激光光电彩屏显示计时仪制造技术

本实用新型专利技术提供激光光电彩屏显示计时仪，包括单片机模块、激光计时模块、电源模块、彩屏显示模块和自由落体模块，自由落体模块包括底座、立柱、电磁铁和捕球器。激光光电彩屏显示计时仪，具有独立计时、测速功能，也可以作为大学物理教学演示仪器验证自由落体运动是匀加速运动。本仪器共有三种工作模式，两种独立计时模式和一种自由落体模式。工作于独立计时模式时，本仪器具有查看历史时间功能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及计时仪器领域，尤其涉及一种激光光电彩屏显示计时仪。
技术介绍
在工程实践中，经常会遇到各种需要计时、测量速度的场合，激光光电计时仪是物理实验中常用的一种计时仪器，它可以计时、测量运动物体的速度和加速度等物理量。现有激光光电计时仪器设备成本较高，无法满足高校等教学演示需求。
技术实现思路
本技术要解决以上技术问题，提供一种激光光电彩屏显示计时仪。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：激光光电彩屏显示计时仪，包括单片机模块、激光计时模块、电源模块、彩屏显示模块和自由落体模块，所述自由落体模块包括底座、立柱、电磁铁和捕球器，所述立柱和所述捕球器均位于所述底座上，所述立柱上设有刻度尺，所述立柱的顶端设有所述电磁铁，所述捕球器位于所述电磁铁正下方，所述激光计时模块包括信号处理电路和多个激光光电门，所述激光光电门设于所述立柱上，且可沿所述立柱上下移动，所述激光光电门通过所述信号处理电路与所述单片机模块相连，所述电源模块包括变压器和稳压电路，所述变压器通过所述稳压电路与所述激光计时模块相连，所述彩屏显示模块与所述单片机模块相连。所述稳压电路包括依次连接的整流桥、稳压器和滤波电容。所述稳压器型号为LM7805CT和LM7905CT。所述单片机模块包括单片机实验板、键盘电路、电源电路、复位电路、晶振电路和通信接口电路，所述单片机实验板分别与所述键盘电路、电源电路、复位电路、晶振电路、通信接口电路相连。所述单片机实验板型号为MSP430F149芯片。所述彩屏显示模块包括彩屏和转接板，所述彩屏通过所述转接板与所述单片机实验板相连。所述转接板型号为ILI9486。所述信号处理电路包括信号放大电路和信号汇总处理电路，所述激光光电门依次通过所述信号放大电路、所述信号汇总处理电路与所述单片机实验板相连。本技术具有的优点和积极效果是：激光光电彩屏显示计时仪，具有独立计时、测速功能，也可以作为大学物理教学演示仪器验证自由落体运动是匀加速运动。本仪器共有三种工作模式，两种独立计时模式和一种自由落体模式。工作于独立计时模式时，本仪器具有查看历史时间功能。激光计时模块设有信号处理电路，对脉冲信号整形，保证了信号的平整；单片机模块采用MSP430F149单片机实验板，该芯片功耗低，具有宽工作电压范围，系统频率较快，时钟系统灵活，中断功能强大；彩屏由ILI9486L转接板控制，根据ILI9486L说明书编写驱动程序，色彩位数为16位，可显示65K真彩色，颜色鲜艳饱满，显示效果非常好。附图说明图1是激光光电彩屏显示计时仪的功能框图；图2是激光光电彩屏显示计时仪的单片机模块电路图（不包含键盘电路）；图3是激光光电彩屏显示计时仪的键盘电路图；图4是激光光电彩屏显示计时仪的激光计时模块电路图；图5是激光光电彩屏显示计时仪的电源模块电路图；图6是激光光电彩屏显示计时仪的彩屏显示模块中转接板电路图；图7是自由落体模块结构示意图。图中：1、单片机模块 2、激光计时模块 3、电源模块 4、彩屏显示模块 5、底座 6、立柱 7、电磁铁 8、捕球器 9、刻度尺 10、激光光电门。具体实施方式下面结合附图对本技术的具体实施例做详细说明。如图1-7所示，激光光电彩屏显示计时仪，包括单片机模块1、激光计时模块2、电源模块3、彩屏显示模块4和自由落体模块，所述自由落体模块包括底座5、立柱6、电磁铁7和捕球器8，所述立柱6和所述捕球器8均位于所述底座5上，所述立柱6上设有刻度尺9，所述立柱6的顶端设有所述电磁铁7，所述捕球器8位于所述电磁铁7正下方，所述激光计时模块2包括信号处理电路和多个激光光电门10，所述激光光电门10设于所述立柱6上，且可沿所述立柱6上下移动，所述激光光电门10通过所述信号处理电路与所述单片机模块相连，所述电源模块3包括变压器和稳压电路，所述变压器通过所述稳压电路与所述激光计时模块2相连，所述彩屏显示模块4与所述单片机模块1相连。所述稳压电路包括依次连接的整流桥、稳压器和滤波电容。所述稳压器型号为LM7805CT和LM7905CT。所述单片机模块1包括单片机实验板、键盘电路、电源电路、复位电路、晶振电路和通信接口电路，所述单片机实验板分别与所述键盘电路、电源电路、复位电路、晶振电路、通信接口电路相连。所述单片机实验板型号为MSP430F149芯片。所述彩屏显示模块4包括彩屏和转接板，所述彩屏通过所述转接板与所述单片机实验板相连。所述转接板型号为ILI9486。所述信号处理电路包括信号放大电路和信号汇总处理电路，所述激光光电门10依次通过所述信号放大电路、所述信号汇总处理电路与所述单片机实验板相连。激光光电彩屏显示计时仪的最佳实施例的工作原理：基于MSP430单片机，由MSP430F149单片机实验板和激光计时模块2、电源模块3、彩屏显示模块4和自由落体模块组成。激光计时模块2是由激光光电门10和信号处理电路两部分组成，激光光电门10的一臂的内侧附有发光装置（发射激光的装置是激光二极管，发出的光束很细），另一臂的内侧附有接激光接收装置，当物体在它们之间通过时，二极管发出的激光被物体挡住，接收装置不能接收到激光信号，同时发出一个脉冲信号。此信号经过运放放大，再经非门整形，最后经过与非门汇总多个激光光电门10的信号传送给MSP430F149单片机实验板编程处理。彩屏显示模块4是由MSP430F149单片机实验板编程将单片机处理过的信息显示在屏幕上，同时彩屏与键盘配合使用可以选择模式、显示历史数据。彩屏的转接板型号为ILI9486，通过厂商提供的说明书编写驱动程序，进而编写应用程序使用彩屏显示信息。自由落体模块则由立柱6、电磁铁7、激光光电门10和捕球器8构成。其主体是一个有刻度尺9的立柱6，其底座5上有调节螺丝可用来调竖直。立柱6上端有一电磁铁7，可用来吸住小钢球。电磁铁7断电后，小钢球即自由下落落入捕球器8内。立柱6上装有四对可沿立柱6上下移动的激光光电门10。小球开始释放时计时仪开始计时，小钢球做自由落体运动，依次经过四个激光光电门10，激光光电门10记录下小球通过四个激光光电门10的时间，从铁架上的刻度尺9读出激光光电门10的位置，减去小钢球开始时的位置（是小钢球最高处边缘对应的位置）就得到相应时间段内发生的位移大小，相应的时间t由光电计时仪测出。实验证明，自由落体运动的位移与所用时间的平方成正比。所以，自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。另外，运放等元器件的电源由变压器将220V电源变换成8V，交流电再由LM7805CT和LM7905CT等稳压器稳压为±5V输出。具体功能模块划分：（1）电源模块3：由变压器、稳压电路组成，为其他模块提供稳压电源。变压器可将220V交流电转变为8V交流电。稳压电路由整流桥、LM7805CT稳压器、LM7905CT稳压器和滤波电容组成，可以稳定输入±5V电源。如图5所示，变压器BRIDGE2将220V交流电转变为8V交流电，再经由稳压电路，最后稳定输入±5V电源，稳压电路包括由电容C1、C2、C5、C6组成的整流桥、LM7805CT稳压器、LM7905CT稳压器及由C3、C4 、C6、C7组成的滤波电路。（2）激光计时模块2：由激光光电门10、信号放大电路和信号汇总处本文档来自技高网...

