响应时间测试课程设计15页word文档.docx

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扬州大学广陵学院

本科生课程设计

题目：

响应时间测试仪实习

课程：

数字电子技术基础

专业：

电气工程及其自动化

班级：

电气81001

学号：

100010143

姓名：

周峰

指导教师：

刘伟束长宝

完成日期：

2012年6月22日

《电子技术设计（含制作）任务书》

一、课程设计的目的

本课程是在学完《模拟电子技术基础》、《模拟电子技术试验》《数字电子技术基础》、《数字电子技术试验》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做训练。

主要包括：

方案论证、系统电路分析、单元功能电路设计、元器件选择、安装调试、计算机辅助设计、系统综合调试与总结等。

使学生在《数字电子技术》基本知识、实践能力和综合素质、创新意识、水平等诸多方面得到全面提高，为后续课程的学习，为培养应用型人才打下重要基础。

通过本课程设计可培养和提高学生的科研素质、工程意识和创新精神。

真正实现了理论和实际动手能力相结合的教学改革要求。

二、课程设计的要求

1、加强对电子技术电路的理解，学习查询资料、方案比较，以及设计计算等环节，进一步提高分析解决实际问题的能力。

2、独立开展电路实验，锻炼分析、解决电子电路的实际本领，真正实现由知识向技能的转化。

3、独立书写实验报告，报告应能正确反映设计思路和原理，反映安装、调试中解决各种问题。

考核样机是否全面达到规定的技术指标，能否长期工作，并写出设计总结报告、

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；被测试者见灯亮后按下按钮2，灯灭，用二位数码管显示被测试者的响应时间（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、时间安排

方案设计：

1天

电路设计：

3天

装配图设计：

1.5天

安装调试：

3天

课程设计报告：

1.5天

六、设计总结报告主要内容

1、任务及要求；

2、方案特点

3、各组成部分及工作原理（应结合框图写）；

4、单元电路设计与调试；

5、总逻辑图；

6、总装配图；

7、试验仿真结果；

8、实验结果分析（画出必要的波形，进行测量精度和误差分析）

9、调试中出现的问题的解决；

10、心得体会。

课程设计报告

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（工作原理）

5、计数与译码显示电路设计（工作原理）

6、电源设计（电源结构图、电路说明）

7、系统总体电路设计（总体电路、电路说明）

8、电路调试

9、心得体会

10、器件明细清单

一、设计任务及要求：

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：

测试者按下按下S1，灯亮；被测试者见灯亮后按下S2，灯灭，用二位数码管显示被测试者的响应时间（精度为百分之一秒）。

用中小型规模集成电路设计、安装、调试出所要求的电路

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

二、系统总体设计方案

工作流程：

当测试者通过控制电路把开关闭合后灯亮，同时给计数器清零，被测试者发现灯亮后迅按下另一个开关，此时灯熄灭，计时器停止计时，锁存器将当前数值锁存。

电路特点：

结构简单易懂，比较容易实现设计要求！

三、控制电路设计

首先利用降压变压器将220伏的交流电转化为90伏，通过整流桥将交流变为直流，再通过C1电容滤波，C2消除产生自激震荡，再通过7805稳压器和电压跟随器运算放大，C3电容消除噪音，调节RP2改变输出电压大小。

参数计算：

V0=V1（R7+RP2）/R7

当RP2最小时，V0输出电压为7.4V

当RP2最大时，VO输出电压为11.5V

稳压管7805概述　　　

电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出的78××系列和负电压输出的79××系列。

顾名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。

它的样子象是普通的三极管，TO-220的标准封装，也有9013样子的TO-92封装。

　　用78/79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。

该系列集成稳压IC型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如7806表示输出电压为正6V，7909表示输出电压为负9V。

　　因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用。

注意事项：

　　在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器（当然小功率的条件下不用）。

当稳压管温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏。

　　当制作中需要一个能输出1.5A以上电流的稳压电源，通常采用几块三端稳压电路并联起来，使其最大输出电流为N个1.5A，但应用时需注意：

并联使用的集成稳压电路应采用同一厂家、同一批号的产品，以保证参数的一致。

另外在输出电流上留有一定的余量，以避免个别集成稳压电路失效时导致其他电路的连锁烧毁。

　　在78**、79**系列三端稳压器中最常应用的是TO-220和TO-202两种封装。

这两种封装的图形以及引脚序号、引脚功能如附图所示。

　　从正面看①②③引脚从左向右按顺序标注，接入电路时①脚电压高于②脚，③脚为输出位。

如对于78**正压系列，①脚高电位，②脚接地，；对与79**负压系列，①脚接地，②脚接负电压，输出都是③脚。

如附图所示。

　　此外，还应注意，散热片总是和接地脚相连。

这样在78**系列中，散热片和②脚连接，而在79**系列中，散热片却和①脚连接。

4振荡电路设计

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

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：

40110为十进制可逆计数器/锁存器/译码器/驱动器，具有加减计数，计数器状

态锁存，七段显示译码输出等功能。

40110有2个计数时钟输入端CPU和CPD分别用作加计数时钟输入和减计数时

钟输入。

由于电路内部有一个时钟信号预处理逻辑，因此当一个时钟输入端计数工

作时，另一个时钟输入端可以是任意状态。

40110的进位输出CO和借位输出BO一般为高电平，当计数器从0～9时，

BO输出负脉冲；从9～0时CO输出负脉冲。

在多片级联时，只需要将CO和BO

分别接至下级40110的CPU和CPD端，就可组成多位计数器。

引出端符号：

BO借位输出端

CO进位输出端

CPD减计数器时钟输入端

CPU加计数器时钟输入端

CR清除端

/CT计数允许端

/LE锁存器预置端

VDD正电源

Vss地

Ya~6g锁存译码输出端

推荐工作条件：

电源电压范围…………3V～18V

输入电压范围…………0V～VDD

工作温度范围

M类…………－55℃～125℃

E类………….－40℃～85℃

极限值：

电源电压…...－0.5V～18V

输入电压……－0.5V～VDD+0.5V

输入电流……………±10mA

储存稳定…………－65℃～150℃

引出端排列：

功能表：

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

稳压电源结构图：

电路说明：

利用一个220V/9V的变压器，4个IN4001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。

首先利用降压变压器将220伏的交流电转化为90伏，通过整流桥将交流变为直流，再通过C1电容滤波，C2消除产生自激震荡，再通过7805稳压器和电压跟随器运算放大，C3电容消除噪音，调节RP2改变输出电压大小。

7系统总体电路设计

系统总体电路如下图所示：

其工作原理：

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.按照原理图焊接电路板。

元件位置摆放正确，注意二极管等正负和集成块插槽的摆放；焊点不能碰到一起，不要焊错或虚焊，同时注意工艺美观。

2.插座插上电源，用万用表，将直流档调到50伏测量1000UF电容两端电压，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。

用直流电压档测量2端电压，再测电容C3两端电压，看调节范围记录下来，再把电压调到9V，断开电源。

3.插上741，通电，用直流电压档测量2端电压，再测电容C3两端电压，看调节范围记录下来，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。

再把电压调到9V，断开电源。

4.将插头拔下，将2个7493插上，通电，按下S1灯亮，按下S2，灯灭。

5.用示波器一头接地，一头接10号端，调节RP1,使示波器扫描周期为10ms，其输出波形如下图。

断电。

6.插上2个40110和2个数码管，通电。

按开关S1灯亮，计数开始；按下开关S2停止计数。

在此调节过程中，由于销售商提供电阻R