反应能力测试器

编号：

实训(论文)说明书

题 目： 反应能力测试器

院 （系）：专 业： 电子信息工程 学生姓名： 学 号：指导教师：

摘 要

人们对事物或信号的反应速度有快有慢，反应能力各不相同。我们组所选做的“反应测试器”可以测出您对信号的反应速度。测试器中将反应速度分为九段用LED光柱显示，反应速度越快段数越高。反应速度最快者为9段（反应时间在50ms以内），反应速度最慢者为1段（反应时间超过800ms）。人从接受信号到作出反应的时间一般在0.15秒左右，也就是本测试器5～7段指示的范围，经常进行反应测试训练，可以逐步提高您的反应速度。

本次实训：

一、 检测元器件： 1、 熟悉各元件作用； 2、 熟悉电路原理图； 3、 焊接点；

4、 装配并焊接电路板； 二、 调试：

1、 静态检测（即不加电检测）：根据电路原理图，利用三用表进行通短检查；确定无误后在进行动

态检查；

2、 加电检查：检测步骤：开机延迟电路部分——震荡器子电路部分——寄存器子电路部分——组

件子电路部分——控制电路部分； 3、 整机调试。

关键词： 速度测试；反应速度；测试器；计数及显示；使用方法；测试范围；反应时间；时钟输入

Abstract

Signal of things or faster response speed has slow response capacity varies. Group selected to do our "reaction tester" to test your reaction speed of the signal. Tester will be divided into nine reaction speed with LED Bargraph shows that the faster response to the higher segments. For the fastest response to paragraph 9 (reaction time in less than 50ms), the slowest reaction rate for 1 (reaction time of more than 800ms). Accept the signal from time to respond normally to about 0.15 seconds, that is, the tester instructions in paragraph 5 to 7 range, regular response testing training, you can gradually increase the speed of your response.

The Training:

First, detection components:

1, familiar with the role of the various components; 2, familiar with the circuit schematic diagram; 3, welding point;

4, circuit board assembly and welding; Second, debugging:

1, static testing (ie testing without electricity): According to the circuit schematic, with the use of three short pass inspection table; determine the correct dynamic after conducting inspection;

2, power-examination: detection steps: boot delay circuit part - part of sub-circuit oscillator - register sub-circuit part of - part of the circuit sub-components - part of the control circuit; 3, complete machine debug.

Keywords: speed test; reaction speed; tester; count and display; use; tests; reaction time; clock inpuregister

目 录

引言 ........................................................... 1 1 实训基本要求 ................................................. 2 2 反应能力测试器的简介 ......................................... 2 3 实验设计内容 ................................................. 2

3.1全电路 ............................................................. 2 3.2开机延迟电路 ....................................................... 3 3.2振荡器子电路 ....................................................... 4 3.2寄存器子电路 ....................................................... 5 3.2组件子电路 ......................................................... 5 3.2控制电路 .......................................... 错误！未定义书签。

4 焊接 ................................................. 7

4.1焊接工具 ........................................................... 7 4.2焊接方法 ........................................................... 7 4.3焊接注意事项 ....................................................... 8

5电路板的调试与检测步骤 .................................. 8 5.1电源和键盘部分 ....................................................................................... 8

5.1.1电源部分 .............................................. 错误！未定义书签。 5.1.2键盘部分 .............................................. 错误！未定义书签。

5.2电路分部检测 ....................................................错误！未定义书签。

5.2.1开机延迟部分检测 ...................................... 错误！未定义书签。 5.2.2 NE555震荡器部分 ....................................................... 9 5.2.3寄存器子电路和组件子电路部分 ........................................... 9

6 实训总结与体会 ...................... 错误！未定义书签。 谢 辞 ................................. 错误！未定义书签。 参考资料 .............................. 错误！未定义书签。 附表 .................................. 错误！未定义书签。

引言

人们对事物或信号的反应速度有快有慢，反应能力各不相同。反应快的人接收外界信号后能快速的响应。人们的反应取决于三大机构：感受机构眼、耳、鼻等感觉器官感知信息的快慢、准确和全面与否，“信息”经传入神经传递给中枢大脑接控制机构受信息所作出的分析、判断、处理并作出“决定”，“决定”经传出神经传递给执行机构如手、脚执行操作的。感知信息、处理信息和执行操作等环节都会影响到人们的最终反应速度。例如,一位驾驶员通过视觉能从交通环境中获得交通信息，这些信息送往大脑加以分析、判断处理、作出决定，随后支配手脚操纵汽车的方向盘、制动器或加速踏板，使汽车按照驾驶员的意志在道路上行驶。不难看出，在感知信息、处理信息和执行操作这三部分中，哪一部分出现错误，都会影响驾驶员对外界信息都会增大出现交通事故的可能性。所以提高反应能力很有必要。

