CN110667782A - 一种水上娱乐型双台自行车比赛控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及控制电路技术领域，尤其涉及一种水上娱乐型双台自行车比赛控制系统。要解决的技术问题是提供一种水上娱乐型双台自行车比赛控制系统，实现对车轮次数的统计且采用倒计时的方式，通过前后红外传感器来增加难度，大大加强了娱乐性。一种水上娱乐型双台自行车比赛控制系统，包括有电源模块、计数器模块和霍尔传感器模块；所述计数器模块与所述霍尔传感器模块连接，所述电源模块为所述计数器模块和所述霍尔传感器模块供电。本发明可以实现对车轮次数的统计且采用倒计时的方式，通过前后红外传感器来增加难度，较好地实现了控制系统功能，传输信号稳定，受外界环境因素影响小，可以也应用在其他电子产品控制电路中。

Description

一种水上娱乐型双台自行车比赛控制系统

技术领域

本发明涉及控制电路技术领域，尤其涉及一种水上娱乐型双台自行车比赛控制系统。

背景技术

水上自行车运动起源于加拿大，作为环保型的娱乐健身器材，以其惬意、安全的性能迅速风靡欧美各国。有较强的参与性、趣味性和观赏性。目前，水上自行车大部分都是一个人玩，娱乐性不高。根据现有水上自行车趣味性不足，很难满足消费者，有必要提出新的解决方案。因此，研究符合市场需求的水上自行车控制系统对提高人民的生活水平有一定积极的意义，所以提出了一种水上娱乐型双台自行车比赛控制系统。

发明内容

为了克服现有的水上自行车娱乐性不高的缺点，要解决的技术问题是：提供一种水上娱乐型双台自行车比赛控制系统，实现对车轮次数的统计且采用倒计时的方式，通过前后红外传感器来增加难度，大大加强了娱乐性，且该控制电路具有电路结构简单，使用方便，成本低。

本发明的技术方案为：一种水上娱乐型双台自行车比赛控制系统，包括有电源模块、计数器模块和霍尔传感器模块，所述计数器模块与所述霍尔传感器模块连接，所述电源模块为所述计数器模块和所述霍尔传感器模块供电。

作为本发明的一种优选技术方案，所述电源模块将蓄电池电压转换DC12或 DC5V直流电。

作为本发明的一种优选技术方案，所述计数器模块通过LED数码管从数字 000到999依次叠加显示，它由三个LED数码管、三个译码器及三个编码器组成，千进制计数器显示有百位、十位、个位，共有三位数组成，使用三块74LS161 来实现千进制计数器，译码显示电路由CD4511和共阴极七段LED数码管组成；千进制计数器，只能显示从000到999，所以每个LED数码管都要从0显示到9 除了最高位不用重复显示以外，其它编码器显示到9之后就要向高位片产生一个进位信号，使高位片开始计数工作，同时自己要清零，又从0显示到9，再进位，再清零，一直这个循环下去，直到显示的数为999时才停止；译码器就负责控制LED数码管，当输出的数为几时数码管就显示为几；只有当CR＝LD＝EP＝ET＝“1”、CP脉冲上升沿作用后，计数器加1；74LS161还有一个进位输出端CO，其逻辑关系是CO＝Q0·Q1·Q2·Q3·CET；合理应用计数器的清零功能和置数功能，一片74LS161可以组成16进制以下的任意进制分频器。

作为本发明的一种优选技术方案，所述霍尔传感器模块由3144霍尔传感器、LM393比较器和三极管驱动组成，可使用DC3-5.5V直流供电，有磁场切割时输出低电平信号，否则输出高电平。

作为本发明的一种优选技术方案，还包括有光电传感器模块，所述计数器模块与所述光电传感器模块连接，所述电源模块为所述计数器模块供电。

作为本发明的一种优选技术方案，所述光电传感器模块内含一个红外发光二极管，一个光敏光电三极管；当发光二极管发出的红外光大部分被反射体反射回来，照射到光敏三极管接收端时，光敏三极管导通；当光敏三极管接收到的反射红外信号微弱时，光敏三极管截止。所述传感器模块由光电传感器、LM393 比较器和光耦组成，可使用3-5.5V直流供电，有红外光反射输出低电平信号，否则输出高电平，每工作一次，LED会点亮一次。

