扬州大学广陵学院
本科生课程设计
题 目： 响应时间测试仪 课 程： 电子线路课程设计 专 业： 电气工程及其自动化 班 级：学 号： 120010121 姓 名： 刘海飞 指导教师： 年漪蓓、刘伟 完成日期：
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
电子技术基础课程设计计划
1、方案设计；(1.5天)
根据设计任务书给定的技术指导和条件，进行调查研究、查阅参考文献，进行反复比较和可行性论证，确定出方案电路，画出主要单元电路，数据通道，输入、输出及重要控制信号概貌的框图。
2、电路设计：(2.5天)
根据方案设计框图，并画出详细的逻辑图
3、装配图设计：(1天)
根据给定的元器件，结合逻辑图，设计出电路制作的具体装配图(即绘出组件数量，管脚号以及器件布置的实际位置)。同时配以必要的文字说明。
4、电路制作：(3天)
对选定的设计，按装配图进行装配，调试实验。
5、总结鉴定：(2天)
考核样机是否全面达到现定的技术指标，能否长期可靠地工作，并写出设计总结报告。
电子技术课程设计任务书
一、课程设计的目的
本课程是在学完《数字电子技术基础》、《模拟电子技术基础》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践环节，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、课程设计进度安排
1、方案设计；(1.5天) 2、 电路设计：(2.5天) 3、 装配图设计：(1天) 4、 电路制作：(3天) 5、 总结鉴定：(2天)
四、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（精度为百分之一秒）
五、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。
六、参考文献
1、“模拟电子技术基础”和“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…………….………………………………………….….….（8） 2 系统总体设计方案………………………………………….…………….…（9）
2.1 总体设计方案…………………………………………..………..……….….….…（9） 2.2 方案特点…………………………………………………..………..…………..….（9）
3 电源设计…………………………………………...………………………（10）
3.1 电源设计方案…………………………………………..………..……….….…….（10）
4 控制电路设计…………………………………………...…………………（10） 4.1 控制电路工作原理………………………………………..………..…………（10） 4.2 参数计算…………………………………….……………………………（10） 5 振荡电路设计…………………………………………...…………………（11） 5.1 振荡电路工作原理………………………………………..………..…………（11） 5.2 参数计算…………………………………….……………………………（11） 6 计数译码显示电路设计………………………………...…………………（12）
6.1 计数译码显示电路工作原理……………………………..………..…………（12） 6.2 参数计算…………………………………….……………………………（13）
7系统总体电路设计……………………………………...…………………（14） 7.1 系统总体电路………………………………….. ………. ………..……………..（14） 7.2 电路说明…………………………………….……………………………（14） 8 电路调试………………………………………………...…………………（15）
8.1电源调试及实验结果分析………………………………………….….….（15） 8.2 振荡电路调试及实验结果分析…………………………………….….….（15） 8.3计数译码显示电路调试及实验结果分析…………………………….…..….（15） 8.4控制电路调试及实验结果分析……………………………………….….….（15）
9 改进意见及收获体会…………………………………...…………………（16） 10 器件明细清单…………………………………………...…………………（17） 参考文献……………………………………….……………………………….（18）
1设计任务及要求
设计任务及要求
设计任务：
1.加强对电子技术电路的理解，学会查询资料，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、解决电子电路问题的实际本领，真正实现知识向技能的转化
3.独立书写课程设计报告，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。
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=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
2系统总体设计方案
2.1总体设计方案
课题：响应时间测试仪
内容：设计、安装、调试响应时间测试仪
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。 2.2方案特点
用中小型规模集成电路设计、安装、调试出所要求的电路。简单明了，易实现设计要求。
3 电源电路设计
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3k欧和一个5k欧的电阻构成一个稳压电路。
4 控制电路设计
4.1控制电路工作原理
先利用一个降压变压器将220V的电压转变为9V，通过整流桥将电压稳定，C1起滤波作用，能是输出比较平滑，C2能消除电感效应产生的自激振荡，再通过7805稳压器和电压跟随器运算放大，C3消除噪音，调节RP2能改变输出电压。 4.2参数计算 V0=V1(R7+RP2)/R7
当RP2最大为5K欧时，V0最大为40/3V. 当RP2最小为0欧时，V0最小为5V.