本次实训我们分别进行电路的设计、分析、制作等内容的学习和操作实践，有很高的实用价值，对今后的学习和工作也有很大的帮助。运用掌握的知识和能力，设计出所要求的器件，锻炼大学生的独自思考能力与动手实践能力，奠定自身的基础、能力与素质。

1 实训基本要求

实训设计是通过一阶段课程的各个教学环节之后进行的。内容的复杂性和工作量应适中，课程设计应达到以下要求：

（1）初步掌握一般电子电路分析的基础方法，在老师的指导下独立完成实验，调试改进；分析实验结果，写出设计总结报告。

（2）培养一定的自学能力和独立分析问题，解决问题的能力。包括：学会自己分析解决问题，对实训过程中遇到的问题最好自己解决，能通过独立思考，查阅工具书，查看文献，寻找答案；掌握一些电路的一般调试规律，实验中出现一般故障，通过“观察，判断，实验，再判断”的基本方法去解决。能对使用结果独立进行分析，评价。 （3）掌握普通电子电路的生产流程以及安装，布线，焊接等基本技能。

（4）巩固常用电子仪器的正确使用方法，还包括：对示波器，直流稳压电源晶体管特性图示仪等能正确使用；掌握常用电子器件和电路的测试技能。

（5）严格的科学训练和工程设计实践，使学生逐步树立严肃认真，一丝不苟的科学作风，并培养学生在实际工作中具有一定的生产观点，经济观点和全局观点。

2、 反应能力测试器的简介

反应测试器由开机延迟电路、测试信号灯、时钟振荡器、移位寄存器、驱动电路、LED显示光柱、测试按钮和控制电路等部分组成。其工作原理是：接通电源后，开机延迟电路延迟数秒（约4、5秒）后，测试信号灯亮便会亮起，同时移位寄存器在时钟脉冲555多谐震荡器的作用下开始移位，用以控制LED灯逐步熄灭。当被测试者按下测试按钮时，时钟振荡器便停止振荡，移位寄存器由于无法接收到震荡信号（即高电平）便处于保持状态，LED灯停止熄灭，在LED灯显示出结果（以1～9段的的形式显示）。熄灭的灯数越少说明测试者的反应速度越快。原理图如下图所示。

（反应测试器原理图）

3 实验设计内容

3.1 全电路

设计好的仿真电路图如下图所示，为免于电路的过于复杂，使一部分的电路生成子电路，它们分别有组件、寄存器和振荡器。后面会分别逐一讲述电路、子电路的设计及作用。 主要包括：开机延迟电路，振荡器子电路，寄存器子电路，组件子电路，控制电路。

（反应测试器电路图）

3.2开机延迟电路

开机延迟电路由D1、R1、C1等组成。刚合上总开关时，电容C1开始充电，其正极端电位由0开始上升，故或非门D1输出为高电平“1”，使寄存器的8位寄存单元在时钟脉冲CP的作用下迅速存为高电平“1”状态。在大约几秒后由于电容C1的充电使其正极端转变为高电位，使或非门D1输出为低电平“0”，并且同时使到：

①：非门D12输出端由“1”变为“0”，使信号测试灯点亮（LED光柱的最下面一个灯格就是信号测试灯）。

②：寄存器的串行输入端变为“0”，在CP的作用下寄存器的8位寄存单元逐一被置零，反映到LED灯，就是LED灯逐一熄灭。

③：或非门D2被开启，D2的作用是使测试按钮S2只有在测试信号灯点亮后才起作用，故提前按下测试按钮是无效的，LED灯依然会逐一熄灭。

（开机延迟电路部分）

3.3振荡器子电路

时钟振荡器是由555定时器构成，如下图所示。

（振荡器子电路部分）

顺序调节Rw1可改变振荡频率，再调节Rw1即可改变占空比而不影响到已调好的频率。本次实验将频率调至20Hz，即周期为50ms，占空比为50％即可，在EWB仿真软件上模拟运行的波形图如下图所示：

