在這篇文章中，我們將使用7段顯示器和常用的分立元件構(gòu)建一個(gè)飆車計(jì)時(shí)器電路，這些分立元件可以測(cè)量汽車或任何其他車輛從起跑線到終點(diǎn)線所需的時(shí)間。所提出的電路是全自動(dòng)的，這意味著它可以在沒(méi)有人工干預(yù)的情況下啟動(dòng)和停止計(jì)時(shí)器。

什么是飆車？

這是兩輛車在一條稱為拖拉帶的直線賽道上進(jìn)行短距離比賽，通常為四分之一英里（402 米）或 1000 英尺（305 米）或

1/8千一英里（201米），第一個(gè)到達(dá)終點(diǎn)線的人贏得比賽。飆車可以非常快地達(dá)到最高速度，并經(jīng)過(guò)修改以達(dá)到最高速度。

什么是飆車計(jì)時(shí)器？

飆車計(jì)時(shí)器本質(zhì)上是一個(gè)自動(dòng)秒表，用于測(cè)量汽車從起點(diǎn)到達(dá)終點(diǎn)線所需的時(shí)間。計(jì)時(shí)器可以是模擬/手動(dòng)（過(guò)去）或數(shù)字（現(xiàn)代），精度非常高。

電子計(jì)時(shí)器和速度感應(yīng)系統(tǒng)早在 1960

年代就被引入。現(xiàn)代現(xiàn)實(shí)生活中的飆車計(jì)時(shí)器可以測(cè)量平均速度、反應(yīng)時(shí)間、經(jīng)過(guò)時(shí)間等數(shù)據(jù)。由微處理器控制，并在廣告牌一樣大的顯示器上提供即時(shí)結(jié)果。

在這篇文章中，我們將構(gòu)建一個(gè)微型飆車計(jì)時(shí)器，它可以以合理的精度測(cè)量比賽時(shí)間。

飆車計(jì)時(shí)器框圖：

擬議的飆車計(jì)時(shí)器電路在 5 x 7 段顯示屏上顯示經(jīng)過(guò)的時(shí)間，起點(diǎn)和終點(diǎn)配備激光觸發(fā)電路，當(dāng)激光束中斷時(shí)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)汽車。

兩個(gè)激光觸發(fā)電路與雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器接口。雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器負(fù)責(zé)觸發(fā)非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，該多諧振蕩器為計(jì)數(shù)器級(jí)提供時(shí)鐘信號(hào)。

當(dāng)起始線上的激光中斷時(shí)，雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器向非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器級(jí)發(fā)送連續(xù)的高直流信號(hào)，使其以1 KHz振蕩，這是顯示計(jì)數(shù)器級(jí)所需的時(shí)鐘信號(hào)。

當(dāng)汽車到達(dá)終點(diǎn)線時(shí)，另一個(gè)激光束被中斷，這使得雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的輸出變低，從而停止非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器在輸出端的振蕩，最終凍結(jié)7段顯示器上的時(shí)間，從而獲得讀數(shù)。

電路圖：

激光觸發(fā)電路：

上面的功能是這樣的：電路的輸出為低電平有效，當(dāng)激光束擊中LDR時(shí)，輸出變高，當(dāng)激光束中斷時(shí)，輸出變?yōu)榈碗娖剑@是觸發(fā)雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器級(jí)所必需的。

激光觸發(fā)電路由一個(gè)低功率NPN晶體管、用于檢測(cè)激光束的LDR、一個(gè)用于調(diào)節(jié)靈敏度的預(yù)設(shè)/電位計(jì)和幾個(gè)上拉電阻組成。

當(dāng)激光束擊中LDR時(shí)，其電阻顯著下降，接地信號(hào)將傳遞到晶體管的基極，從而使晶體管關(guān)閉，并且由于集電極端子上有一個(gè)10K上拉電阻，電路的輸出變?yōu)楦唠娖健?/p>

當(dāng)激光束中斷時(shí)，LDR的電阻顯著增加，現(xiàn)在+Ve信號(hào)通過(guò)預(yù)設(shè)電阻傳遞到晶體管的基極并打開(kāi)晶體管，使電流從地流向集電極端子，使電路的輸出變低。

1K歐姆電阻與預(yù)設(shè)電阻串聯(lián)，以防止LDR的電阻非常低（激光束擊中LDR時(shí)）和不小心將預(yù)設(shè)位置轉(zhuǎn)到最小位置（低電阻）時(shí)短路。另一個(gè)1K電阻連接到晶體管的基極，以限制流向晶體管的電流。

激光設(shè)置：

LDR應(yīng)堆在內(nèi)部涂成黑色的空心管內(nèi)，并使管子至少長(zhǎng)5厘米，以便有效阻擋環(huán)境光或陽(yáng)光。嘗試獲得足夠強(qiáng)大且即使在明亮的陽(yáng)光下也可見(jiàn)的半導(dǎo)體激光管（具有

