需 重新测量时复位或置数计数器、而计时器则通过清零按钮复位归零。 所述的计数显示器由脉冲计数器、译码驱动器、脉冲周数显示器、反向缓冲器U21 与U22组成，脉冲计数器的计数脉冲输入端CK、计数脉冲输出端PK、计数方向控制端U/D、 复位端RST、置数端PE、计数初值设定输入口 PXYZ即为计数显示器的相应端口，脉冲计数器 的计数数值输出口 QXYZ接译码驱动器的BCD码输入口 SXYZ，译码驱动器的七段码输出口 TXYZ接周数显示器的七段码输入口 RXYZ，周数显示器的公共端COM接正电源+Vp，计数方向
13控制端U/D接周数显示器的输入端Pl、同时经反向缓冲器U21接周数显示器的输入端P3，
计数脉冲输出端PK经反向缓冲器U22接周数显示器的输入端P2，脉冲计数器与译码驱动器
及反向缓冲器的正负电源端分别接计数显示器的正负电源+Vp与-Vp。 如图8所示的周数显示器由三位带点七段码LED数码管与24个限流电阻组成，
LED数码管采用共阳形式，三位数码管的公共端连接在一起作为周数显示器的公共端COM，
组成数码管的每个发光二极管引出脚串接一个限流电阻，限流电阻对应七段码引脚部分
al gl、 a2 g2、 a3 g3组成周数显示器的七段码输入口 RXYZ，而小数点对应的引脚
pl、p2、p3另外引出备用。带点七段码LED数码管的外观与引脚图如图9所示。 如图10所示的译码驱动器由三个BCD至七段码译码驱动器组成，BCD码输入引脚
部分A1 Dl、 A2 D2、 A3 D3组成译码驱动器的BCD码输入口 SXYZ，七段码输出引脚
部分al gl、 a2 g2、 a3 g3组成译码驱动器的七段码输出口 TXYZ，三个BCD至七段
码译码驱动器的电源接译码驱动器的电源端+Vp和-Vp。 所述的脉冲计数器有同步计数器与异步计数器二种形式。 如图11a所示的同步计数器由三个可预置加减DEC计数器、一个或门、二个D型触 发器、一个或非门组成，三个DEC计数器的计数脉冲输入端CK、计数方向控制端U/D、复位端 RST、置数端PE的同名端连接在一起作为脉冲计数器对应功能控制端，最低位DEC计数器X 的进/借位输入端CI接电源-Vp，而其进/借位输出端CO接高一位DEC计数器Y的进/借 位输入端CI，此高一位DEC计数器Y的进/借位输出端CO接更高一位DEC计数器Z的进 /借位输入端CI，如此DEC计数器的进/借位输入输出端CI与CO接成链式结构，三个DEC 计数器的预置数据输入口 PX1 PX4、PY1 PY4、PZ1 PZ4组成脉冲计数器的计数初值设 定输入口 PXYZ，三个DEC计数器的计数数值输出口 QX1 QX4、QY1 QY4、QZ1 QZ4组成 脉冲计数器的计数数值输出口 QXYZ，触发器B的时钟输入端CK接高位DEC计数器Z的进/ 借位输出端CO，触发器B的数据输入端D接电源+Vp，触发器B的置位端SET接电源-Vp， 脉冲计数器的复位端RST与置数端PE 二个信号经或门运算输出同时接触发器B的复位端 RST和触发器A的置位端SET,触发器A的时钟输入端CK接脉冲计数器的计数脉冲输入端 CK，触发器A的数据输入端D接电源-Vp，触发器A的复位端RST接电源-Vp，或非门的二个 输入端分别接触发器B的输出端Q与触发器A的输出端Q，或非门的输出端接为脉冲计数器 的脉冲输出端PK，可预置加减DEC计数器、或门、D型触发器、或非门的电源接脉冲计数器的 电源端+Vp和-Vp。 如图11b所示的异步计数器由三个可预置加减DEC计数器、一个或门、二个D型触 发器、一个或非门组成，连接方式与同步计数器基本相同，所不同的是DEC计数器的计数脉 冲输入端CK与进/借位输入输出端CI和CO的接法，三个DEC计数器的进/借位输入端CI 均接电源-Vp，最低位DEC计数器X的计数脉冲输入端CK接为脉冲计数器的计数脉冲输入 端CK，而其进/借位输出端CO接高一位DEC计数器Y的计数脉冲输入端CK，此高一位DEC 计数器Y的进/借位输出端CO接更高一位DEC计数器Z的计数脉冲输入端CK，如此可预置 加减DEC计数器的计数脉冲输入端CK与进/借位输出端CO接成链式结构。