作为本发明的一种优选技术方案，还包括有漫反射光电开关传感器模块，所述计数器模块与所述漫反射光电开关传感器连接，所述电源模块为所述漫反射光电开关传感器模块供电。

作为本发明的一种优选技术方案，所述漫反射光电开关传感器模块中漫反射光电开关是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，物体将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号；所述传感器模块由光电传感器、三极管和光耦组成，当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，输出低电平信号，否则输出高电平；对于漫反射式光电开关发出的光线需要被检测物表面将足够的光线反射回漫反射开关的接受器，所以检测距离和被检测物体的表面反射率将是决定接受器接收到光线的强度大小，粗糙的表面反射回的光线必将小于光滑表面反射回的强度。

作为本发明的一种优选技术方案，还包括有计时器模块，所述漫反射光电开关传感器模块与所述计时器模块连接，所述电源模块为所述计时器模块供电。

作为本发明的一种优选技术方案，所述计时器模块连包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、继电器开关电路和LED显示电路等五个电路组成；其中计数器和控制电路是系统的主要模块，计数器完成10～90秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接置数、启动计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能，秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但本设计对此信号要求并不太高，故电路可采用NE555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡器构成，译码显示电路由CD4511和共阴极七段LED数码管组成；当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP，同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示“30”字样；当启动开关断开时，计数器开始倒计数；当译码器显示“00”时同时LED报警灯亮；计时器模块可实现10、20、30……90秒等9种倒计时，每种倒计时预置数可通过改变短路帽位置来设置，脉冲指示灯，每一个脉冲，LED3会闪烁一次。

有益效果：与现有技术相比，本发明的有益效果如下：一种水上娱乐型双台自行车比赛控制系统，可以实现对车轮次数的统计且采用倒计时的方式，通过前后红外传感器来增加难度，大大加强了娱乐性，较好地实现了控制系统功能，传输信号稳定，受外界环境因素影响不大，电路结构简单，控制原理简单，使用方便，成本低，可以也应用在其他电子产品控制电路中。本发明便于加工制作并且加工制作的成本低，使用便捷性好，综合性能好。

附图说明

图1为本发明的总体原理图。

图2为本发明电源模块的电路图。

图3为本发明计数器模块的电路图。

图4为本发明霍尔传感器模块的电路图。

图5为本发明光电传感器模块的电路图。

图6为本发明漫反射光电开关传感器模块的电路图。

图7为本发明计时器模块的电路图。

其中：1…电源模块，2…计数器模块，3…霍尔传感器模块，4…光电传感器模块，5…漫反射光电开关传感器模块，6…计时器模块。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

实施例1

一种水上娱乐型双台自行车比赛控制系统，如图1-4所示，包括有电源模块1、计数器模块2和霍尔传感器模块3，所述计数器模块2与所述霍尔传感器模块3连接，所述电源模块1为所述计数器模块2和所述霍尔传感器模块3供电。

所述电源模块1将蓄电池电压转换DC12或DC5V直流电。

所述计数器模块2通过LED数码管从数字000到999依次叠加显示，它由三个LED数码管、三个译码器及三个编码器组成，千进制计数器显示有百位、十位、个位，共有三位数组成，使用三块74LS161来实现千进制计数器，译码显示电路由CD4511和共阴极七段LED数码管组成；千进制计数器，只能显示从 000到999，所以每个LED数码管都要从0显示到9除了最高位不用重复显示以外，其它编码器显示到9之后就要向高位片产生一个进位信号，使高位片开始计数工作，同时自己要清零，又从0显示到9，再进位，再清零，一直这个循环下去，直到显示的数为999时才停止；译码器就负责控制LED数码管，当输出的数为几时数码管就显示为几；只有当CR＝LD＝EP＝ET＝“1”、CP脉冲上升沿作用后，计数器加1；74LS161还有一个进位输出端CO，其逻辑关系是 CO＝Q0·Q1·Q2·Q3·CET；合理应用计数器的清零功能和置数功能，一片74LS161 可以组成16进制以下的任意进制分频器。