5 振荡电路设计
5.1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。
6 计数、译码电路设计
6.1计数、译码显示电路工作原理
计数与显示电路最主要的是用到CD40110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 QBD是借位输出端 QCD是进位输出端
a-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系统总体电路设计
7.1系统总体电路
7.2 电路说明：
其工作原理大致分为3步：
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
8.1电源电路调试及实验结果分析
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。 8.2振荡电路调试及实验结果分析
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8V。 8.3 计数译码显示电路调试及实验结果分析
4、调节RP1，使示波器扫描周期为10ms，其输出波形如下图。断电。
5、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。 8.4 控制电路调试及实验结果分析 6、按下S1灯不亮，断电。
7、将2个7493插上，通电，按下S1灯亮，按下S2，灯灭。
9改进意见及收获体会
这次的数电课程设计听上去很困难，因为有“设计”两个字，虽然我们已经学过数电和模电，但是如果要我们运用所学的知识和元器件，用感觉是困难重重。但其实不然，在未进实验室之前，老师一步一步引导我们，让我们了解响应时间测试仪中必备的原理和电路，也让我们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。
虽然在实习过程中和搭档有过分歧和争执，但当老师肯定我们两人的劳动成果时，所有一切都算不了什么，反而让我们更加默契配合。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，最重要的是使我和搭档的默契更上一层楼！
10器件明细清单
参 考 文 献
[1] 阎石主编．数字电子技术基础（第五版）．北京：高教出版社， 2008
第 三 部 分
设
计 图 纸
图 纸 目 录
附 设计深度规定：
系统总体方框图：标注各单元模块，图中给出各单元模块的正确连接、标出各信号的流向。
系统总电路图：标明各器件的型号、标注器件参数、标注集成块各引脚的逻辑符号 系统安装接线图：以集成块为单位画出各引脚之间的接线，标注各集成块的型号、注明引脚编号。
扬州大学广陵学院
本科生课程设计
题 目： 响应时间测试仪 课 程： 电子线路课程设计 专 业： 电气工程及其自动化 班 级：学 号： 120010121 姓 名： 刘海飞 指导教师： 年漪蓓、刘伟 完成日期：
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
电子技术基础课程设计计划
1、方案设计；(1.5天)
根据设计任务书给定的技术指导和条件，进行调查研究、查阅参考文献，进行反复比较和可行性论证，确定出方案电路，画出主要单元电路，数据通道，输入、输出及重要控制信号概貌的框图。
2、电路设计：(2.5天)
根据方案设计框图，并画出详细的逻辑图
3、装配图设计：(1天)
根据给定的元器件，结合逻辑图，设计出电路制作的具体装配图(即绘出组件数量，管脚号以及器件布置的实际位置)。同时配以必要的文字说明。
4、电路制作：(3天)
对选定的设计，按装配图进行装配，调试实验。
5、总结鉴定：(2天)
考核样机是否全面达到现定的技术指标，能否长期可靠地工作，并写出设计总结报告。
电子技术课程设计任务书
一、课程设计的目的
本课程是在学完《数字电子技术基础》、《模拟电子技术基础》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践环节，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、课程设计进度安排
1、方案设计；(1.5天) 2、 电路设计：(2.5天) 3、 装配图设计：(1天) 4、 电路制作：(3天) 5、 总结鉴定：(2天)
四、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（精度为百分之一秒）
五、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。
六、参考文献
1、“模拟电子技术基础”和“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…………….………………………………………….….….（8） 2 系统总体设计方案………………………………………….…………….…（9）
2.1 总体设计方案…………………………………………..………..……….….….…（9） 2.2 方案特点…………………………………………………..………..…………..….（9）
3 电源设计…………………………………………...………………………（10）
3.1 电源设计方案…………………………………………..………..……….….…….（10）
4 控制电路设计…………………………………………...…………………（10） 4.1 控制电路工作原理………………………………………..………..…………（10） 4.2 参数计算…………………………………….……………………………（10） 5 振荡电路设计…………………………………………...…………………（11） 5.1 振荡电路工作原理………………………………………..………..…………（11） 5.2 参数计算…………………………………….……………………………（11） 6 计数译码显示电路设计………………………………...…………………（12）