计数显示器由脉冲计数器、译码驱动器、周数显示器、反向缓冲器等组成，脉冲计 数器输出信号经反向缓冲器控制周数显示器中间一位数码管的小数点显示计数显示器的 输出状态(灯亮表示正在计数计时中)，方向控制信号控制脉冲计数器的计数加减方式，并直接驱动低位数码管的小数点、同时通过反向缓冲器控制高位数码管的小数点，即高位点亮低位点暗时表示计数器为加法计数状态、高位点暗低位点亮时表示计数器为减法计数状态。加法计数时，计数器先通过RST信号复位或通过PE信号置数，计数开始第一个脉冲到时触发D型触发器A输出低电平，至计数器计数增至999 (或900 999)时高位DEC计数器的进/借位输出低电平，在下一个脉冲到来时高位DEC计数器的进/借位输出高电平，并触发D型触发器B输出高电平，触发器A与触发器B的输出经过或非门运算输出一个高电平宽脉冲。减法计数时，计数器先通过RST信号复位或通过PE信号置数，计数开始第一个脉冲到时触发D型触发器A输出低电平，至计数器计数减至000 (或099 000)时高位DEC计数器的进/借位输出低电平，在下一个脉冲到来时高位DEC计数器的进/借位输出高电平，并触发D型触发器B输出高电平，触发器A与触发器B的输出经过或非门运算输出一个高电平宽脉冲。通过预置不同的计数初值，计数器产生一个计数脉冲数可设定的高电平门控脉冲信号。同时，脉冲计数器输出数据经译码驱动器输入周数显示器，周数显示器显示脉冲周数计数值。计数显示器的工作波形如图12所示。 计数型雷光触发定时器检测起跑发令枪声信号或区段起点光变信号与区段终点光变信号，信号检测整形电路输出循环脉冲信号，计数显示器对循环脉冲信号计数并显示脉冲周数值，加法计数时显示NNN 999、000 999、000 999、……，减法计数时显示:NNN 000、999 000、999 000、……；同时计数显示器输出由预置初值决定脉宽的脉冲作为计时门控单脉冲信号，控制线控时钟计时。线控时钟显示从起跑发令枪声或起点撞线开始、经过由预置初值相对应的循环圈数后所经历的时间，在设定的脉冲数到后继续输入脉冲信号，则计数显示器将循环计数，而线控时钟则不会累计计时，时间显示不变。
—种采用信号检测整形电路的智能型雷光触发定时器，如图13所示，采用双通道结构，有一个接地端GND、二个电源端即负电源端-Pv和正电源端+Pv ;智能型雷光触发定时器由稳压电源、二套信号检测整形电路、单片机系统、微型键盘、二个周数/时间显示器、电阻Rl和R2、二极管Dl D4组成，稳压电源接外部输入电源+Pv和-Pi输出电压稳定的电源+5V和-5V连接至信号检测整形电路、同时+5V电源连接至单片机系统，信号检测整形电路输入起跑发令枪声信号或区段起点光变信号与区段终点光变信号、输出区段脉冲信号，电阻Rl、 R2分别跨接在信号检测整形电路的输出端XP1、 XP2与单片机系统的输入端ZP1、ZP2之间，二极管D3与D1、D4与D2串联后跨接在电源+5V与接地GND之间、其公共端分别接单片机系统的输入端ZP1、 ZP2，电阻Rl与R2及二极管Dl D4完成信号传送与电平变换功能，单片机系统的键盘接口与微型键盘连接，单片机系统的二个显示接口分别与二个周数/时间显示器相连接，单片机系统通过微型键盘设置工作模式或变更工作参数，单片机系统驱动周数/时间显示器显示脉冲计数值、时间量及相关工作状态。
