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)建一個飆車計時器電路，這些分立元件可以測量汽車或任何其他車輛從起跑線到終點線所需的時間。所提出的電路是全自動的，這意味著它可以在沒有人工干預(yù)的情況下啟動和停止計時器。

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），第一個到達(dá)終點線的人贏得比賽。飆車可以非常快地達(dá)到最高速度，并經(jīng)過修改以達(dá)到最高速度。

什么是飆車計時器？

飆車計時器本質(zhì)上是一個自動秒表，用于測量汽車從起點到達(dá)終點線所需的時間。計時器可以是模擬/手動（過去）或數(shù)字（現(xiàn)代），精度非常高。

電子計時器和速度感應(yīng)系統(tǒng)早在 1960

年代就被引入。現(xiàn)代現(xiàn)實生活中的飆車計時器可以測量平均速度、反應(yīng)時間、經(jīng)過時間等數(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結(jié)果。

在這篇文章中，我們將構(gòu)建一個微型飆車計時器，它可以以合理的精度測量比賽時間。

飆車計時器框圖：

擬議的飆車計時器電路在 5 x 7 段顯示屏上顯示經(jīng)過的時間，起點和終點配備激光觸發(fā)電路，當(dāng)激光束中斷時會自動檢測汽車。

兩個激光觸發(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，該多諧振蕩器為計數(shù)器級提供時鐘信號。

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

當(dāng)汽車到達(dá)終點線時，另一個激光束被中斷，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，輸出變高，當(dāng)激光束中斷時，輸出變?yōu)榈碗娖剑@是觸發(fā)雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器級所必需的。

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

當(dāng)激光束擊中LDR時，其電阻顯著下降，接地信號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，LDR的電阻顯著增加，現(xiàn)在+Ve信號通過預(yù)設(shè)電阻傳遞到晶體管的基極并打開晶體管，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）和不小心將預(yù)設(shè)位置轉(zhuǎn)到最小位置（低電阻）時短路。另一個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5厘米，以便有效阻擋環(huán)境光或陽光。嘗試獲得足夠強大且即使在明亮的陽光下也可見的半導(dǎo)體激光管（具有

100mW 光輸出或合適的光輸出）。

計數(shù)器、顯示驅(qū)動器、雙穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)載物臺：

上面的電路是飆車計時器的大腦，它自動計算汽車從起點到終點線時經(jīng)過的時間。讓我們嘗試了解電路中的每個階段。

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

555配置為雙穩(wěn)態(tài)（IC1），其輸入來自兩個激光探測器電路，一個在起跑線上，另一個在終點線。

當(dāng)汽車在起跑線上中斷激光時，IC1 555的引腳#2暫時變低，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)同一輛車在終點線中斷激光時，IC1的引腳#4暫時變低，這使得引腳#3變?yōu)榈碗娖剑?dāng)?shù)托盘栶佀偷絀C2（555）的引腳#4時，輸出停止振蕩。

IC1 555旁邊有兩個按鈕，用于模擬開始和結(jié)束線激光中斷，用于測試和調(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計數(shù)到9，并且通過級聯(lián)五個IC

4026，如原理圖所示，我們可以從0計數(shù)到99999。我們在五個 7 段顯示器上得到的計數(shù)是毫秒和秒。

提供了一個重置按鈕，用于將時間計數(shù)重置為零。提供滑動開/關(guān)開關(guān)，用于連接和斷開從IC2（555）到顯示器兼計數(shù)器級的時鐘信號線;滑動開關(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。

請調(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證了電路的功能;在這里，我們沒有使用激光觸發(fā)電路，而是使用軟件按鈕來啟動和停止計時器，從而制作了等效的功能。

線材長度和厚度：

擬議的電路可以部署在幾千米的軌道長度上;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見方的電線。

如何操作電路：

下面給出的說明適用于實際電路和仿真電路。

在打開電路之前，滑動開關(guān)必須處于關(guān)閉位置。

現(xiàn)在，打開電路，您將看到 LED 已打開，顯示屏上的計數(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，這是因為雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的初始輸出會很高，這會觸發(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)在將滑動開關(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，請按下開始按鈕或中斷擊中LDR的開始激光束，您將看到顯示屏開始計算時間。

現(xiàn)在按下停止按鈕或中斷終點線激光束，您將看到顯示經(jīng)過的時間。

按下重置按鈕將計數(shù)重置為零并開始新的比賽。