專利名稱：一種計(jì)時(shí)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及時(shí)間計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種計(jì)時(shí)器。
背景技術(shù)：
田徑、游泳等比賽的計(jì)時(shí)準(zhǔn)確真實(shí)與否直接影響到運(yùn)動(dòng)員的比賽成績(jī)，原始的手工記時(shí)方式需經(jīng)過計(jì)時(shí)、記錄、抄填、校核等工作環(huán)節(jié)，精確度差、手工抄填成績(jī)效率低、容易產(chǎn)生人為的錯(cuò)誤，在實(shí)際工作中存在著較大的缺陷。近年來，多功能計(jì)時(shí)器和帶攝影設(shè)備的計(jì)時(shí)器被應(yīng)用到比賽計(jì)時(shí)工作中，但也沒能得到普及推廣，原因在于(1)違反了國(guó)際田聯(lián)規(guī)定的“人工計(jì)時(shí)”操作原則，使成績(jī)沒有可移植性；(2)計(jì)時(shí)精度沒有達(dá)到要求；(3)設(shè)備缺乏數(shù)據(jù)處理功能，沒有和普及使用的計(jì)算機(jī)連接；(4)工作環(huán)節(jié)沒有得到減少。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種計(jì)時(shí)器，該計(jì)時(shí)器可以減少不必要的工作環(huán)節(jié)，效率好、準(zhǔn)確性高。
本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)所述計(jì)時(shí)器包括計(jì)時(shí)開關(guān)、插轉(zhuǎn)箱、信號(hào)采集卡相互連接組成，所述信號(hào)采集卡通過插轉(zhuǎn)箱與計(jì)時(shí)開關(guān)相連接，并通過數(shù)據(jù)總線與計(jì)算機(jī)相連接。
為了更好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，所述信號(hào)采集卡包括光電耦合器、A/D轉(zhuǎn)換器、并行接口芯片依次相互連接組成，所述光電耦合器外接插轉(zhuǎn)箱，所述并行接口芯片外接數(shù)據(jù)總線；所述插轉(zhuǎn)箱連接有獨(dú)立電源。
本實(shí)用新型的工作原理是遵循“人工計(jì)時(shí)”操作原則，計(jì)時(shí)開關(guān)器由計(jì)時(shí)裁判員獨(dú)立開關(guān)操作，產(chǎn)生的開關(guān)量信號(hào)采用屏蔽電纜通過自帶電源式插轉(zhuǎn)箱連接到采集卡，先由采集卡上的光電偶合器進(jìn)行光電隔離，再由A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行開關(guān)量信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換，最后由并行接口芯片接收，并通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送到計(jì)算機(jī)，對(duì)開關(guān)量信號(hào)進(jìn)行計(jì)算、處理、存儲(chǔ)和輸出，實(shí)現(xiàn)人工控制開關(guān)量信號(hào)的采集與計(jì)算機(jī)管理。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果本實(shí)用新型通過采用信號(hào)采集卡結(jié)構(gòu)，充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，結(jié)合人工控制開關(guān)操作，完全符合國(guó)際田聯(lián)規(guī)定的“人工計(jì)時(shí)”操作原則，且計(jì)時(shí)精度高，整個(gè)設(shè)備具備數(shù)據(jù)處理功能，大大減少了計(jì)時(shí)、數(shù)據(jù)分析的工作環(huán)節(jié)。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)方框圖；圖2是本實(shí)用新型計(jì)時(shí)開關(guān)的外觀結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型插轉(zhuǎn)箱的外觀結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型信號(hào)采集卡的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步地詳細(xì)說明。
