数电课程设计响应时间测试仪

扬州大学广陵学院数字电子课程设计题目：反应时间测试仪课程：数字电子技术基础专业：建筑电气与智能化班级：建电81201学号：11姓名：5555指导教师：刘伟完成日期：2014/6/21—2014/6/222目录1设计任务及要求2系统总体设计方案3控制电路设计4振荡电路设计5计数与译码显示电路设计6电源设计7系统总体电路设计8电路调试9改进意见及收获体会10器件明细清单31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=0.01s）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2.1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4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。2.2方案特点简单明了，易实现设计要求。3控制电路设计3.1参数计算V0=V1(R7+RP2)/R7当RP2最大为5K欧时，V0最大为40/3V.当RP2最小为0欧时，V0最小为5V.4振荡电路设计4.1振荡电路工作原理（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，5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。5计数与译码显示电路设计5.1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6QBD是借位输出端QCD是进位输出端A-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。76电源设计6.1稳压电源结构图如下图所示：6.2电路说明利用一个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。7系统总体电路设计7.1系统总体电路如下图所示：87.2电路说明其工作原理大致分为3步：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12,139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。8电路调试1.焊接好电路板。元件位置摆放正确，注意二极管等正负；焊点不能碰到一起，不要焊错。2.插座插上电源，等两三分钟，用手指背触碰7805，看是否有温度，若稍微有些度，则正常；若很烫，则电路有问题。断开电源。3.插上741，通电，测其输出电压，即C3的输出。通过调节RP2，可测的其电压范围为7.1V~11V；调节RP2，使其电压为9V。4.按下S1灯不亮，断电。5.将2个7493插上，通电，按下S1灯亮，按下S2，灯灭。6.调节RP1，使示波器扫描周期为10ms，其输出波形如下图。断电。7.安装2个40110和2个数码管，通电。按S1灯亮，开始计数；按下S2停止计数。调试完毕109改进意见及收获体会这次的数电课程设计听上去很困难，因为有“设计”两个字，虽然我们已经学过数电和模电，但是如果要我们运用所学的知识和元器件，用感觉是困难重重。但其实不然，在未进实验室之前，老师一步一步引导我们，让我们了解反应时间测试仪中必备的原理和电路，也让我们画出一些简单的设计图；而且进实验室后，老师给我们带有字母标记的电路板和电路设计图，我们要做的只是焊接电路，而我们在大一第二学期末进行过万用表的焊接。但是现实和理想总有那么远的差距，真正做的时候还是波折重重。当下正值高温天气，在没有任何降温设施的实验室里，我们用电烙铁一个一个的焊接着元器件，有一个小小的意外就心烦气躁。虽然在实习过程中和搭档有过分歧和争执，但当老师肯定我们两人的劳动成果时，所有一切都算不了什么，反而让我们更加默契配合。这次实习真的让我受益匪浅，不仅锻炼了我的动手能力，让我深入了解课本所学的知识，也懂得课本上所学不到的知识，最重要的是使我和搭档的默契更上一层楼！1110器件明细清单名称规格数量备注变压器220Ｖ/9Ｖ1变压器固定用线接线柱2二极管D1~4，1N4007（黑正白负）4电容C1,1000μｆ/16Ｖ1C3,1μｆ/50Ｖ1C2,1μｆ（105）1C4,C5,0.022μｆ（223）C6,0.033μｆ（333）2,1电阻R1,R2,R3,R5,51k4R4,1M1R6,2kR7,3k1,1R8~21,680Ω14电位器RP1,500k(504)RP2,5k(502)1,1发光二极管长正短负1稳压管78051集成块40110，管座2,24093，管座2,2741，管座1,1数码管共阴极，管座2,1