如图14所示的周数/时间显示器采用扫描形式的带双点分隔符的四位八段LED数码管显示器，如图15所示的微型键盘采用3X3的扫描形式键盘，键盘9个键为一、一、个、I 、确认、模式、置数、复位清零、置位满程，扫描形式的显示器与扫描形式的键盘有助于减少连接接口的连线数量。 智能型雷光触发定时器检测起跑发令枪声信号或区段起点光变信号与区段终点光变信号，信号检测整形电路输出循环脉冲信号，单片机系统的内部计数器对循环脉冲信号进行计数并显示计数数值，同时根据预置数据输出相应的宽脉冲作为计时门控脉冲信号，计时门控脉冲信号直接控制单片机系统的内部时钟计时，并显示从起跑发令枪声或起点撞线开始、经过预置数据对应的脉冲周数后所经历的时间。智能型雷光触发定时器的数据预置、顺计数或倒计数显示、复位、置数、置位等功能均通过微型键盘操作实现。通过键盘的设置，智能型雷光触发定时器在直道模式时可以设定在单次计时(单个单次比赛)或累计时间(多个接力比赛)状态下工作，在环道模式时可以设定在一次预置计数(单个多圈比赛)或最大循环计数(循环耐力比赛)状态下工作。智能型雷光触发定时器可以在计数状态中切换到顺计数显示模式或倒计数显示模式，倒计时显示NNNN 0000，顺计时显示0000 NNNN。智能型雷光触发定时器兼有计数型雷光触发定时器的功能，而且模式变换与参数设置更为简单、数据显示更灵活、使用更方便。智能型雷光触发定时器的工作波形如图16所示。 —种采用简约型雷光触发定时器或采用智能型雷光触发定时器的双直线型自动计时跑道，采用多通道结构，具有二条比赛通道、一条设备通道与二条走线通道；双直线型自动计时跑道由简约型或智能型雷光触发定时器、光束指向调整器与双直线型跑道结构体组成，跑道结构体由底板Zl、侧板Z2、基板Z3、盖板Z4及隔板Z5组成，二块侧板与一块基板组成H形结构，其上部空间为比赛通道、下部空间为走线通道，二个H形结构固定在底板上，二个H形结构间留出一定空间作为设备通道，走线通道与设备通道用隔板封闭或隔开，隔板开有过线孔，设备通道上部由盖板封口 ；光束指向调整器安装于侧板上靠近设备通道两端的位置，雷光触发定时器安置在设备通道中，其清零按钮、LED指示灯与时间显示窗或线控时钟部分安装于盖板上，以利于观察与操作，激光器一头固定于侧板开孔中、另一头置于光束指向调整器中，感光器安放于激光束照射到的对面侧板的开孔中，感光器、激光器与雷光触发定时器通过走线通道与设备通道行线连接。双直线型自动计时跑道的立体图、截面图、俯视图如图17、图18、图19所示。 —种采用计数型雷光触发定时器或采用智能型雷光触发定时器的双扁环型自动计时跑道，采用三通道结构形式，具有二条比赛通道和一条设备通道；双扁环型自动计时跑道由计数型或智能型雷光触发定时器、光束指向调整器与双扁环型跑道结构体组成，跑道结构体由底座Hl、外侧板H3、内侧板H2、盖板H4与H5及隔板H6组成，外侧板与内侧板构成相对距离固定的扁环形结构，即弯道与直道的板间距相同，二个扁环形结构固定在底板上，二个扁环形结构间留出一定空间作为设备通道，设备通道上部由盖板封口、前后由隔板封口，由内侧板围成扁圆柱的上部开口也由盖板封口 ；光束指向调整器安装于内侧板上靠近直道两端的位置，雷光触发定时器安置在设备通道中，其清零按钮、LED指示灯、周数显示器与时间显示器或线控时钟部分安装于盖板上，以利于观察与操作，激光器一头固定于侧板开孔中、另一头置于光束指向调整器中，感光器安放于激光束照射到的对面侧板的开孔中。双扁环型自动计时跑道的俯视图如图20所示，双扁环型自动计时跑道的截面图如图22a所示。 —种采用计数型雷光触发定时器或采用智能型雷光触发定时器的双鹏铃型自动计时跑道，采用三通道结构形式，具有二条比赛通道和一条设备通道；双哑铃型自动计时跑道由计数型或智能型雷光触发定时器、光束指向调整器与双哑铃型跑道结构体组成，其组成、结构、位置关系与双扁环型自动计时跑道基本相同，所不同的是双鹏铃型自动计时跑道的结构体为满足最大车体顺利通过跑道，需要外侧板在弯道部分外扩，使能在直道中行
