響應(yīng)時間測試課程設(shè)計

1、<p><b>　　本科生課程設(shè)計</b></p><p>　　題 目： 響應(yīng)時間測試儀實習(xí) </p><p>　　課 程： 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) </p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 </p><p>　　《電子

2、技術(shù)設(shè)計（含制作）任務(wù)書》</p><p><b>　　一、課程設(shè)計的目的</b></p><p>　　本課程是在學(xué)完《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》、《模擬電子技術(shù)試驗》《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》、《數(shù)字電子技術(shù)試驗》之后，集中兩周時間，進(jìn)行的復(fù)雜程度較高、綜合性較強(qiáng)的設(shè)計課題的實做訓(xùn)練。主要包括：方案論證、系統(tǒng)電路分析、單元功能電路設(shè)計、元器件選擇、安裝調(diào)試、計算機(jī)輔助設(shè)計、系統(tǒng)綜

3、合調(diào)試與總結(jié)等。使學(xué)生在《數(shù)字電子技術(shù)》基本知識、實踐能力和綜合素質(zhì)、創(chuàng)新意識、水平等諸多方面得到全面提高，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，為培養(yǎng)應(yīng)用型人才打下重要基礎(chǔ)。通過本課程設(shè)計可培養(yǎng)和提高學(xué)生的科研素質(zhì)、工程意識和創(chuàng)新精神。真正實現(xiàn)了理論和實際動手能力相結(jié)合的教學(xué)改革要求。</p><p><b>　　二、課程設(shè)計的要求</b></p><p>　　1、加強(qiáng)對電子技術(shù)電路的

4、理解，學(xué)習(xí)查詢資料、方案比較，以及設(shè)計計算等環(huán)節(jié)，進(jìn)一步提高分析解決實際問題的能力。</p><p>　　2、獨立開展電路實驗，鍛煉分析、解決電子電路的實際本領(lǐng)，真正實現(xiàn)由知識向技能的轉(zhuǎn)化。</p><p>　　3、獨立書寫實驗報告，報告應(yīng)能正確反映設(shè)計思路和原理，反映安裝、調(diào)試中解決各種問題。</p><p>　　考核樣機(jī)是否全面達(dá)到規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)，能否長期工作，

5、并寫出設(shè)計總結(jié)報告、</p><p><b>　　三、設(shè)計題目及內(nèi)容</b></p><p>　　課題：響應(yīng)時間測試儀</p><p>　　內(nèi)容：設(shè)計、安裝、調(diào)試響應(yīng)時間測試儀</p><p><b>　　課程要求：</b></p><p>　　測試者按下按鈕1，燈亮；被測試

6、者見燈亮后按下按鈕2，燈滅，用二位數(shù)碼管顯示被測試者的響應(yīng)時間（精度為百分之一秒）。</p><p><b>　　四、設(shè)計要求</b></p><p>　　用中小型規(guī)模集成電路設(shè)計、安裝、調(diào)試出所要求的電路；</p><p><b>　　五、時間安排</b></p><p><b>　　方

7、案設(shè)計：1天</b></p><p><b>　　電路設(shè)計：3天</b></p><p>　　裝配圖設(shè)計：1.5天</p><p><b>　　安裝調(diào)試：3天</b></p><p>　　課程設(shè)計報告：1.5天</p><p>　　六、設(shè)計總結(jié)報告主要內(nèi)容<

8、/p><p><b>　　1、任務(wù)及要求；</b></p><p><b>　　2、方案特點</b></p><p>　　3、各組成部分及工作原理（應(yīng)結(jié)合框圖寫）；</p><p>　　4、單元電路設(shè)計與調(diào)試；</p><p><b>　　5、總邏輯圖；</b&g

9、t;</p><p><b>　　6、總裝配圖；</b></p><p><b>　　7、試驗仿真結(jié)果；</b></p><p>　　8、實驗結(jié)果分析（畫出必要的波形，進(jìn)行測量精度和誤差分析）</p><p>　　9、調(diào)試中出現(xiàn)的問題的解決；</p><p><b>

10、;　　10、心得體會。</b></p><p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p><b>　　目    錄</b></p><p>　　1 、設(shè)計任務(wù)及要求</p><p>　　2 、系統(tǒng)總體設(shè)計方案</p><p>

