数电课程设计响应时间测试仪1Word格式文档下载.docx
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第三部分：
设计图纸………………………………19~20
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》、《模拟电子技术基础》之后，集中两周时间，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（精度为百分之一秒）
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、使用仪器设备
1、稳压电源（±
5V，±
15V）；
2、实验电路箱；
3、低频信号发生器；
4、示波器
5、PC机（装有MAX+PLUSII软件）；
6、GW48EDA编程系统等。
六、参考文献
1、“模拟电子技术基础”和“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
2.1总体设计方案…………………………………………..………..……….………….…8
2.2方案特点…………………………………………………..………..………………..…8
3控制电路设计…………………………………………...…………….….………9
3.1参数计算…………………………………….……………………………………..9
4振荡电路设计…………………………………………...……………....………10
4.1振荡电路工作原理………………………………………..………..…………..……..10
5计数与译码显示电路设计……………………………...………….…………11~12
5.1计数电路工作原理………………………………………..…………...…………..11~12
6电源设计………………………………………………...………….…………13
6.1稳压电源结构图………………………………………..………..…………….…..13
6.2电路说明…………………………………….…………………………..……..13
7系统总体电路设计……………………………………...……………….……13
7.1系统总体电路…………………………………..……….………..………………..14
7.2电路说明…………………………………….……………………….………..14
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
参考文献……………………………………….………………………..……….18
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=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，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
QBD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。
6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
7.2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12,13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。
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
9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，让我们了解响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！
10器件明细清单
名称
规格
数量
备注
变压器
220Ｖ/9Ｖ
1
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/16Ｖ
C3,1μｆ/50Ｖ
C2,1μｆ（105）
C4,C5,0.022μｆ（223）C6,0.033μｆ（333）
2,1
电阻
R1,R2,R3,R5,51k
R4,1M
R6,2kR7,3k
1,1
R8~21,680Ω
14
电位器
RP1,500k（504）RP2,5k（502）
发光二极管
长正短负
稳压管
7805
集成块
40110，管座
2,2
4093，管座
741，管座
数码管
共阴极，管座
按钮
烙铁
起子，镊子，剪刀或斜口钳
1,1,1
参考文献
[1]阎石主编．数字电子技术基础（第四版）．北京：
高教出版社，2000
[2]王成华主编．电子线路基础教程．科学出版社，2000
[3]王鸿明编著．电工技术与电子技术．清华大学出版社，2001
第三部分
图
纸
系统总体方框图
系统总电路图
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