16进的最大车体也能在弯道中顺利行进，即弯道比直道的板间距要大一些，弯道外侧板的内径为双扁环型弯道外侧板的内径与最大车身长的模，即两者平方和的开方。双哑铃型自动计时跑道的俯视图如图21所示，双鹏铃型自动计时跑道的截面图如图22b所示。
所述的光束指向调整器根据结构形式的不同有直接固定型与角弯固定型二种结构形式，其特征在于直接固定型光束指向调整器由T型管、调整镙钉、固定镙钉组成，T型管的端面与圆柱面各开有周向均匀分布的螺孔，端面螺孔用于将光束指向调整器牢靠地固定在跑道的侧板上，圆柱面螺孔用于配合调整镙钉调节激光光束的方向；角弯固定型光束指向调整器由圆管、调整镙钉、角弯、固定镙钉组成，圆管径向开有二排周向均匀分布的螺孔，一排螺孔用于固定角弯以将整个光束指向调整器牢靠地固定在跑道的侧板上，另一排螺孔用于配合调整镙钉调节激光光束的方向。光束指向调整方式示意图如图23a、23b所示，直接固定型光束指向调整器立体示意图与侧向截面图如图24a、24b所示，角弯固定型光束指向调整器立体示意图与侧向截面图如图25a、25b所示。 激光，又称雷射光，具有亮度高、方向一致性好等特点，采用雷射光束作为赛车、机
器人速跑等比赛的位置与时间测量工具具有精度高、抗干扰能力强等优点。 雷光触发定时器采用电池或市电经降压整流滤波得到的±8V ± 10V的初级直
流电源作为电源输入，稳压电源输出雷光触发定时器其它各功能单元所需的±5V的直流电源。 雷光触发定时器其信号检测整形电路的传声器采用驻极体传声器，激光器采用半导体激光器，感光器采用光敏电阻或光敏二极管或光敏三极管，555定时电路采用ICM7555或ICM7556，边沿-脉冲转换器的四个整流二极管采用一个单相桥式整流器，电压比较器可以采用运算放大器或具有类似功能的电路代替，译码驱动器的BCD至七段码译码驱动器采用CD4511或CD4543，脉冲计数器的可预置加减DEC计数器采用CD4029或CD4510， D型触发器采用CD4013，或门采用CD4071，或非门采用CD4001，计数显示器的反相缓冲器采用CD4009或CD4049，而智能型雷光触发定时器单片机系统的单片中央处理器采用8051系列单片机。 跑道结构件采用塑料或木质材料，并采用自攻镙钉或再加胶水连接固定，结构件边缘用砂纸磨去棱角，木质材料外部涂以清漆。 光束指向调整器的圆管或T型管、角弯与镙钉采用不锈钢、铜质、铝合金或镀锌铁质材料。光束指向调整器固定于跑道侧板上，圆柱形激光器一头固定在侧板的开孔中，另一头为光束指向调整器所固定，侧板的开孔略带圆弧形，以便于光束指向调整器调节激光器的光束方向，使雷射光束能精确地对准跑道对面的感光器。 雷光触发定时器的电路板、传声器固定于设备通道内，LED指示灯、按键或键盘、周
数/时间显示器或线控时钟固定于盖板上，便于操作和观察数据信息。 雷光触发自动计时跑道用于赛车与机器人速跑等比赛项目，使用简单方便，计时
精度高，是赛车与机器人速度比赛、计时比赛或接力比赛、耐力比赛的平台。 实施例2 雷光触发自动计时装置及其运动场跑道 采用雷光触发自动计时装置的运动场跑道如图26所示。 运动场跑道采用双扁环型塑胶跑道形式，雷光触发自动计时装置有五个立柱一
17于跑道旁接近直道两
端的地方，两个扁环型塑胶跑道中间对准立柱的位置安置有平面反光镜Y3。 组成雷光触发自动计时装置的雷光触发定时器采用计数型或智能型雷光触发定
