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。

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
当听到要做数电课程设计时，我满脑子都是空白。

虽然我们已经学过数电，俗话说：“十有九人堪白眼百无一用是书生。

”如果要我们运用所学的知识去设计哪样东西就困难重重。

不过在未进实验室之前，老师一步一步引导我们，让我们了解了设计原理和电路，也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，所以焊接的过程我们还是了解的。

即使如此，我们还是有许多不懂的地方，只是一股脑的这个焊那，那个焊这。

而且焊的也是棱棱角角，一点也不美观，现实和理想总有那么远的差距。

为了赶紧完成任务，利用中午休息的时间做。

当下正值高温天气，在只有电扇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。

经过我和搭档两天的辛苦努力，最后马马虎虎算是完成了任务。

当老师肯定我们两人的劳动成果时，所有的汗水和努力都算不了什么。

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。

路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。