（由虚拟示波器观察到的时钟振荡器波形图，可见周期已调节到50ms）

3.4寄存器子电路

寄存器使用CD4015双4位串入／并出移位寄存器，只可单向右移，其逻辑功能表如下图所示，Cr为清零，对应右图MR端。

本电路将两组移存器级联成8位右移寄存器使用，如右图所示，其中10个输出端的位置与寄存器子电路输出端一一对应。左端由上至下的输出端依次由O0B～O3B、O0A～O4A端引出，以O3B作为第二级的串行输入数据，形成级联。（寄存器子电路部分）两级清零端MR均接到低电平，CP端均引到右下输出端，DB端引到左下输出端接收外部数据。

（CD4015移位寄存器功能表）

3.5组件子电路

电路中的组件子电路是由电阻和非门组成的普通电路，如右图所示。因为电路中LED灯的一端是高电位，故另一端必须为低电位才能使光柱发光。所以在与寄存器输出端相连接的一方接入非门，使由寄存器输出的高电平转为低电平。LED灯从合上总开关（开机）起就是一直亮的了，当测试信号灯亮起后，LED灯会自右向左逐渐熄灭。左端LED灯表示反应测试的最低一级， 灯灭数越少越好。

（

（组件LED灯子电路部分）

3.6控制电路

时钟振荡器受RS触发器的控制，而RS触发器的输出状态（Q端）又受到测试按钮控制信号和开机置位信号的控制。刚开机时，C3（迅速充电）、R15组成的置位电路将RS触发器置位（波形如下图，红色为S端，黑色为振荡器输出端），使S＝“1”，由于R＝“0”，所以输出Q＝“1”，使时钟振荡器起振；随电压的下降， 使S＝“0”，利用RS 端00的不定性，当RS 由01变为00时，输出Q端依然保持为“1”，故时钟振荡器仍会继续振荡。

当测试按钮被 按下时（测试信号

灯点亮后），使 D2

（控制电路子电路部分）的输入端为00，

输出为“1”，就使 触发器R端置“1” ，触发器输入变为 10，令输出Q＝ “0”，使时钟振 荡器停振，则移位

寄存器数据被锁存， LED光柱便会停止

熄灭，即可指示出 （波形图） 测试者从测试信号

灯点亮起到按下测试按钮的时间等级了。

4、焊接

4.1焊接工具

图4.1

4.2 焊接方法

1、先测量，作好记录；再清洁，挂锡焊接；最后再检查测量。杜绝马虎大意。 焊接方法

2、焊接方法 如下图：

焊接 检查 剪短

图4.2

（1）右手持电烙铁。左手用尖嘴钳或镊子夹持元件或导线。焊接前，电烙铁要充分预热。烙铁头刃面上要吃锡，即带上一定量焊锡。

（2）将烙铁头刃面紧贴在焊点处。电烙铁与水平面大约成60度角。以便于熔化的锡从烙铁头上流到焊点上。烙铁头在焊点处停留的时间控制在2～3秒钟。

（3）抬开烙铁头。左手仍持元件不动。待焊点处的锡冷却凝固后，才可松开左手。 （4）用镊子转动引线，确认不松动，然后可用偏口钳剪去多余的引线。

4.3焊接注意事项：

（1） 防止触电，勿要烫伤人、电源线及衣物等。

（2） 电烙铁的温度和焊接的时间要适当，焊锡量要适中。不要过多。

（3） 烙铁头要同时接触元件脚和线路板，使二者在短时间内同时受热达到焊接温度，

以防止虚焊。

（4） 切不可将烙铁头在焊点上来回移动。也不能用烙铁头向焊接脚上刷锡。 （5） 焊接二极管、三极管等怕热元件时应用镊子夹住元件脚，使热量通过镊子散热，不至于损坏元件。

（6） 焊接集成电路时，一定等技术熟练后方可进行，注意时间要短，同时在焊接电路板的时候要断开烙铁电源。

以上是一些比较理论的东西。在实训过程中我发现实际操作起来会有些困难，不过我认为，只要实践多一些，就会越接近理论中的效果。

5 电路板的调试与检测步骤

在做测试的时候一定要先检测电源部分(因为电源部分相当重要,若没焊好可造成很大破坏性),再按以下的顺序测试并一步步做好检测记录，出现问题的时候请勿心急,慌乱中可能会制造更多的问题,而是要认真检测电路，并按实验步骤完成检查，这样有利于培养自己的动手能力和分析问题的能力。