11、<b>　　3 、控制電路設(shè)計</b></p><p>　　4 、振蕩電路設(shè)計（工作原理）</p><p>　　5 、計數(shù)與譯碼顯示電路設(shè)計（工作原理）</p><p>　　6 、電源設(shè)計（電源結(jié)構(gòu)圖、電路說明）</p><p>　　7 、系統(tǒng)總體電路設(shè)計（總體電路、電路說明）</p><p>&

12、lt;b>　　8 、電路調(diào)試</b></p><p><b>　　9 、心得體會</b></p><p>　　10 、器件明細(xì)清單</p><p>　　一、設(shè)計任務(wù)及要求：</p><p>　　課題：響應(yīng)時間測試儀</p><p>　　內(nèi)容：設(shè)計、安裝、調(diào)試響應(yīng)時間測試儀<

13、/p><p><b>　　課程要求：</b></p><p>　　測試者按下按下S1，燈亮；被測試者見燈亮后按下S2，燈滅，用二位數(shù)碼管顯示被測試者的響應(yīng)時間（精度為百分之一秒）。</p><p>　　用中小型規(guī)模集成電路設(shè)計、安裝、調(diào)試出所要求的電路</p><p><b>　　測試者：燈亮</b>&

14、lt;/p><p>　　受控振蕩（T=0.01s）</p><p>　　瞬時清0后，計數(shù)，譯碼（鎖存），驅(qū)動，顯示</p><p><b>　　被測者：燈滅</b></p><p><b>　　停止振蕩</b></p><p><b>　　鎖存顯示當(dāng)前計數(shù)</b&

15、gt;</p><p>　　二、系統(tǒng)總體設(shè)計方案</p><p>　　工作流程：當(dāng)測試者通過控制電路把開關(guān)閉合后燈亮，同時給計數(shù)器清零，被測試者發(fā)現(xiàn)燈亮后迅按下另一個開關(guān)，此時燈熄滅，計時器停止計時，鎖存器將當(dāng)前數(shù)值鎖存。</p><p>　　電路特點：結(jié)構(gòu)簡單易懂，比較容易實現(xiàn)設(shè)計要求！</p><p><b>　　三、控制電路設(shè)

16、計</b></p><p>　　首先利用降壓變壓器將220伏的交流電轉(zhuǎn)化為90伏，通過整流橋?qū)⒔涣髯優(yōu)橹绷?，再通過C1電容濾波，C2消除產(chǎn)生自激震蕩，再通過7805穩(wěn)壓器和電壓跟隨器運算放大，C3電容消除噪音，調(diào)節(jié)RP2改變輸出電壓大小。</p><p><b>　　參數(shù)計算：</b></p><p>　　V0=V1(R7+RP2)

17、/R7</p><p>　　當(dāng)RP2最小時，V0輸出電壓為7.4V</p><p>　　當(dāng)RP2最大時，VO輸出電壓為11.5V</p><p>　　穩(wěn)壓管7805概述　　　</p><p>　　電子產(chǎn)品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78 ×× 系列和負(fù)電壓輸出的79××系列。顧名思義，三端I

18、C是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管，TO- 220 的標(biāo)準(zhǔn)封裝，也有9013樣子的TO-92封裝。 </p><p>　　用78/79系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號中的78或79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如7806

19、表示輸出電壓為正6V，7909表示輸出電壓為負(fù)9V。 </p><p>　　因為三端固定集成穩(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。 </p><p><b>　　注意事項：</b></p><p>　　在實際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器（當(dāng)然小功率的條件下不用）。當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過高時，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。 </p

20、><p>　　當(dāng)制作中需要一個能輸出1.5A以上電流的穩(wěn)壓電源，通常采用幾塊三端穩(wěn)壓電路并聯(lián)起來，使其最大輸出電流為N個1.5A，但應(yīng)用時需注意：并聯(lián)使用的集成穩(wěn)壓電路應(yīng)采用同一廠家、同一批號的產(chǎn)品，以保證參數(shù)的一致。另外在輸出電流上留有一定的余量，以避免個別集成穩(wěn)壓電路失效時導(dǎo)致其他電路的連鎖燒毀。 </p><p>　　在78 ** 、79 ** 系列三端穩(wěn)壓器中最常應(yīng)用的是TO-220

21、和TO-202 兩種封裝。這兩種封裝的圖形以及引腳序號、引腳功能如附圖所示。 </p><p>　　從正面看①②③引腳從左向右按順序標(biāo)注，接入電路時①腳電壓高于②腳，③腳為輸出位。如對于78**正壓系列，①腳高電位，②腳接地，；對與79**負(fù)壓系列，①腳接地，②腳接負(fù)電壓，輸出都是③腳。如附圖所示。 </p><p>　　此外，還應(yīng)注意，散熱片總是和接地腳相連。這樣在78**系列中，散熱片