100mW 光輸出或合適的光輸出）。

計(jì)數(shù)器、顯示驅(qū)動(dòng)器、雙穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)載物臺(tái)：

上面的電路是飆車計(jì)時(shí)器的大腦，它自動(dòng)計(jì)算汽車從起點(diǎn)到終點(diǎn)線時(shí)經(jīng)過(guò)的時(shí)間。讓我們嘗試了解電路中的每個(gè)階段。

有兩個(gè)IC 555，其中一個(gè)配置為雙穩(wěn)態(tài)，另一個(gè)配置為非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。左側(cè)的IC

555配置為雙穩(wěn)態(tài)（IC1），其輸入來(lái)自兩個(gè)激光探測(cè)器電路，一個(gè)在起跑線上，另一個(gè)在終點(diǎn)線。

當(dāng)汽車在起跑線上中斷激光時(shí)，IC1 555的引腳#2暫時(shí)變低，這使得輸出引腳#3變高。引腳 #3 連接到 IC2 555 的復(fù)位引腳

#4;這使得IC2振蕩在1 KHz。

當(dāng)同一輛車在終點(diǎn)線中斷激光時(shí)，IC1的引腳#4暫時(shí)變低，這使得引腳#3變?yōu)榈碗娖剑?dāng)?shù)托盘?hào)饋送到IC2（555）的引腳#4時(shí)，輸出停止振蕩。

IC1 555旁邊有兩個(gè)按鈕，用于模擬開(kāi)始和結(jié)束線激光中斷，用于測(cè)試和調(diào)試目的。

1 KHz振蕩被饋送到IC 4026，IC 4026能夠在公共陰極7段顯示器上從0計(jì)數(shù)到9，并且通過(guò)級(jí)聯(lián)五個(gè)IC

4026，如原理圖所示，我們可以從0計(jì)數(shù)到99999。我們?cè)谖鍌€(gè) 7 段顯示器上得到的計(jì)數(shù)是毫秒和秒。

提供了一個(gè)重置按鈕，用于將時(shí)間計(jì)數(shù)重置為零。提供滑動(dòng)開(kāi)/關(guān)開(kāi)關(guān)，用于連接和斷開(kāi)從IC2（555）到顯示器兼計(jì)數(shù)器級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)線;滑動(dòng)開(kāi)關(guān)的確切功能將在后面解釋。提供

LED 以指示觸發(fā)非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器級(jí)。

請(qǐng)調(diào)整 2.2K 電位器，以在 IC2 555 的引腳 #3 處精確獲得 1 KHz;所用時(shí)間的準(zhǔn)確性取決于此校準(zhǔn)。

IC 4026 與共陰極顯示器連接：

模擬：

我們使用變形桿菌仿真軟件驗(yàn)證了電路的功能;在這里，我們沒(méi)有使用激光觸發(fā)電路，而是使用軟件按鈕來(lái)啟動(dòng)和停止計(jì)時(shí)器，從而制作了等效的功能。

線材長(zhǎng)度和厚度：

擬議的電路可以部署在幾千米的軌道長(zhǎng)度上;唯一的要求是我們需要選擇適當(dāng)厚度的傳輸線。我們建議從激光觸發(fā)電路到主電路（Vcc，GND和輸出）的厚度為2mm見(jiàn)方的電線。

如何操作電路：

下面給出的說(shuō)明適用于實(shí)際電路和仿真電路。

在打開(kāi)電路之前，滑動(dòng)開(kāi)關(guān)必須處于關(guān)閉位置。

現(xiàn)在，打開(kāi)電路，您將看到 LED 已打開(kāi)，顯示屏上的計(jì)數(shù)為 00000，發(fā)光的 LED

表示非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器正在產(chǎn)生振蕩，這是因?yàn)殡p穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的初始輸出會(huì)很高，這會(huì)觸發(fā)非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器振蕩。

按下停止按鈕（引腳 #4）將關(guān)閉 LED 和振蕩，現(xiàn)在將滑動(dòng)開(kāi)關(guān)切換到 ON 位置。現(xiàn)在您的賽道已準(zhǔn)備好參加比賽。

要模擬比賽，請(qǐng)按下開(kāi)始按鈕或中斷擊中LDR的開(kāi)始激光束，您將看到顯示屏開(kāi)始計(jì)算時(shí)間。

現(xiàn)在按下停止按鈕或中斷終點(diǎn)線激光束，您將看到顯示經(jīng)過(guò)的時(shí)間。

按下重置按鈕將計(jì)數(shù)重置為零并開(kāi)始新的比賽。