所述霍尔传感器模块3由3144霍尔传感器、LM393比较器和三极管驱动组成，可使用DC3-5.5V直流供电，有磁场切割时输出低电平信号，否则输出高电平。

工作时，霍尔传感器模块将水上自行车车轮转速传递给计数器模块开始计数，直到999次，可以按清零按键K1进行清零，才可能重新计数。

实施例2

在实施例1的基础上，如图1和图5所示，还包括有光电传感器模块4，所述计数器模块2与所述光电传感器模块4连接，所述电源模块1为所述计数器模块2供电。

所述光电传感器模块4内含一个红外发光二极管，一个光敏光电三极管；当发光二极管发出的红外光大部分被反射体反射回来，照射到光敏三极管接收端时，光敏三极管导通；当光敏三极管接收到的反射红外信号微弱时，光敏三极管截止。所述传感器模块由光电传感器、LM393比较器和光耦组成，可使用 3-5.5V直流供电，有红外光反射输出低电平信号，否则输出高电平，每工作一次，LED会点亮一次。

为了增加难度，要求人在进行水上自行车运动时，保证人坐的端正，采用光电传感器模块作为姿势检测装置，距离0-50CM可调，如果在50以内，当光电传感器模块动作时，计数器清零，离开光电传感器模块动作范围，计数时才能重新进行计数。

实施例3

在实施例1和实施例2的基础上，如图1和图6所示，还包括有漫反射光电开关传感器模块5，所述计数器模块2与所述漫反射光电开关传感器连接，所述电源模块1为所述漫反射光电开关传感器模块5供电。

所述漫反射光电开关传感器模块5中漫反射光电开关是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，物体将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号；所述传感器模块由光电传感器、三极管和光耦组成，当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，输出低电平信号，否则输出高电平；对于漫反射式光电开关发出的光线需要被检测物表面将足够的光线反射回漫反射开关的接受器，所以检测距离和被检测物体的表面反射率将是决定接受器接收到光线的强度大小，粗糙的表面反射回的光线必将小于光滑表面反射回的强度。

为了加强娱乐性与趣味性，漫反射光电开关传感器模块作为互射装置，在人的前面装一块光电开关反射板，按下电源开关，计时器模块才时倒计时，漫反射光电开关传感器工作，当计时器模块“00”时，LED4点亮，计时器模块才时倒计时结束。漫反射光电开关传感器模块在倒计时内工作，可以进行互射，在互射同时，要保证身体不在光电传感器模块动作范围，否则计数器模块清零。当计时器模块“00”时，可以按复位按键K2进行清零，才可能重新倒计时。

实施例4

在实施例1、实施例2和实施例3的基础上，如图1和图7所示，还包括有计时器模块6，所述漫反射光电开关传感器模块5与所述计时器模块6连接，所述电源模块1为所述计时器模块6供电。

所述计时器模块6连包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、继电器开关电路和LED显示电路等五个电路组成；其中计数器和控制电路是系统的主要模块，计数器完成10～90秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接置数、启动计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能，秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但本设计对此信号要求并不太高，故电路可采用NE555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡器构成，译码显示电路由CD4511和共阴极七段LED数码管组成；当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP，同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示“30”字样；当启动开关断开时，计数器开始倒计数；当译码器显示“00”时同时LED报警灯亮；计时器模块6可实现10、20、30……90秒等9种倒计时，每种倒计时预置数可通过改变短路帽位置来设置，脉冲指示灯，每一个脉冲，LED3会闪烁一次。