22、和②腳連接，而在79**系列中，散熱片卻和①腳連接。 </p><p><b>　　4振蕩電路設(shè)計</b></p><p><b>　　振蕩電路工作原理：</b></p><p>　?。?）當(dāng)開關(guān)S1斷開時，電容C4前為低電平，電容不發(fā)生跳變，經(jīng)過C4后仍然為低電平，通過IC1后變?yōu)楦唠娖?，鎖存器IC2后跳變?yōu)榈碗娖剑俳?jīng)

23、過IC2后變?yōu)楦唠娖剑l(fā)光二極管不亮；當(dāng)按下S1時，情況相反，信號到達(dá)發(fā)光二極管是為低電平，二極管亮。</p><p>　?。?）開關(guān)S1，S2都斷開時，鎖存器右下角的輸出為低電平，通過IC1變?yōu)楦唠娖剑辶阈盘栍行?，計?shù)器清零。</p><p>　?。?）當(dāng)開關(guān)S1斷開，S2按下的時候，鎖存器下方的IC2的輸出為高電平，鎖存信號有效，數(shù)據(jù)被鎖定。</p><p>

24、　?。?）當(dāng)S1斷開時，振蕩電路中的IC1輸出為高電平，對C5開始充電，當(dāng)C5沖滿電后，變?yōu)榈碗娖?，C5放電，通過IC1對C5不斷的充電和放電，在電路中產(chǎn)生一個振蕩頻率為100Hz的方波，通過示波器能顯示出來。</p><p>　　5 計數(shù)與譯碼顯示電路設(shè)計</p><p><b>　　計數(shù)電路工作原理：</b></p><p>　　計數(shù)與顯示

25、電路最主要的是用到CC40110集成塊,其結(jié)構(gòu)如下圖所示：</p><p>　　40110 為十進(jìn)制可逆計數(shù)器/ 鎖存器/ 譯碼器/ 驅(qū)動器，具有加減計數(shù)，計數(shù)器狀</p><p>　　態(tài)鎖存，七段顯示譯碼輸出等功能。 </p><p>　　40110 有2 個計數(shù)時鐘輸入端CPU 和CPD 分別用作加計數(shù)時鐘輸入和減計數(shù)時</p><p>

26、　　鐘輸入。由于電路內(nèi)部有一個時鐘信號預(yù)處理邏輯，因此當(dāng)一個時鐘輸入端計數(shù)工</p><p>　　作時，另一個時鐘輸入端可以是任意狀態(tài)。 </p><p>　　40110 的進(jìn)位輸出CO和借位輸出BO一般為高電平，當(dāng)計數(shù)器從0～9 時，</p><p>　　BO輸出負(fù)脈沖；從9～0 時CO輸出負(fù)脈沖。在多片級聯(lián)時，只需要將CO和BO</p><p

27、>　　分別接至下級40110 的CPU 和CPD 端，就可組成多位計數(shù)器。 </p><p><b>　　引出端符號： </b></p><p>　　BO 借位輸出端 </p><p>　　CO 進(jìn)位輸出端 </p><p>　　CPD 減計數(shù)器時鐘輸入端 </p><p&

28、gt;　　CPU 加計數(shù)器時鐘輸入端 </p><p>　　CR 清除端</p><p>　　/CT 計數(shù)允許端 </p><p>　　/LE 鎖存器預(yù)置端 </p><p>　　VDD 正電源 </p><p>　　Vss 地 </p><p>　　

29、Ya~6g 鎖存譯碼輸出端 </p><p><b>　　推薦工作條件： </b></p><p>　　電源電壓范圍…………3V～18V </p><p>　　輸入電壓范圍…………0V～VDD </p><p><b>　　工作溫度范圍 </b></p><p>　　

30、M 類…………－55℃～125℃ </p><p>　　E 類………….－40℃～85℃ </p><p><b>　　極限值： </b></p><p>　　電源電壓…...－0.5V ～18V </p><p>　　輸入電壓……－0.5V～VDD+0.5V </p><p>　　輸入電流…

31、…………±10mA </p><p>　　儲存穩(wěn)定…………－65℃～150℃ </p><p><b>　　引出端排列：</b></p><p><b>　　功能表：</b></p><p>　　計數(shù)與顯示電路的工作原理大體為：時鐘信號到來時（即本實驗中的s1開關(guān)按下以后），開始計數(shù)，A

