响应时间

扬州大学广陵学院

本科生课程设计

题目：反应时间测试仪

课程：电子线路课程设计

专业电气工程及其自动化

班级：电气81201 学号： 120010137 姓名：袁鸿

指导教师：年漪蓓，刘伟

完成日期： 2014/6/23至2014/6/28

总目录第一部分：任务书

第二部分：课程设计报告

第三部分：设计图纸

第一部分

任

务

书

一、课程设计的目的

本课程是在学完《数字电子技术基础》之后，进行的复杂程度较高、综合性较强的设计课题的实践环节，通过该教学环节，要求达到以下目的：

1.使学生进一步掌握数字电子技术的理论知识，学会查询资料，方案比较，培养学生

工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力；

2.使学生基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力；

3.熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。

二、课程设计的要求

1.设计时要综合考虑实用、经济并满足性能指标要求；

2.必须独立完成设计课题；

3.合理选用元器件；

4.按时完成设计任务并提交设计报告。

三、设计题目及内容

课题：响应时间测试仪

内容：设计、安装、调试响应时间测试仪

课程要求：测试者按下按钮1，灯亮，被测试者见灯亮按下按钮2，灯灭，用二位数码管显示被测者的响应时间（精度为10ms）

四、设计要求

用中小型规模集成电路设计、安装、调试出所要求的电路。

五、参考文献

1、“数字电子技术基础”教材；

2、有关“电子技术课程设计指导书”；

3、“集成电路特性应用手册”；

4、其他。

第二部分

课

程

设

计

报

告

目录

1 设计任务及要求 (7)

2 系统总体设计方案 (8)

3 电源设计 (9)

4 控制电路设计 (10)

5 振荡电路设计 (10)

6 计数电路设计 (11)

7 系统总体电路设计 (13)

8 电路调试 (15)

9 改进意见及收获体会 (16)

10 器件明细清单 (17)

1设计任务及要求

设计要求：

测试者按下按钮1，灯亮；被测试者见灯亮，按下按钮2，灯灭。两位LED数码管显示被测试者的反应时间，精度0.01秒。

课题分析：

测试者：灯亮

受控振荡（T=10ms）

瞬时清0后，计数，译码（锁存），驱动，显示

被测者：灯灭

停止振荡

锁存显示当前计数

2系统总体设计方案

总体设计方案:

初步设计思想：当测试者按下开关1时，通过控制电路，灯得到信号亮，同时数码管清零，重新开始计数，被测试者按下开关2，停止计数，锁存其结果。

方案特点：简单明了，易实现设计要求。

清零 测试者 振荡 被测试者 控 制

电

路 灯 锁存

计数 译码 锁存 驱动 （个位） 计数 译码 锁存 驱动

（十

位）

显示 显示

3 电源设计

利用一个220V/9V的变压器，4个IN4077的二极管，1个1000uf/16V，1个1uf/50V，1个1uf的电容，7805和741集成块，一个3kΩ和一个5kΩ的电阻构成一个稳压电路。

4控制电路设计

参数计算

V0=V1(R7+R P2)/R7

当R P2最大为5K欧时，V0最大为40/3V.

当R P2最小为0欧时，V0最小为5V.

5振荡电路设计

（1）当开关S1断开时，电容C4前为低电平，电容不发生跳变，经过C4后仍然为低电平，通过IC1后变为高电平，锁存器IC2后跳变为低电平，再经过IC2后变为高电平，发光二极管不亮；当按下S1时，情况相反，信号到达发光二极管是为低电平，二极管亮。

（2）开关S1，S2都断开时，锁存器右下角的输出为低电平，通过IC1变为高电平，清零信号有效，计数器清零。

（3）当开关S1断开，S2按下的时候，锁存器下方的IC2的输出为高电平，锁存信号有效，数据被锁定。

（4）当S1断开时，振荡电路中的IC1输出为高电平，对C5开始充电，当C5冲满电后，变为低电平，C5放电，通过IC1对C5不断的充电和放电，在电路中产生一个振荡频率为100Hz的方波，通过示波器能显示出来。

6 计数电路设计

计数电路工作原理

计数与显示电路最主要的是用到CC40110集成块,其结构如下图所示：

其中RD为清零端 9脚的CPU是加计数时钟输入端 7脚的CPU是减计数时钟输入端QCD是进位输出端 A到G为7个与数码管相接的管脚

计数与显示的模块电路如下图所示：

计数与显示的模块电路如下图所示：

计数与显示电路的工作原理大体为：时钟信号到来时（即本实验中的s1开关按下以后），开始计数，A-G端向数码管输送信号，由于是共阴极接法，所以A-G端为低电平时有效，当左面一个40110从0计数到9以后再来一个时钟信号时，左面的一个40110的10脚QCD 向右面一个40110的9脚送进位信号，然后继续计数，如此循环往复。

7.2电路说明：

1.S1、S2未闭合时，S1开关端电路的电容C4两端的电压不能突变，所以都是低电平0，IC1右端的为高电平。S2端电路的IC2左端为高电平1，锁存器维持原来的状态，即上下与非门的右端电平分别为0,1。上端经过Ic1（8脚）后从10脚输出的状态变为高电平1，对C5充电。

2.S1闭合，上边电路的对C4充电，电容C4两端都为高电平，因为电容两端的电压不能突变，经过IC1变为低电平0。下面输入端的状态同上不变，还是1，所以经过锁存器后的上下2个IC2右边的状态变为1，0。这时分布走，1状态经过1,2脚或者5,6脚，或者8,9脚输出地状态为0，二极管D1导通，灯亮。同时锁存器1状态信号经过8脚到10脚输出为低电平0 ，电容C5放电，放到V-时1脚的电平为低电平0，经过IC1后再变为高电平1，对C5充电，如此往复，10脚送出一个上升沿有效地方波时钟信号到上面一个40110的9脚，进行加计数。回到锁存器输出的低电平0端（即IC2的4脚），经过后面的12,13脚变为高电平1送至2个40110的清零端，实行清0的功能。

3.S2闭合，此时S2端接的6脚位低电平，同时s1处于断开状态，因为C4要对地放电，所以IC1输入和输出端分别为0,1，锁存器的输出变为0,1，锁存器下面的IC2输出为高电平1进入下面的一个40110的LE锁存端进行数据的锁存。