响应时间测试课程设计

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1、1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 2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

2、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、

3、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3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）

4、9、调试中出现的问题的解决；10、心得体会。4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5一、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

5、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6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+RP

6、2)/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

7、 。 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

8、 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

9、采 用 同 一 厂 家 、 同 一 批 号 的 产 品 ， 以 保 证 参 数 的7一 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 引 脚 从 左 向 右 按 顺 序 标 注 ， 接 入 电 路 时 脚 电 压 高 于

10、 脚 ， 脚 为 输 出 位 。 如 对 于 78*正 压 系 列 ， 脚 高 电 位 ， 脚 接 地 ， ；对 与 79*负 压 系 列 ， 脚 接 地 ， 脚 接 负 电 压 ， 输 出 都 是 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 脚 连 接 ， 而 在 79*系 列 中 ， 散 热 片 却 和 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

11、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。8（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

12、。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。 940110 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 09 时，BO 输出负脉冲；从 90 时 CO 输出负脉冲。在多片级联时，只需要将 C

13、O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 Ya6g 锁存译码输出端 推荐工作条件： 电源电压范围3V18V 输入电压范围0VVDD 工作温度范围 M 类55125 E 类.4085 极限值： 电源电压.0.5V 18V 10输入电压0.5VVDD+0.5V 输入电流10mA 储存稳定65150 引出端排列：功能表：11计数与显示电路的工作原理大体为：时钟信号到来时（

14、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：12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 3k 和一个 5k 的电阻构成一个稳压电路。首先利用降压变压器将

15、 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13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