32、-G端向數(shù)碼管輸送信號，由于是共陰極接法，所以A-G端為低電平時有效，當(dāng)左面一個40110從0計數(shù)到9以后再來一個時鐘信號時，左面的一個40110的10腳QCD 向右面一個40110的9腳送進(jìn)位信號，然后繼續(xù)計數(shù)，如此循環(huán)往復(fù)。</p><p><b>　　6電源設(shè)計</b></p><p><b>　　穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)圖：</b></p>

33、;<p><b>　　電路說明：</b></p><p>　　利用一個220V/9V的變壓器，4個IN4001的二極管，1個1000uf/16V，1個1uf/50V，1個1uf的電容，7805和741集成塊，一個3kΩ和一個5kΩ的電阻構(gòu)成一個穩(wěn)壓電路。</p><p>　　首先利用降壓變壓器將220伏的交流電轉(zhuǎn)化為90伏，通過整流橋?qū)⒔涣髯優(yōu)橹绷?，再?/p>

34、過C1電容濾波，C2消除產(chǎn)生自激震蕩，再通過7805穩(wěn)壓器和電壓跟隨器運算放大，C3電容消除噪音，調(diào)節(jié)RP2改變輸出電壓大小。</p><p><b>　　7系統(tǒng)總體電路設(shè)計</b></p><p>　　系統(tǒng)總體電路如下圖所示：</p><p><b>　　其工作原理：</b></p><p>　　

35、1.S1、S2未閉合時，S1開關(guān)端電路的電容C4兩端的電壓不能突變，所以都是低電平0，IC1右端的為高電平。S2端電路的IC2左端為高電平1，鎖存器維持原來的狀態(tài)，即上下與非門的右端電平分別為0,1。上端經(jīng)過Ic1（8腳）后從10腳輸出的狀態(tài)變?yōu)楦唠娖?，對C5充電。</p><p>　　2.S1閉合，上邊電路的對C4充電，電容C4兩端都為高電平，因為電容兩端的電壓不能突變，經(jīng)過IC1變?yōu)榈碗娖?。下面輸入端的狀

36、態(tài)同上不變，還是1，所以經(jīng)過鎖存器后的上下2個IC2右邊的狀態(tài)變?yōu)?，0。這時分布走，1狀態(tài)經(jīng)過1,2腳或者5,6腳，或者8,9腳輸出地狀態(tài)為0，二極管D1導(dǎo)通，燈亮。同時鎖存器1狀態(tài)信號經(jīng)過8腳到10腳輸出為低電平0 ，電容C5放電，放到V-時1腳的電平為低電平0，經(jīng)過IC1后再變?yōu)楦唠娖?，對C5充電，如此往復(fù)，10腳送出一個上升沿有效地方波時鐘信號到上面一個40110的9腳，進(jìn)行加計數(shù)。回到鎖存器輸出的低電平0端（即IC2的4腳）

37、，經(jīng)過后面的12,13腳變?yōu)楦唠娖?送至2個40110的清零端，實行清0的功能。</p><p>　　3.S2閉合，此時S2端接的6腳位低電平，同時s1處于斷開狀態(tài)，因為C4要對地放電，所以IC1輸入和輸出端分別為0,1，鎖存器的輸出變?yōu)?,1，鎖存器下面的IC2輸出為高電平1進(jìn)入下面的一個40110的LE鎖存端進(jìn)行數(shù)據(jù)的鎖存。</p><p><b>　　8電路調(diào)試</b

38、></p><p>　　1.按照原理圖焊接電路板。元件位置擺放正確，注意二極管等正負(fù)和集成塊插槽的擺放；焊點不能碰到一起，不要焊錯或虛焊，同時注意工藝美觀。</p><p>　　2.插座插上電源，用萬用表，將直流檔調(diào)到50伏測量1000UF電容兩端電壓，等兩三分鐘，用手指背觸碰7805，看是否有溫度，若稍微有些度，則正常；若很燙，則電路有問題。用直流電壓檔測量2端電壓，再測電容C3兩

39、端電壓，看調(diào)節(jié)范圍記錄下來，再把電壓調(diào)到9V，斷開電源。</p><p>　　3.插上741，通電，用直流電壓檔測量2端電壓，再測電容C3兩端電壓，看調(diào)節(jié)范圍記錄下來，通過調(diào)節(jié)RP2，可測的其電壓范圍為7.1V~11V；調(diào)節(jié)RP2，使其電壓為9V。再把電壓調(diào)到9V，斷開電源。</p><p>　　4.將插頭拔下，將2個7493插上，通電，按下S1燈亮，按下S2，燈滅。</p>

