青少年科技創(chuàng)新大賽創(chuàng)新發(fā)明獲獎(jiǎng)作品《自動(dòng)跑步計(jì)時(shí)器》

1、自動(dòng)跑步計(jì)時(shí)器一、作品創(chuàng)意來源上體育課時(shí)，體育老師有時(shí)需要測量我們的短跑成績，這時(shí)老師通常會(huì)拿一個(gè)秒表站在終點(diǎn)處，通過揮舞手臂來給我們發(fā)令，這種方 式真的既麻煩又不準(zhǔn)確。正好我最近在學(xué)習(xí) Arduino的無線通訊，老 師說有些無線模塊的通訊距離可以達(dá)到 1公里那么遠(yuǎn)，我突發(fā)奇想， 覺得正好可以用來解決體育課老師的計(jì)時(shí)問題。二、作品介紹我的作品有兩個(gè)部分組成，老師手里的計(jì)時(shí)器端和終點(diǎn)處的自動(dòng) 檢測器。1、 計(jì)時(shí)器端:計(jì)時(shí)器端由秒表、Arduino nano、遠(yuǎn)距離無線模塊、電池、按鈕 和三個(gè)LED燈構(gòu)成。遠(yuǎn)距離無線模塊用來接收來自終點(diǎn)自動(dòng)檢測端的 信號，Arduino用來接收來自無限模塊的數(shù)據(jù)以

2、及控制秒表（秒表的 控制也很簡單，其實(shí)上面的按鈕按下去的時(shí)候，會(huì)給里面的一個(gè)觸點(diǎn) 一個(gè)1.5V的電壓，所以我用了兩個(gè)電阻，將 Arduino輸出的5V電壓 降到1.5V來控制秒表），三個(gè)LED燈用來提示一些狀態(tài)，按鈕用來給 終點(diǎn)自動(dòng)檢測端發(fā)信息。由于是開發(fā)階段，所以看起來比較大，不過 完全可以做到很小，只是我現(xiàn)在還不會(huì)做電路板，所以只好這樣。2、 終點(diǎn)自動(dòng)檢測器:終點(diǎn)自動(dòng)中測端由Arduino nano、遠(yuǎn)距離無線模塊、兩個(gè)超聲波測距模塊以及兩個(gè)LED燈構(gòu)成。終點(diǎn)自動(dòng)檢測器放置在終點(diǎn)線處， 可 以同時(shí)檢測兩個(gè)同學(xué)，不過這兩個(gè)同學(xué)需要在檢測器的兩邊通過終點(diǎn)。 檢測器上沒有任何按鈕，也不需要任何操

3、作，通上電就可以工作了， 考慮到如果用普通電池可能會(huì)不耐用，所以就沒有在里面設(shè)計(jì)電池， 使用的時(shí)候接一個(gè)充電寶就可以了。上面的兩個(gè)LED燈用來顯示檢測 器的一些狀態(tài)。三、作品的功能與使用首先將終點(diǎn)檢測器放置在中間跑道的終點(diǎn)線處， 超聲波測距儀的 探頭指向兩邊跑道的終點(diǎn)線，注意，距離測距儀1米內(nèi)的物體都會(huì)觸 發(fā)終點(diǎn)檢測器，所以放置好檢測器后其他小朋友不要靠近， 以免誤觸 發(fā)。放置好終點(diǎn)檢測器后接上充電寶并打開， 可以看到檢測器上的藍(lán)燈開始點(diǎn)亮，說明已經(jīng)正常啟動(dòng)了，此時(shí)紅燈時(shí)滅的。然后可以不用 再去管它，只要保證有電就可以了。老師手拿計(jì)時(shí)器端到起點(diǎn)處， 將電子表調(diào)節(jié)到秒表界面， 并打開計(jì)時(shí)器電源，

4、此時(shí)可以看到Arduino nano開始啟動(dòng)，不過三個(gè)LED燈都不會(huì)發(fā)光。 按一下計(jì)時(shí)器上的按鈕， 計(jì)時(shí)器會(huì)發(fā)送一個(gè)信息給終點(diǎn)檢測器， 終點(diǎn)檢測器收到信息后紅燈會(huì)亮起并返回一個(gè)信息， 計(jì)時(shí)器接收到信息后紅色LED燈會(huì)亮起，看到紅色LED燈亮起說明通訊正常，可以開始發(fā)令。計(jì)時(shí)器一次可以測量兩個(gè)同學(xué)的跑步時(shí)間， 不過這兩個(gè)同學(xué)要從終點(diǎn)檢測端的兩側(cè)通過終點(diǎn)線。 老師發(fā)令并按下秒表上的計(jì)時(shí)啟動(dòng)按鈕，秒表開始啟動(dòng)。兩個(gè)同學(xué)出發(fā)跑向終點(diǎn)，當(dāng)?shù)谝幻瑢W(xué)經(jīng)過終點(diǎn)線時(shí)， 終點(diǎn)檢測端就會(huì)發(fā)送信息到計(jì)時(shí)器端， 計(jì)時(shí)器端接收到信息后會(huì)控制秒表停止計(jì)時(shí)， 秒表可以一次測量兩個(gè)成績， 右側(cè)鍵啟動(dòng)秒表后，如果再按右側(cè)鍵則是

5、單次計(jì)時(shí)。如果秒表啟動(dòng)后按下左側(cè)鍵，那么秒表計(jì)時(shí)顯示雖然停止， 其實(shí)內(nèi)部還在運(yùn)行， 再次按下右側(cè)鍵后會(huì)停止內(nèi)部運(yùn)行的計(jì)時(shí)， 再按一下左側(cè)鍵就可以看到第二次停止的時(shí)刻。所以我設(shè)計(jì)的計(jì)時(shí)器當(dāng)接收到第一個(gè)同學(xué)通過終點(diǎn)的信息后， 會(huì)控制秒表的左側(cè)鍵按下， 當(dāng)?shù)诙€(gè)同學(xué)通過終點(diǎn)后， 再控制秒表的右側(cè)鍵按下。 這樣就同時(shí)記錄下了兩個(gè)同學(xué)的跑步時(shí)間。 老師只需要再按一下左側(cè)鍵就能看到第二個(gè)同學(xué)的成績。 由于老師再起點(diǎn)， 可能看不到誰先過線，所以我又設(shè)計(jì)了兩個(gè)藍(lán)色和黃色兩個(gè)LEW,如果當(dāng)左邊的同學(xué)先到達(dá)終點(diǎn)，則藍(lán)色LED燈亮，如果右邊先到達(dá)，則黃色 LED燈亮，這樣老師可以通過觀察哪個(gè)LEW亮來知道誰先過終點(diǎn)4、 作品的優(yōu)點(diǎn)雖然有很多專業(yè)的計(jì)時(shí)裝置可以來測量短跑運(yùn)動(dòng)員的跑步成績，但是這些計(jì)時(shí)器都很專業(yè)并且很貴， 中小學(xué)根本不會(huì)配備， 縱使有使用起來也很麻煩， 普通體育課根本不會(huì)啟用。 我的自動(dòng)跑步計(jì)時(shí)器雖然比不上專業(yè)計(jì)時(shí)設(shè)備， 但是確實(shí)是體育老師的好工具！ 它體積小巧、使用簡單、成本又低、雖然計(jì)時(shí)準(zhǔn)確性比不過專業(yè)計(jì)時(shí)器，但是比人手動(dòng)計(jì)時(shí)準(zhǔn)確多了。5、 作品的不足其實(shí)我的計(jì)時(shí)器