如何使用7段显示器和分立元件构建一个飙车计时器电路

　　在这篇文章中，我们将使用7段显示器和常用的分立元件构建一个飙车计时器电路，这些分立元件可以测量汽车或任何其他车辆从起跑线到终点线所需的时间。所提出的电路是全自动的，这意味着它可以在没有人工干预的情况下启动和停止计时器。

　　什么是飙车？

　　这是两辆车在一条称为拖拉带的直线赛道上进行短距离比赛，通常为四分之一英里（402 米）或 1000 英尺（305 米）或

1/8千一英里（201米），第一个到达终点线的人赢得比赛。飙车可以非常快地达到最高速度，并经过修改以达到最高速度。

　　什么是飙车计时器？

　　飙车计时器本质上是一个自动秒表，用于测量汽车从起点到达终点线所需的时间。计时器可以是模拟/手动（过去）或数字（现代），精度非常高。

　　电子计时器和速度感应系统早在 1960

年代就被引入。现代现实生活中的飙车计时器可以测量平均速度、反应时间、经过时间等数据。由微处理器控制，并在广告牌一样大的显示器上提供即时结果。

　　在这篇文章中，我们将构建一个微型飙车计时器，它可以以合理的精度测量比赛时间。

　　飙车计时器框图：

　　

　　拟议的飙车计时器电路在 5 x 7 段显示屏上显示经过的时间，起点和终点配备激光触发电路，当激光束中断时会自动检测汽车。

　　两个激光触发电路与双稳态多谐振荡器接口。双稳态多谐振荡器负责触发非稳态多谐振荡器，该多谐振荡器为计数器级提供时钟信号。

　　当起始线上的激光中断时，双稳态多谐振荡器向非稳态多谐振荡器级发送连续的高直流信号，使其以1 KHz振荡，这是显示计数器级所需的时钟信号。

　　当汽车到达终点线时，另一个激光束被中断，这使得双稳态多谐振荡器的输出变低，从而停止非稳态多谐振荡器在输出端的振荡，最终冻结7段显示器上的时间，从而获得读数。

　　电路图：

　　激光触发电路：

　　

　　上面的功能是这样的：电路的输出为低电平有效，当激光束击中LDR时，输出变高，当激光束中断时，输出变为低电平，这是触发双稳态多谐振荡器级所必需的。

　　激光触发电路由一个低功率NPN晶体管、用于检测激光束的LDR、一个用于调节灵敏度的预设/电位计和几个上拉电阻组成。

　　当激光束击中LDR时，其电阻显着下降，接地信号将传递到晶体管的基极，从而使晶体管关闭，并且由于集电极端子上有一个10K上拉电阻，电路的输出变为高电平。

　　当激光束中断时，LDR的电阻显着增加，现在+Ve信号通过预设电阻传递到晶体管的基极并打开晶体管，使电流从地流向集电极端子，使电路的输出变低。

　　1K欧姆电阻与预设电阻串联，以防止LDR的电阻非常低（激光束击中LDR时）和不小心将预设位置转到最小位置（低电阻）时短路。另一个1K电阻连接到晶体管的基极，以限制流向晶体管的电流。

　　激光设置：

　　

　　LDR应堆在内部涂成黑色的空心管内，并使管子至少长5厘米，以便有效阻挡环境光或阳光。尝试获得足够强大且即使在明亮的阳光下也可见的半导体激光管（具有

100mW 光输出或合适的光输出）。

　　计数器、显示驱动器、双稳态和非稳态载物台：

　　

　　上面的电路是飙车计时器的大脑，它自动计算汽车从起点到终点线时经过的时间。让我们尝试了解电路中的每个阶段。

　　有两个IC 555，其中一个配置为双稳态，另一个配置为非稳态多谐振荡器。左侧的IC

555配置为双稳态（IC1），其输入来自两个激光探测器电路，一个在起跑线上，另一个在终点线。

　　当汽车在起跑线上中断激光时，IC1 555的引脚#2暂时变低，这使得输出引脚#3变高。引脚 #3 连接到 IC2 555 的复位引脚

#4;这使得IC2振荡在1 KHz。

　　当同一辆车在终点线中断激光时，IC1的引脚#4暂时变低，这使得引脚#3变为低电平，当低信号馈送到IC2（555）的引脚#4时，输出停止振荡。

　　IC1 555旁边有两个按钮，用于模拟开始和结束线激光中断，用于测试和调试目的。

　　1 KHz振荡被馈送到IC 4026，IC 4026能够在公共阴极7段显示器上从0计数到9，并且通过级联五个IC

4026，如原理图所示，我们可以从0计数到99999。我们在五个 7 段显示器上得到的计数是毫秒和秒。

　　提供了一个重置按钮，用于将时间计数重置为零。提供滑动开/关开关，用于连接和断开从IC2（555）到显示器兼计数器级的时钟信号线;滑动开关的确切功能将在后面解释。提供

LED 以指示触发非稳态多谐振荡器级。

　　请调整 2.2K 电位器，以在 IC2 555 的引脚 #3 处精确获得 1 KHz;所用时间的准确性取决于此校准。

　　IC 4026 与共阴极显示器连接：

　　

　　

　　模拟：

　　

　　我们使用变形杆菌仿真软件验证了电路的功能;在这里，我们没有使用激光触发电路，而是使用软件按钮来启动和停止计时器，从而制作了等效的功能。

　　线材长度和厚度：

　　拟议的电路可以部署在几千米的轨道长度上;唯一的要求是我们需要选择适当厚度的传输线。我们建议从激光触发电路到主电路（Vcc，GND和输出）的厚度为2mm见方的电线。

　　

　　如何操作电路：

　　下面给出的说明适用于实际电路和仿真电路。

　　在打开电路之前，滑动开关必须处于关闭位置。

　　现在，打开电路，您将看到 LED 已打开，显示屏上的计数为 00000，发光的 LED

表示非稳态多谐振荡器正在产生振荡，这是因为双稳态多谐振荡器的初始输出会很高，这会触发非稳态多谐振荡器振荡。

　　按下停止按钮（引脚 #4）将关闭 LED 和振荡，现在将滑动开关切换到 ON 位置。现在您的赛道已准备好参加比赛。

　　要模拟比赛，请按下开始按钮或中断击中LDR的开始激光束，您将看到显示屏开始计算时间。

　　现在按下停止按钮或中断终点线激光束，您将看到显示经过的时间。

　　按下重置按钮将计数重置为零并开始新的比赛。