40、<p>　　5.用示波器一頭接地，一頭接10號端，調(diào)節(jié)RP1,使示波器掃描周期為10ms，其輸出波形如下圖。斷電。 </p><p>　　6.插上2個40110和2個數(shù)碼管，通電。按開關(guān)S1燈亮，計數(shù)開始；按下開關(guān)S2停止計數(shù)。</p><p>　　在此調(diào)節(jié)過程中，由于銷售商提供電阻R4阻值不正確，開始導(dǎo)致示波器掃描周期達(dá)不到10ms，經(jīng)過老師和我們一個多小時的分析最終找出原因

41、，這個過程也無形中提高了我們對故障電路的分析能力和解決實際問題的能力。在換焊接該電阻時老師對我們焊接技術(shù)的指導(dǎo)也讓我們認(rèn)識到自己焊接技術(shù)的不成熟，應(yīng)該加強(qiáng)訓(xùn)練。</p><p><b>　　9心得體會</b></p><p>　　此次課程設(shè)計是大學(xué)生涯第一次課程設(shè)計，學(xué)期末懷著好奇的心情開始了這次設(shè)計，本認(rèn)為自己的模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)兩門課程學(xué)的還不錯，當(dāng)看到老

42、師布置下來的任務(wù)時，我腦子里頓時一片空白，無法著手設(shè)計，開始猶豫復(fù)習(xí)期末考試，沒有充足的時間思考，急于在網(wǎng)上找到了一些設(shè)計方法，慢慢尋找原理，分析過程中發(fā)現(xiàn)事實并非如此，很多內(nèi)容經(jīng)過再回到課本鉆研，能弄懂各個部分電路的基本原理，再通過查找7805,40110,4093等集成塊的管腳圖逐步掌握了電路的要求，在原圖基礎(chǔ)上做了相應(yīng)的改進(jìn)，這一過程激發(fā)了自己鉆研精神和創(chuàng)新能力，又讓課本知識得到鞏固。緊接著就是講電路的每一步運行原理講給老師聽，充

43、分證明自己能掌握電路的全過程。</p><p>　　電路的安裝過程耗時較長，非常細(xì)心地準(zhǔn)備每一個元件，對于焊接技術(shù)雖然大一時有過一定的基礎(chǔ)，但由于久未接觸，還是有點生疏，工藝技巧在老師的指導(dǎo)下得到了極大地提高，在炎熱的實驗室耐心的焊接每一個細(xì)小的元件也鍛煉了我們的定力和毅力。同學(xué)之間的合作也增強(qiáng)了合作意識，在每一個爭執(zhí)中收獲了提高。令我最印象深刻的是在焊接完成后老師讓我們尋找電路中的毛病，一開始我耐心的尋找，發(fā)現(xiàn)

44、了毛病所在，結(jié)果被老師否定就沒有深追究，因此沒能找到錯誤，這一經(jīng)歷讓我懂得了自我鉆研精神欠缺，在理論知識不夠的情況下對自己不信任。</p><p>　　緊接著在調(diào)試過程中，開始導(dǎo)致示波器掃描周期始終達(dá)不到10ms，多個成品測試都為同一現(xiàn)象，大家一籌莫展，經(jīng)過老師和我們一個多小時的分析最終找出原因，是電阻不夠，通過串入電阻發(fā)現(xiàn)依舊達(dá)不到，后來更換電阻，成功調(diào)試完成。這個過程也無形中提高了我們對故障電路的分析能力和解

45、決實際問題的能力。</p><p>　　雖然這次課程設(shè)計很短暫，但我全身心投入做每一件事，我個人覺得在學(xué)到知識的前提下也覺得非常充實。看到了老師那份對待科學(xué)研究的不斷追求的精神，學(xué)到了老師對待科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)，看到了老師對待每一位學(xué)生負(fù)責(zé)的態(tài)度?？茖W(xué)的追求永無止盡，創(chuàng)新是一個名族的靈魂，是一個國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動力。作為當(dāng)代大學(xué)生，在學(xué)好科學(xué)文化知識的前提下，必須發(fā)揚(yáng)創(chuàng)新精神，追求更高的科學(xué)研究，展現(xiàn)當(dāng)代優(yōu)秀大學(xué)生的風(fēng)