【技术保护点】
激光光电彩屏显示计时仪，其特征在于：包括单片机模块、激光计时模块、电源模块、彩屏显示模块和自由落体模块，所述自由落体模块包括底座、立柱、电磁铁和捕球器，所述立柱和所述捕球器均位于所述底座上，所述立柱上设有刻度尺，所述立柱的顶端设有所述电磁铁，所述捕球器位于所述电磁铁正下方，所述激光计时模块包括信号处理电路和多个激光光电门，所述激光光电门设于所述立柱上，且可沿所述立柱上下移动，所述激光光电门通过所述信号处理电路与所述单片机模块相连，所述电源模块包括变压器和稳压电路，所述变压器通过所述稳压电路与所述激光计时模块相连，所述彩屏显示模块与所述单片机模块相连。

【技术特征摘要】
1.激光光电彩屏显示计时仪，其特征在于：包括单片机模块、激光计时模块、电源模块、彩屏显示模块和自由落体模块，所述自由落体模块包括底座、立柱、电磁铁和捕球器，所述立柱和所述捕球器均位于所述底座上，所述立柱上设有刻度尺，所述立柱的顶端设有所述电磁铁，所述捕球器位于所述电磁铁正下方，所述激光计时模块包括信号处理电路和多个激光光电门，所述激光光电门设于所述立柱上，且可沿所述立柱上下移动，所述激光光电门通过所述信号处理电路与所述单片机模块相连，所述电源模块包括变压器和稳压电路，所述变压器通过所述稳压电路与所述激光计时模块相连，所述彩屏显示模块与所述单片机模块相连。2.根据权利要求1所述的激光光电彩屏显示计时仪，其特征在于：所述稳压电路包括依次连接的整流桥、稳压器和滤波电容。3.根据权利要求2所述的激光光电彩屏显示计时仪，其特征在于：所述稳压器型号为LM7805CT和LM79...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨彦，卢雪枚，于丹阳，李欣岳，
申请(专利权)人：杨彦，卢雪枚，于丹阳，李欣岳，
类型：新型
国别省市：陕西;61