时器，兼用于短距离直道速度比赛与长距离环道速度比赛的自动计时。 两个扁环型塑胶跑道采用两套计数型雷光触发定时器或一套智能型雷光触发定
时器，雷光触发定时器的按键或键盘、线控时钟或周数/时间显示器置于中央立柱内，方便
统一操作，光束指向调整器、传声器、激光器、感光器则置于跑道立柱内。 雷光触发自动计时装置同一个通道的激光器与感光器处于跑道的同一侧，电缆连
接较为简单方便。 雷光触发自动计时装置的激光器发出的光束经中间平面反光镜Y3反射到同侧感 光器，检测起点光变信号与终点光变信号，与传声器及信号处理电路等一起组成计时系统， 实现运动场跑道比赛的自动计数、计时。
权利要求
一种信号检测整形电路，有一个接地端GND、二个电源端即负电源端-Vp和正电源端+Vp、一个信号输出端XP，根据电路接法的不同有R-S触发器型与滞环比较器型二种结构形式；其特征在于信号检测整形电路由传声器MIC、激光器LS11与LS12、感光器D11与D12、定时电路555、开关S10、电阻R10～R13、二极管D10、LED发光管D13组成；R-S触发器型信号检测整形电路电阻R10与传声器MIC串联后跨接在正负电源+Vp与-Vp之间、其公共端通过二极管D10与开关S10的串联电路接定时电路555的Tri脚，激光器LS1l与LS12串联后跨接在正负电源+Vp与-Vp之间、其公共端接地，感光器D11与电阻R11串联后跨接在正负电源+Vp与-Vp之间、其公共端接定时电路555的Tri脚，电阻R12与感光器D12串联后跨接在正负电源+Vp与-Vp之间、其公共端接定时电路555的Thr脚；滞环比较器型信号检测整形电路电阻R10与传声器MIC串联后跨接在正负电源+Vp与-Vp之间、其公共端通过二极管D10与开关S10的串联电路接定时电路555的Tri脚和Thr脚，激光器LS11与LS12串联后跨接在正负电源+Vp与-Vp之间、其公共端接地，感光器D11和D12分别与电阻R11和R12并联后再串联并跨接在正负电源+Vp与-Vp之间、其公共端接定时电路555的Tri脚和Thr脚；激光器LS11与LS12发出的光线分别对准感光器D11与D12，信号检测整形电路的定时电路555的VDD脚与GND脚分别接正负电源+Vp与-Vp，定时电路555的Dis脚经电阻R13与发光管D13的串联电路接电源+Vp，定时电路555的OUT脚接为脉冲输出端XP。
2. —种采用权利要求1所述信号检测整形电路的简约型雷光触发定时器，有一个接地 端GND、二个电源端即负电源端-Pv和正电源端+ ^接收起跑发令枪声信号或起点撞线光 变信号、终点撞线光变信号，并具有LED状态指示、LED时间显示与计时清零功能；其特征在 于简约型雷光触发定时器由稳压电源、信号检测整形电路、边沿-脉冲转换器、双脉冲线 控时钟组成，稳压电源接外部输入电源+Pv和-Pi输出电压稳定的电源+Vp和-Vp连接至 信号检测整形电路和边沿-脉冲转换器及线控时钟，信号检测整形电路的输出端XP与边 沿_脉冲转换器的输入端SP相连，边沿-脉冲转换器的输出端DP与线控时钟的输入端YP 相连。
3. 按权利要求2所述的简约型雷光触发定时器，其特征在于所述的边沿_脉冲转换 器由电容C30、电阻R30 R32、二极管D31 D34、电压比较器B3组成，四个二极管D31 D34组成单相整流桥，整流桥有二个交流输入端、正负二个直流输出端，其中一个交流输入 端通过电容C30与电阻R30的串联电路接转换器的输入端SP、另一个交流输入端接为转换 器的接地端GND，整流桥的直流负输出端与正输出端分别通过电阻R31与R32接转换器的正 电源端+Vp与负电源端-Vp，比较器B3的正负输入端分别接整流桥的直流正负输出端，比较 器B3的正负电源端分别接为转换器的正负电源端+Vp与-Vp，比较器B3的输出端接为转换 器的脉冲输出端DP。