倒计时的时间可以通过JP1～JP4进行设置，从10S、20S、30S、40S、50S、 60S、70S、80S、90S，计数器会从预置数重新开始倒计时。

所述74LS161为可预置的4位二进制同步计数器，它可以灵活的运用在各种数字电路，以及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能。74LS161的清除端是异步的。当清除端CLEAR为低电平时，不管时钟端CLOCK状态如何，即可完成清除功能。74LS161的预置是同步的。当置入控制器LOAD为低电平时，在 CLOCK上升沿作用下，输出端QA－QD与数据输入端A－D相一致。4LS161的计数是同步的，靠CLOCK同时加在四个触发器上而实现的。当ENP、ENT均为高电平时，在CLOCK上升沿作用下QA－QD同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。在CLOCK出现前，即使ENP、ENT、CLEAR发生变化，电路的功能也不受影响。74LS161有超前进位功能。当计数溢出时，进位输出端输出一个高电平脉冲，其宽度为QA的高电平部分。

所述CD40192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，当清除端MR为高电平“1”时，计数器直接清零；MR置低电平则执行其他功能。当MR为低电平，置数端也为低电平时，数据直接从置数端P0、 P1、P2、P3置入计数器。当MR为低电平，PL为高电平时，执行计数功能。执行加计数时，减计数端CO接高电平，计数脉冲由CNTUP输入；在计数脉冲上升沿进行8421码十进制加法计数。执行减计数时，加计数端CNTUP接高电平，计数脉冲由减计数端CNTDWN输入。

所述CD4511是一片CMOSBCD—锁存/7段译码/驱动器，用于驱动共阴极LED 显示器的BCD码-七段码译码器。具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动共阴LED数码管。其中abcd为BCD码输入，a为最低位。LT为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时，B1 端应加高电平。另外CD4511有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数9(1001)时，显示字形也自行消隐。LE是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传输数据。a～g是7段输出，可驱动共阴LED数码管。图7是CD4511和CD4518配合而成一位计数显示电路，若要多位计数，只需将计数器级联，每级输出接一只 CD4511和LED数码管即可。所谓共阴LED数码管是指7段LED的阴极是连在一起的，在应用中应接地。限流电阻要根据电源电压来选取，电源电压5V时可使用300Ω的限流电阻。

所述计数器模块2中定时器为8Pin脚集成电路NE555，是属于555系列的 IC芯片的其中的一种型号，其中的，所述NE555的8Pin脚的分别为：Pin1脚(第一引脚)，又称接地引脚GND，其接地线(或共同接地)，通常被连接到电路共同接地；Pin2脚(第二引脚)，又称触发引脚TRIG，这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。触发信号上缘电压须大于2/3VCC，下缘须低于1/3VCC；Pin3 脚(第三引脚)，又称输出引脚OUT，当时间周期开始555的输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位。周期的结束输出回到O伏左右的低电位。于高电位时的最大输出电流大约200mA；Pin4脚(第四引脚)，又称复位引脚RESTE，一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位，Pin4通常被接到正电源或忽略不用；Pin5脚(第五引脚)，又称控制引脚CTRL，这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当计时器经营在稳定或振荡的运作方式下，这输入能用来改变或调整输出频率；Pin6脚(第六引脚)，又称阈值引脚THR，即Pin6重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的电压从1/3VCC电压以下移至2/3VCC以上时启动这个动作；Pin7脚(第七引脚)，又称放电引脚DIS，这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当Pin3为低电平时，Pin7对地为低阻态(对地导通)，当Pin3为高电平时，Pin7对地为高阻态；Pin8脚(第八引脚)，又称供电引脚VCC，这是555多谐震荡器的正电源电压端。供应电压的范围是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种水上娱乐型双台自行车比赛控制系统，其特征在于，包括有电源模块、计数器模块和霍尔传感器模块，所述计数器模块与所述霍尔传感器模块连接，所述电源模块为所述计数器模块和所述霍尔传感器模块供电。