6.1 计数译码显示电路工作原理……………………………..………..…………（12） 6.2 参数计算…………………………………….……………………………（13）
7系统总体电路设计……………………………………...…………………（14） 7.1 系统总体电路………………………………….. ………. ………..……………..（14） 7.2 电路说明…………………………………….……………………………（14） 8 电路调试………………………………………………...…………………（15）
8.1电源调试及实验结果分析………………………………………….….….（15） 8.2 振荡电路调试及实验结果分析…………………………………….….….（15） 8.3计数译码显示电路调试及实验结果分析…………………………….…..….（15） 8.4控制电路调试及实验结果分析……………………………………….….….（15）
9 改进意见及收获体会…………………………………...…………………（16） 10 器件明细清单…………………………………………...…………………（17） 参考文献……………………………………….……………………………….（18）
1设计任务及要求
设计任务及要求
设计任务：
1.加强对电子技术电路的理解，学会查询资料，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、解决电子电路问题的实际本领，真正实现知识向技能的转化
3.独立书写课程设计报告，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。
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=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
2系统总体设计方案
2.1总体设计方案
课题：响应时间测试仪
内容：设计、安装、调试响应时间测试仪
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。 2.2方案特点
用中小型规模集成电路设计、安装、调试出所要求的电路。简单明了，易实现设计要求。
3 电源电路设计
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3k欧和一个5k欧的电阻构成一个稳压电路。
4 控制电路设计
4.1控制电路工作原理
先利用一个降压变压器将220V的电压转变为9V，通过整流桥将电压稳定，C1起滤波作用，能是输出比较平滑，C2能消除电感效应产生的自激振荡，再通过7805稳压器和电压跟随器运算放大，C3消除噪音，调节RP2能改变输出电压。 4.2参数计算 V0=V1(R7+RP2)/R7
当RP2最大为5K欧时，V0最大为40/3V. 当RP2最小为0欧时，V0最小为5V.
5 振荡电路设计
5.1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。
6 计数、译码电路设计
6.1计数、译码显示电路工作原理
计数与显示电路最主要的是用到CD40110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 QBD是借位输出端 QCD是进位输出端
a-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系统总体电路设计
7.1系统总体电路
7.2 电路说明：
其工作原理大致分为3步：
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
8.1电源电路调试及实验结果分析
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。 8.2振荡电路调试及实验结果分析
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8V。 8.3 计数译码显示电路调试及实验结果分析
4、调节RP1，使示波器扫描周期为10ms，其输出波形如下图。断电。
5、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。 8.4 控制电路调试及实验结果分析 6、按下S1灯不亮，断电。
7、将2个7493插上，通电，按下S1灯亮，按下S2，灯灭。
9改进意见及收获体会
这次的数电课程设计听上去很困难，因为有“设计”两个字，虽然我们已经学过数电和模电，但是如果要我们运用所学的知识和元器件，用感觉是困难重重。但其实不然，在未进实验室之前，老师一步一步引导我们，让我们了解响应时间测试仪中必备的原理和电路，也让我们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。
虽然在实习过程中和搭档有过分歧和争执，但当老师肯定我们两人的劳动成果时，所有一切都算不了什么，反而让我们更加默契配合。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，最重要的是使我和搭档的默契更上一层楼！
10器件明细清单
参 考 文 献
[1] 阎石主编．数字电子技术基础（第五版）．北京：高教出版社， 2008
第 三 部 分
设
计 图 纸
图 纸 目 录
附 设计深度规定：
系统总体方框图：标注各单元模块，图中给出各单元模块的正确连接、标出各信号的流向。
系统总电路图：标明各器件的型号、标注器件参数、标注集成块各引脚的逻辑符号 系统安装接线图：以集成块为单位画出各引脚之间的接线，标注各集成块的型号、注明引脚编号。