4. 一种采用权利要求1所述信号检测整形电路的计数型雷光触发定时器，有一个接地 端GND、二个电源端即负电源端-Pv和正电源端+ ^接收起跑发令枪声信号或区段起点光 变信号、区段终点光变信号，具有计数方向控制功能、计数器复位功能、计数器置数功能、计 数初值设定功能，并具有LED状态指示、LED时间显示与计时清零功能；其特征在于计数型 雷光触发定时器由稳压电源、信号检测整形电路、计数显示器、单脉冲线控时钟、计数初值 设定拨码开关、开关Sl S3及电阻Rl与R2组成，稳压电源接外部输入电源+Pv和-Pi输出电压稳定的电源+Vp和-Vp连接至信号检测整形电路与计数显示器及线控时钟，计数显 示器输入端CK接信号检测整形电路的输出端XP ;单刀双掷开关S3的常开与常闭端分别接 电源+￥。与4。、公共端接计数显示器的计数方向控制端^0，开关51与电阻R1串连后跨 接在电源+Vp与-Vp之间、其公共端接计数显示器的复位端RST，开关S2与电阻R2串连后 跨接在电源+Vp与-Vp之间、其公共端接计数显示器的置数端PE，含有上拉排阻的12位计 数初值设定拨码开关其上拉排阻公共端接电源+￥。、其拨码开关公共端接电源-Vp、12位排 阻与拨码开关的公共端与计数显示器的计数初值设定输入口 PXYZ相连接，计数显示器的 输出端PK接线控时钟的输入端YP。
5.按权利要求4所述的计数型雷光触发定时器，其特征在于所述的计数显示器由脉 冲计数器、译码驱动器、脉冲周数显示器、反向缓冲器U21与U22组成，脉冲计数器的计数脉 冲输入端CK、计数脉冲输出端PK、计数方向控制端U/D、复位端RST、置数端PE、计数初值设 定输入口 PXYZ即为计数显示器的相应端口 ，脉冲计数器的计数数值输出口 QXYZ接译码驱 动器的BCD码输入口 SXYZ，译码驱动器的七段码输出口 TXYZ接周数显示器的七段码输入 口 RXYZ，周数显示器的公共端COM接正电源+Vp，计数方向控制端U/D接周数显示器的输入 端Pl、同时经反向缓冲器U21接周数显示器的输入端P3，计数脉冲输出端PK经反向缓冲器 U22接周数显示器的输入端P2，脉冲计数器与译码驱动器及反向缓冲器的正负电源端分别 接计数显示器的正负电源+Vp与-Vp ;所述的周数显示器由三位带点七段码LED数码管与 24个限流电阻组成，LED数码管采用共阳形式，三位数码管的公共端连接在一起作为周数 显示器的公共端COM，组成数码管的每个发光二极管引出脚串接一个限流电阻，限流电阻对 应七段码引脚部分al gl、 a2 g2、 a3 g3组成周数显示器的七段码输入口 RXYZ，而 小数点对应的引脚pl、p2、p3另外引出备用；所述的译码驱动器由三个BCD至七段码译码 驱动器组成，BCD码输入引脚部分A1 D1、A2 D2、A3 D3组成译码驱动器的BCD码输 入口 SXYZ，七段码输出引脚部分al gl、 a2 g2、 a3 g3组成译码驱动器的七段码输 出口 TXYZ，三个BCD至七段码译码驱动器的电源接译码驱动器的电源端+Vp和-Vp ;所述的 脉冲计数器有同步计数器与异步计数器二种形式；同步计数器由三个可预置加减DEC计数 器、一个或门、二个D型触发器、一个或非门组成，三个DEC计数器的计数脉冲输入端CK、计 数方向控制端U/D、复位端RST、置数端PE的同名端连接在一起作为脉冲计数器对应功能控 制端，最低位DEC计数器X的进/借位输入端CI接电源-Vp，而其进/借位输出端CO接高 一位DEC计数器Y的进/借位输入端CI ，此高一位DEC计数器Y的进/借位输出端CO接更 