如圖1所示，本實(shí)用新型中，信號(hào)采集卡通過插轉(zhuǎn)箱與計(jì)時(shí)開關(guān)相連接，并通過數(shù)據(jù)總線與計(jì)算機(jī)相連接，信號(hào)采集卡包括光電耦合器、A/D轉(zhuǎn)換器、并行接口芯片依次相互連接組成，光電耦合器外接插轉(zhuǎn)箱，并行接口芯片外接數(shù)據(jù)總線。記時(shí)員控制人工計(jì)時(shí)開關(guān)產(chǎn)生開關(guān)量信號(hào)，采用帶屏蔽有線傳輸?shù)綆И?dú)立電源的插轉(zhuǎn)箱；插轉(zhuǎn)箱將24路開關(guān)量信號(hào)編排整理，用25芯屏蔽電纜傳輸?shù)?4路信號(hào)采集卡上；24路開關(guān)量信號(hào)通過光電耦合器實(shí)現(xiàn)開關(guān)量信號(hào)地進(jìn)一步傳送，通過光電耦合器后的24路開關(guān)量信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)關(guān)量信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換。
如圖2所示，計(jì)時(shí)開關(guān)采用人性化設(shè)計(jì)，拇指按鍵設(shè)置在頂端，還有相應(yīng)于手指的凹槽，符合拇指控制開關(guān)的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)提高適應(yīng)惡劣天氣的操作，底端導(dǎo)線1連接插轉(zhuǎn)箱。
如圖3所示，插轉(zhuǎn)箱接口3連接有獨(dú)立電源，自帶的獨(dú)立電源為工控標(biāo)準(zhǔn)型微機(jī)電源，采用插接方式為開關(guān)量信號(hào)提供24V電源，同時(shí)把24路開關(guān)量信號(hào)組合采用電纜4形式傳送到信號(hào)采集卡和計(jì)算機(jī)，插轉(zhuǎn)箱上還安裝有計(jì)時(shí)開關(guān)插座2。
如圖4所示，信號(hào)采集卡電路中，74LS688為8位數(shù)值比較器，它可對(duì)兩個(gè)8位二進(jìn)制式BCD進(jìn)行數(shù)值比較，通過輸出端P＝Q連接8255A的片選信號(hào)CS 來控制8255A的工作。74LS688的Q端Q0:Q7分別連接到ISA總線上的A2:A9地址總線上，P端通過DIP開關(guān)來確定信號(hào)采集卡的地址。由于通過74LS123消抖的開關(guān)量信號(hào)已經(jīng)成為數(shù)字信號(hào)，74LS123的輸出信號(hào)直接成為8255A的輸入信號(hào)。
8255A為Intel生產(chǎn)的可編程并行接口芯片。8255A有三組8位數(shù)據(jù)端口，每個(gè)數(shù)據(jù)端口都有8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器和8位輸出數(shù)據(jù)鎖存器/緩沖器，8255A通過A0，A1和CA來控制三組數(shù)據(jù)端口的數(shù)據(jù)傳輸方式。在實(shí)施例中，為了完成24個(gè)記時(shí)器開關(guān)的數(shù)據(jù)采集，把8255A的三組數(shù)據(jù)端口都作為數(shù)據(jù)輸入方式。8255A設(shè)計(jì)讀/寫控制邏輯電路對(duì)A0，A1和CS通過000，001和010信號(hào)來控制把端口A、B和C數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線。8255A的D0:D7與ISA總線上的D0:D7數(shù)據(jù)總線上。8255A為雙向數(shù)據(jù)通道，而本實(shí)用新型只需要采集數(shù)據(jù)，因此把RD和WR永遠(yuǎn)設(shè)置為01。