2.根据权利要求1所述的一种水上娱乐型双台自行车比赛控制系统，其特征在于，所述电源模块将蓄电池电压转换DC12或DC5V直流电。

3.根据权利要求2所述的一种水上娱乐型双台自行车比赛控制系统，其特征在于，所述计数器模块通过LED数码管从数字000到999依次叠加显示，它由三个LED数码管、三个译码器及三个编码器组成，千进制计数器显示有百位、十位、个位，共有三位数组成，使用三块74LS161来实现千进制计数器，译码显示电路由CD4511和共阴极七段LED数码管组成；千进制计数器，只能显示从000到999，所以每个LED数码管都要从0显示到9除了最高位不用重复显示以外，其它编码器显示到9之后就要向高位片产生一个进位信号，使高位片开始计数工作，同时自己要清零，又从0显示到9，再进位，再清零，一直这个循环下去，直到显示的数为999时才停止；译码器就负责控制LED数码管，当输出的数为几时数码管就显示为几；只有当CR=LD=EP=ET=“1”、CP脉冲上升沿作用后，计数器加1；74LS161还有一个进位输出端CO，其逻辑关系是CO=Q0·Q1·Q2·Q3·CET；合理应用计数器的清零功能和置数功能，一片74LS161可以组成16进制以下的任意进制分频器。

4.根据权利要求3所述的一种水上娱乐型双台自行车比赛控制系统，其特征在于，所述霍尔传感器模块由3144霍尔传感器、LM393比较器和三极管驱动组成，可使用DC3-5.5V直流供电，有磁场切割时输出低电平信号，否则输出高电平。

5.根据权利要求4所述的一种水上娱乐型双台自行车比赛控制系统，其特征在于，还包括有光电传感器模块，所述计数器模块与所述光电传感器模块连接，所述电源模块为所述计数器模块供电。

6.根据权利要求5所述的一种水上娱乐型双台自行车比赛控制系统，其特征在于，所述光电传感器模块内含一个红外发光二极管，一个光敏光电三极管；当发光二极管发出的红外光大部分被反射体反射回来，照射到光敏三极管接收端时，光敏三极管导通；当光敏三极管接收到的反射红外信号微弱时，光敏三极管截止。所述传感器模块由光电传感器、LM393比较器和光耦组成，可使用3-5.5V直流供电，有红外光反射输出低电平信号，否则输出高电平，每工作一次，LED会点亮一次。

7.根据权利要求6所述的一种水上娱乐型双台自行车比赛控制系统，其特征在于，还包括有漫反射光电开关传感器模块，所述计数器模块与所述漫反射光电开关传感器连接，所述电源模块为所述漫反射光电开关传感器模块供电。

8.根据权利要求7所述的一种水上娱乐型双台自行车比赛控制系统，其特征在于，所述漫反射光电开关传感器模块中漫反射光电开关是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，物体将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号；所述传感器模块由光电传感器、三极管和光耦组成，当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，输出低电平信号，否则输出高电平；对于漫反射式光电开关发出的光线需要被检测物表面将足够的光线反射回漫反射开关的接受器，所以检测距离和被检测物体的表面反射率将是决定接受器接收到光线的强度大小，粗糙的表面反射回的光线必将小于光滑表面反射回的强度。

9.根据权利要求8所述的一种水上娱乐型双台自行车比赛控制系统，其特征在于，还包括有计时器模块，所述漫反射光电开关传感器模块与所述计时器模块连接，所述电源模块为所述计时器模块供电。

10.根据权利要求9所述的一种水上娱乐型双台自行车比赛控制系统，其特征在于，所述计时器模块连包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、继电器开关电路和LED显示电路等五个电路组成；其中计数器和控制电路是系统的主要模块，计数器完成10~90秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接置数、启动计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能，秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但本设计对此信号要求并不太高，故电路可采用NE555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡器构成，译码显示电路由CD4511和共阴极七段LED数码管组成；当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP，同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示“30”字样；当启动开关断开时，计数器开始倒计数；当译码器显示“00”时同时LED报警灯亮；计时器模块可实现10、20、30……90秒等9种倒计时，每种倒计时预置数可通过改变短路帽位置来设置，脉冲指示灯，每一个脉冲，LED3会闪烁一次。

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