高一位DEC计数器Z的进/借位输入端CI，如此DEC计数器的进/借位输入输出端CI与 CO接成链式结构，三个DEC计数器的预置数据输入口 PX1 PX4、PY1 PY4、PZ1 PZ4组 成脉冲计数器的计数初值设定输入口 PXYZ，三个DEC计数器的计数数值输出口 QX1 QX4、 QY1 QY4、QZ1 QZ4组成脉冲计数器的计数数值输出口 QXYZ，触发器B的时钟输入端CK 接高位DEC计数器Z的进/借位输出端C0，触发器B的数据输入端D接电源+Vp，触发器B 的置位端SET接电源-Vp，脉冲计数器的复位端RST与置数端PE 二个信号经或门运算输出 同时接触发器B的复位端RST和触发器A的置位端SET,触发器A的时钟输入端CK接脉冲 计数器的计数脉冲输入端CK，触发器A的数据输入端D接电源-Vp，触发器A的复位端RST 接电源-Vp，或非门的二个输入端分别接触发器B的输出端Q与触发器A的输出端Q，或非 门的输出端接为脉冲计数器的脉冲输出端PK，可预置加减DEC计数器、或门、D型触发器、或非门的电源接脉冲计数器的电源端+Vp和-Vp ;异步计数器由三个可预置加减DEC计数 器、一个或门、二个D型触发器、一个或非门组成，连接方式与同步计数器基本相同，所不同 的是DEC计数器的计数脉冲输入端CK与进/借位输入输出端CI和CO的接法，三个DEC计 数器的进/借位输入端CI均接电源-Vp，最低位DEC计数器X的计数脉冲输入端CK接为脉 冲计数器的计数脉冲输入端CK，而其进/借位输出端CO接高一位DEC计数器Y的计数脉冲 输入端CK，此高一位DEC计数器Y的进/借位输出端CO接更高一位DEC计数器Z的计数脉 冲输入端CK，如此可预置加减DEC计数器的计数脉冲输入端CK与进/借位输出端CO接成 链式结构。
6. —种采用权利要求1所述信号检测整形电路的智能型雷光触发定时器，采用双通道 结构，有一个接地端GND、二个电源端即负电源端-Pv和正电源端+Pv，接收起跑发令枪声 信号或区段起点光变信号、区段终点光变信号，并用微型键盘进行设置或输入数据，并具有 LED状态指示、LED周数/时间显示器输出数据信息；其特征在于智能型雷光触发定时器 由稳压电源、二套信号检测整形电路、单片机系统、微型键盘、二个周数/时间显示器、电阻 Rl和R2、二极管Dl D4组成，稳压电源接外部输入电源+Pv和-Pi输出电压稳定的电源 +5V和-5V连接至信号检测整形电路、同时+5V电源连接至单片机系统，电阻R1、R2分别跨 接在信号检测整形电路的输出端XP1、XP2与单片机系统的输入端ZP1、ZP2之间，二极管D3 与D1、D4与D2串联后跨接在电源+5V与接地GND之间、其公共端分别接单片机系统的输入 端ZP1、ZP2，单片机系统的键盘接口与微型键盘连接，单片机系统的二个显示接口分别与二 个周数/时间显示器相连接；所述的周数/时间显示器采用扫描形式的带双点分隔符的四 位八段LED数码管显示器，所述的微型键盘采用3X3的扫描形式键盘，键盘9个键为一、 —、t 、 I 、确认、模式、置数、复位清零、置位满程。
7. —种采用权利要求2所述简约型雷光触发定时器或采用权利要求6所述智能型雷光 触发定时器的双直线型自动计时跑道，采用多通道结构，具有二条比赛通道、一条设备通道 与二条走线通道，其特征在于双直线型自动计时跑道由简约型或智能型雷光触发定时器、 光束指向调整器与双直线型跑道结构体组成，跑道结构体由底板、侧板、基板、盖板及隔板 组成，二块侧板与一块基板组成H形结构，其上部空间为比赛通道、下部空间为走线通道， 二个H形结构固定在底板上，二个H形结构间留出一定空间作为设备通道，走线通道与设备 通道用隔板封闭或隔开，隔板开有过线孔，设备通道上部由盖板封口 ；光束指向调整器安装 于侧板上靠近设备通道两端的位置，雷光触发定时器安置在设备通道中，其清零按钮、LED 指示灯与时间显示窗或线控时钟部分安装于盖板上，激光器一头固定于侧板开孔中、另一 头置于光束指向调整器中，感光器安放于激光束照射到的对面侧板的开孔中，感光器、激光 器与雷光触发定时器通过走线通道与设备通道行线连接。