TLP521-4為四路光電耦合器，是一種完全對(duì)稱特性的光電模擬信號(hào)隔離器，采用東芝公司生產(chǎn)的TLP521-4東芝公司發(fā)光二極管與光電晶體管封裝光電耦合器。計(jì)時(shí)開關(guān)與TLP521-4之間由一個(gè)電阻連接，電阻主要起限流的作用，以免在非正常信號(hào)輸入時(shí)損壞光電耦合器。當(dāng)計(jì)時(shí)開關(guān)產(chǎn)生的開關(guān)量信號(hào)進(jìn)入TLP521-4的輸入端后，使其內(nèi)部嵌入的發(fā)光二極管同時(shí)導(dǎo)通發(fā)光，另外光敏三極管遇到光信號(hào)之后開始工作。因?yàn)樗膫€(gè)光電耦合器的工作特性完全一致，所以TLP521-4能同時(shí)接受四個(gè)開關(guān)量信號(hào)，由于TLP521-4內(nèi)部的發(fā)光二極管是由計(jì)時(shí)開關(guān)控制的，這樣TLP521-4的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)就完全一致。輸出端也連接了電阻，通過阻值的調(diào)節(jié)可確定輸出值。在實(shí)施例中，本實(shí)用新型采用24伏，在250米的信號(hào)傳遞過程中穩(wěn)定性和可靠性極高。
經(jīng)過TLP521-4隔離的仍為開關(guān)量信號(hào)，因此必須經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，采用74LS123。74LS123為d-c觸發(fā)多振蕩器，它用三種方法控制輸出脈沖的寬度。脈沖的基本寬度通過外接電阻和電容的值來確定。輸入端有施密特(Schmitt)觸發(fā)器，保證了輸入端的無顫動(dòng)觸發(fā)信號(hào)的躍遷率控制在0.1mV/ns。在實(shí)施例中，Cext＝1000pF，Rext＝10kΩ保證了影響脈沖寬度系數(shù)的穩(wěn)定性。這樣通過74LS123就實(shí)現(xiàn)了模擬開關(guān)量的A/D轉(zhuǎn)換，同時(shí)轉(zhuǎn)換成為TTL電壓。數(shù)據(jù)緩沖器解緩沖大數(shù)據(jù)量瓶頸問題；控制邏輯電路與ISA總線相關(guān)信號(hào)控制，完成對(duì)數(shù)據(jù)、狀態(tài)信息和控制信息的傳輸；通過對(duì)數(shù)據(jù)的鎖存和緩沖實(shí)現(xiàn)向ISA數(shù)據(jù)總線的24路開關(guān)量信號(hào)的傳輸過程。
本實(shí)用新型用C++Builder設(shè)計(jì)的控制軟件實(shí)現(xiàn)了通過菜單形式來選擇記時(shí)裁判員開表和停表操作從而得到運(yùn)動(dòng)員成績(jī)，根據(jù)田徑規(guī)則自動(dòng)確定運(yùn)動(dòng)員的成績(jī)，同時(shí)根據(jù)成績(jī)給出名次，在全能項(xiàng)目中還能給出運(yùn)動(dòng)員的分?jǐn)?shù)。在中長(zhǎng)跑項(xiàng)目中根據(jù)能記時(shí)裁判員的記圈成績(jī)給出運(yùn)動(dòng)員的圈數(shù)。通過記錄保存的數(shù)據(jù)，在每個(gè)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目結(jié)束之后，打印所有組的成績(jī)名次并立刻給出復(fù)賽或決賽名單，大大提高了運(yùn)動(dòng)會(huì)的效率。
本實(shí)用新型工作時(shí)，計(jì)時(shí)開關(guān)為機(jī)械開關(guān)形式，可產(chǎn)生開關(guān)量信號(hào)，以遵循田徑、游泳等競(jìng)賽項(xiàng)目要求計(jì)時(shí)設(shè)備必須由計(jì)時(shí)員獨(dú)立操作開與關(guān)的有關(guān)規(guī)則。為保證人工計(jì)時(shí)開關(guān)產(chǎn)生的開關(guān)量信號(hào)傳輸?shù)目煽啃砸约坝糜诓杉?、分析和處理人工記時(shí)信號(hào)的計(jì)算機(jī)處于相對(duì)安全的環(huán)境中，確保設(shè)備的全天候工作，通過屏蔽電纜連接到采用獨(dú)立電源的插轉(zhuǎn)箱，把開關(guān)量信號(hào)編排整理后再用屏蔽電纜傳輸?shù)叫盘?hào)采集卡。
