人体反应测试器电子稿

1、昌吉学院物理系11届工科专业毕业设计（论文）课题名称：人体反应速度测试器院（系）： 物理系 专 业 ： 电子信息工程技术 班 级： Z08（4） 组 长： 王朝正 组 员： 张瑞 王琴 张佳琦 李秀娟 教师(签字)： 唐志航 完成日期： 2 0 1 0年1 2月摘要：本文介绍的这款制作电路是学习数字电路基础知识的理想器材，具有制作简单，成功率高，趣味性强等特点，通过对本电路的印制板设计和安装调试提高了我们对数字电路理论的理解，特别是提升了我们实践动手能力。目录：第一章 电路介绍第二章 电路的工作过程第三章 章电路的工作原理第四章 制作过程第五章 通电测试第六章 结束语第七章 参考文献第一章电路

2、介绍 这里介绍的人体反应速度测试器主要由4只数字电路集成块和10只LED等组成，可以测出人体对信号的反应时间，并将反应时间分成8段，段数越高反应发速度越快，经常进行反应测试训练，可以逐步提高人体的反应速度，组装好的测试器实物图如图1所示。 图1反应器由开机延时，测试信号灯，时钟脉冲，减法计数，启动显测试信号控制开机延时驱动显示时钟脉冲停止控制示，停止控制等部分组成。图2是控制原理方框图。减法计算 图2本电路主要由3种共4只CMOS数字集成电路构成。电路原理图如图3所示。 图3 U1是四2输入端或非门电路4001，U2,U3是六反相器4069，每个芯片内含有6个独立的反相器，具有较大的电流驱动能

3、力，可以直接驱动发光二极管。各集成电路的引脚序号标注在原理图中。其中U4选用的是双4位静态移位寄存器4015.。 图4 引脚功能如图（4）所示它的内部含有2组独立的四位串入并出移位寄存器，在本电路中将两组级联使用。每组寄存器都有时钟端CLK，一个清零端RST,和串行数据输入端D。每位寄存器单元的输出端都引出，因此既可以串行输出，又可以做并行输出。加在D端上数据在时钟上升沿的作用下向右移位。当在清零端RST上加“1”时，则寄存器内部全部为零。4015的真值表见表1表1输入输出功能CLKDRSTQoQ1Q2Q3XXHLLLL清除XLQonQ1nQ2nQ3n保持LLLQonQ1nQ2n右移HLHQo

4、nQ1nQ2n第二章.电路的工作过程 电源开关k1闭合后，电源指示灯LED10点亮，之后延迟数秒，测试信号灯LED1点亮，减法计数器电路在时钟脉冲的作用下递减，由LED2LED9组成的测试显示发光管依次熄灭，在这过程中，当被测试人按下停止按钮K2时，则时钟脉冲停振，减法计数器处于保持状态，LED2LED9的熄灭个数将记录为被测试者的反应时间。第三章.电路的工作原理 由U3E，U3F,R16,R17,C4等组成多谐振荡器，作为时钟脉冲，其振荡周期约为2.2*R17*C4秒,按照图3中参数周期约为44ms，U4组成8位右移寄存器，U1B,R1,C1等组成开机延时电路。当刚闭合电源开关K1时，U1B

5、的输出端为“1”，在时钟脉冲的作用下，U4的8位寄存单元迅速全为“1”,几秒后，U1B的输出端为“0”，经过U2A,U2B的两级反相后，驱动测试信号灯LED1点亮。同时U4的8位寄存单元将在时钟脉冲的作用下，从左到右一次变为“0”，但被测试者按下K2时，由U1C,U1D组成的RS触发器置“0”，使U3E,U3F停振，U4处于保持状态，结果通过U2CU3D驱动发光二极管显示。这里的U1A的作用是只有当测试信号灯LED1点亮后，按下停止按钮K2才能有效，提前按下K2无效。使用EWB9的电子仿真软件MuItiSIM9绘制仿电路图，如图（5）、打开仿真开关，闭合开关K1,断开K2,可以观查到检测电路中

6、的电源指示灯（红）和八只发光二极管（绿）依次点亮，当测试信号灯（黄）点亮时，被测者开始测试。 图（5）第四章.制作过程这款测试器全套元件的清单如表2所示标号参数标号参数R1、R15 、R161MU14001R2R11470U44015R13、 R1410kU2 、U34069R20200kK1波段开关C1、 C54.7uK2微动开关C2、 C3、 C40.1uD2IN4148LED1LED103mm红色电池盒1个LED2LED95mm绿色印版一块图6 是位置安装图 从正面看集成电路芯片，有半圆缺口的一边朝左，按照印刷板上的标识，分别将芯片插在印板上。 图6 印刷电路板 由于元件多电路较为复杂，

7、使用单面板难以实现，我们使用了双面板设计，采用顶层和底层双层布线，使用印刷电路设计软件ProteI99SE进行设计，至于设计过程限于篇幅在此不再赘述，设计好的双面印刷电路如图（7）所示图（7）3D显示图 图8 PCB底层图 PCB顶层图 第五章.通电测试全面检查完毕后，就可以接上电池进行测试了。闭合电源开关K1，发光二极管LED10点亮，表明电源已接通，紧接着LED2LED9被迅速点亮，延迟几秒后，LED1点亮，表示测试开始，LED2LED9迅速依次熄灭。此时按下停止按钮K2，则LED2LED9立即停止熄灭，保留状态。由于多谐振荡器的周期大约为44ms，因此通过计算LED2LED9的熄灭个数，

8、可以推算出被测试人的反应速度，例如按下停止按钮后，LED2LED5共4只LED熄灭，那么北侧是人的反应速度为44ms*4=176ms,即0.176s。如果电路工作不正常，请仔细检查装配是否正确，按照工作过程，比照原理图，分级分段逐级检查故障点。实际上通过改变R20或C4的参数，可以调整多谐振荡器的频率，既可以改变测试速度，以增加或降低测试难度。改变R1、C1的参数，可以改变通电后测试延迟开始的时间，让被测试者不好掌握测试规律，提高测试的准确性和趣味性。当需要尽心第二次测试时，现将电源开关K1关闭数秒钟后，再接通，进行新的测试。第六章结束语：本设计电路是数字电路的系列套件中的一款，具有制作比较简单、成功率高、趣味性强等特点，是学习数字电路基础知识的理