8. —种采用权利要求4所述计数型雷光触发定时器或采用权利要求6所述智能型雷光 触发定时器的双扁环型自动计时跑道，采用三通道结构形式，具有二条比赛通道和一条设 备通道，其特征在于双扁环型自动计时跑道由计数型或智能型雷光触发定时器、光束指向 调整器与双扁环型跑道结构体组成，跑道结构体由底座、外侧板、内侧板、盖板及隔板组成， 外侧板与内侧板构成相对距离固定的扁环形结构，即弯道与直道的板间距相同，二个扁环 形结构固定在底板上，二个扁环形结构间留出一定空间作为设备通道，设备通道上部由盖 板封口、前后由隔板封口，由内侧板围成扁圆柱的上部开口也由盖板封口 ；光束指向调整器安装于内侧板上靠近直道两端的位置，雷光触发定时器安置在设备通道中，其清零按钮、 LED指示灯、周数显示器与时间显示器或线控时钟部分安装于盖板上，激光器一头固定于侧 板开孔中、另一头置于光束指向调整器中，感光器安放于激光束照射到的对面侧板的开孔 中。
9. 一种采用权利要求4所述计数型雷光触发定时器或采用权利要求6所述智能型雷 光触发定时器的双哑铃型自动计时跑道，采用三通道结构形式，具有二条比赛通道和一条 设备通道，其特征在于双哑铃型自动计时跑道由计数型或智能型雷光触发定时器、光束指 向调整器与双哑铃型跑道结构体组成，其组成、结构、位置关系与双扁环型自动计时跑道基 本相同，所不同的是双鹏铃型自动计时跑道的结构体为满足最大车体顺利通过跑道，需要外侧板在弯道部分外扩，使能在直道中行进的最大车体也能在弯道中顺利行进，即弯道比 直道的板间距要大一些，弯道外侧板的内径为双扁环型弯道外侧板的内径与最大车身长的 模，即两者平方和的开方。
10. 按权利要求7或权利要求8或权利要求9所述的自动计时跑道，所述的光束指向调整器根据结构形式的不同有直接固定型与角弯固定型二种结构形式，其特征在于直接固定型光束指向调整器由T型管、调整镙钉、固定镙钉组成，T型管的端面与圆柱面各开有周向均匀分布的螺孔，端面螺孔用于将光束指向调整器牢靠地固定在跑道的侧板上，圆柱面螺孔用于配合调整镙钉调节激光光束的方向；角弯固定型光束指向调整器由圆管、调整镙 钉、角弯、固定镙钉组成，圆管径向开有二排周向均匀分布的螺孔，一排螺孔用于固定角弯 以将整个光束指向调整器牢靠地固定在跑道的侧板上，另一排螺孔用于配合调整镙钉调节 激光光束的方向。
全文摘要
本发明涉及信号检测整形电路与雷光触发定时器及其自动计时跑道，属于非电量测量、自动控制与电子设备领域。信号检测整形电路由感声器、激光器、感光器、定时电路555、开关、电阻、二极管、LED发光管组成，简约型/计数型雷光触发定时器由稳压电源、信号检测整形电路、边沿-脉冲转换器/计数显示器、线控时钟等组成，智能型雷光触发定时器由稳压电源、信号检测整形电路、单片机系统、微型键盘、周数/时间显示器等组成。而自动计时跑道可分为双直线型、双扁环型、双哑铃型三种类型，由雷光触发定时器、光束指向调整器与跑道结构体组成。自动计时跑道则使用简便，计时精度高，是速度、计时或接力、耐力比赛的平台，在时间测量、脉冲计数、速度测量等方面有广泛的应用价值。
文档编号H03K19/0175GK101729045SQ20091019659
公开日2010年6月9日 申请日期2009年9月27日 优先权日2009年9月27日
发明者倪静雨, 司霞, 张潇丹, 朱嘉慧, 朱明 申请人:上海大学