開關(guān)量信號(hào)通過信號(hào)采集卡上設(shè)有的光電耦合器進(jìn)行光電隔離，使開關(guān)量信號(hào)產(chǎn)生設(shè)備與信號(hào)采集設(shè)備形成隔離，同時(shí)隔離連接電纜對(duì)計(jì)算機(jī)的干擾，實(shí)現(xiàn)開關(guān)量信號(hào)的穩(wěn)定與準(zhǔn)確傳送，再通過A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)開關(guān)量信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換，機(jī)械開關(guān)量信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)字信號(hào)，最后由并行接口芯片接受該脈沖數(shù)字信號(hào)，并發(fā)送到數(shù)據(jù)總線。由于人體反應(yīng)時(shí)的原因，計(jì)時(shí)員個(gè)體“開表”誤差為-0.03秒～+0.02秒之間，開關(guān)量信號(hào)的長(zhǎng)度一般為0.2秒，因此，通過并行接口芯片上設(shè)有的輸入數(shù)據(jù)鎖存器、輸出數(shù)據(jù)鎖存器/緩沖器保持開關(guān)量信號(hào)的接收，保證數(shù)據(jù)采集，解決在計(jì)時(shí)員開表和停表操作時(shí)，瞬時(shí)大數(shù)據(jù)量所帶來的瓶頸問題。設(shè)計(jì)讀/寫控制邏輯電路控制24路開關(guān)量信號(hào)的傳輸過程?？刂七壿嬰娐放cISA總線IOR、I/O CH CK、I/O CH RDY信號(hào)進(jìn)行組合后，通過并行接口芯片完成對(duì)數(shù)據(jù)、狀態(tài)信息和控制信息的傳輸。從而實(shí)現(xiàn)24路開關(guān)量信號(hào)的采集。
軟件通過三個(gè)連續(xù)地址，使數(shù)值比較器控制并行接口芯片的選片信號(hào)和三個(gè)數(shù)值輸入端口的工作狀態(tài)，從而完成對(duì)數(shù)據(jù)、狀態(tài)信息和控制信息的傳輸，實(shí)現(xiàn)24路開關(guān)量信號(hào)的采集。
如上所述，即可較好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
權(quán)利要求1.一種計(jì)時(shí)器，其特征是，包括計(jì)時(shí)開關(guān)、插轉(zhuǎn)箱、信號(hào)采集卡相互連接組成，所述信號(hào)采集卡通過插轉(zhuǎn)箱與計(jì)時(shí)開關(guān)相連接，并通過數(shù)據(jù)總線與計(jì)算機(jī)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計(jì)時(shí)器，其特征是，所述信號(hào)采集卡包括光電耦合器、A/D轉(zhuǎn)換器、并行接口芯片依次相互連接組成，所述光電耦合器外接插轉(zhuǎn)箱，所述并行接口芯片外接數(shù)據(jù)總線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計(jì)時(shí)器，其特征是，所述插轉(zhuǎn)箱連接有獨(dú)立電源。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種計(jì)時(shí)器，包括計(jì)時(shí)開關(guān)、插轉(zhuǎn)箱、信號(hào)采集卡相互連接組成，信號(hào)采集卡通過插轉(zhuǎn)箱與計(jì)時(shí)開關(guān)相連接，并通過數(shù)據(jù)總線與計(jì)算機(jī)相連接；信號(hào)采集卡包括光電耦合器、A/D轉(zhuǎn)換器、并行接口芯片依次相互連接組成，光電耦合器外接插轉(zhuǎn)箱，并行接口芯片外接數(shù)據(jù)總線。本實(shí)用新型通過采用信號(hào)采集卡結(jié)構(gòu)，充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，結(jié)合人工控制開關(guān)操作，完全符合國(guó)際田聯(lián)規(guī)定的“人工計(jì)時(shí)”操作原則，且計(jì)時(shí)精度高，整個(gè)設(shè)備具備數(shù)據(jù)處理功能，大大減少了計(jì)時(shí)、數(shù)據(jù)分析的工作環(huán)節(jié)。
文檔編號(hào)G04F10/00GK2784990SQ200520053400
公開日2006年5月31日 申請(qǐng)日期2005年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月4日
發(fā)明者范毅方, 岑人經(jīng), 李知宇 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)