5.1 电源和键盘部分

5.1.1.电源部分

电源部分有两个插针及一个拨动开关。主要检测这部分电路是否有短路问题。

5.1.2键盘部分

按键测试:

目的：测试键盘输入是否正确

条件：芯片座中不安放集成块；电路板通电，万用表选择电压档，利用万用表的负端（黑色表笔）接板子上的地端（按键的1、2脚），万用表笔的正端（红色表笔）检测接;

步骤：按下K1 键，注意是否听到万用表的蜂鸣声。听到说明开关可以正常工作。否则需更换。

5.2 电路分部检测 5.2.1 开机延迟部分检测

接通电源，四五秒后用万用表检测到D2输出为高电平。说明这部分一次成功。 5.2.2 NE555震荡器部分

刚开始时没有注意到NE555芯片没有完全插进芯片插座，导致555震荡器没有波形输出。以为出现了大问题（由震荡器输出的高低电平控制寄存器工作与否），没有波形输出则意味着失败。

5.2.3 寄存器子电路和组件子电路部分

这部分主要是芯片，新的芯片一般问题比较少，所以重点放在检测芯片插座上。本次实训给我最大教训是，完成一个电路作品，最首先的工作是确保电路板没有短路、断路问题，否则一切都是浪费精力。由于检测不仔细，有个地方短路了，导致最后有块芯片不能完全正常工作。

6 实训心得体会和总结

本次实训是我们进行的第二次实训，实训内容自选题目，我选择的是人体反应

测试器。实训过程中我将重点放在了焊接制作与调试部分。在焊接过程中一定要细心，元器件一定要插对位置，要是焊接后才发现错误是要修改就困难了。有一次由于没有注意，糊涂地将14个管脚的插针装在了应该装16个管脚插针的位置，后悔万分。最终在同学的指导下找了个吸锡器，用电烙铁把焊锡融化后将其吸走。其过程虽然麻烦，但这是除了重做电路板外的唯一出路。还有，注意焊点有无虚焊，这些问题都有可能造成人体反应测试器无法正常工作。

刚开始完成元件的安装后，兴奋地接上电源。以为能够不出什么大问题。以前虽然一直认为做电路板不太可能一次成功。哪知通电后10个灯中只有两个是亮的，和理想中相差太远了，突然有种失落感。更打击的是亮的两个灯中还有一个是连在电源插针旁边的电源指示灯„„

之后对电路板进行全局观察，然后再对分部子电路进行检测。全局观察时，发现的问题颇多，有两个电阻元件虚焊，一个极性电容接反。更糟糕的也是最不该出现的问题，就是两块芯片居然没有完全用力按进芯片插座！！！重新焊接虚焊的电阻，检测接反的电

容是否还能正常工作，否则更换。将芯片完全按进芯片插座，并且确保芯片和芯片插座的每个管脚接触正常。一一排除以上问题后接上电源再次试验。这次比较顺利，排除了大部分问题。最终还是有两个LED灯不能工作。其他的能正常的工作，基本达到人体反应测试器的要求。再次对电路进行全局观察，这次并未发现问题。所以需要进行分部电路检测。信号是由555震荡器产生的高低电平，并由此来控制寄存器子电路部分能进行正常工作。用示波器测试可以发现555振荡器有正常的高低电平输出，只是周期不太符合要求，不过这并不是问题的重点，这可以调节电位器W1获得合适的周期。所以这部分可以排除。最后发现，不亮的两个灯的两端居然都是高电平！！！正真的麻烦来了。因为根本不知道问题大概出在哪。之后对每个芯片进行上网查资料，了解其工作原理。然后再对芯片的每个管脚的工作状态（即高低电平）进行检测。最终发现其他的芯片工作正常，问题出现在一块CD4090芯片上。需要其输出为高电平的，检测发现输出的为低电平。所以初步锁定了问题的所在。这是个非门，既然输出为低电平，所以出入一定是高电平。这时我便判断，一是上一块芯片输出的问题，二是这里的线路短路了。用示波器检测发现，上一块芯片的输出并没有问题，为低电平，然而这里的输入是高电平，所以问题一定是线路短路了。仔细观察后发现，在这条输入的线路的中段有一小地方连到了旁边的高电平的线路上。用小刀将其连接切断后接通电源，这个不亮的小灯能正常的工作了。这极大的提高了我的信心，看到了前方的曙光。然后对另一个不亮的LED灯用同样的方法进行检测，也是一样的问题。排除问题后终于全部LED灯工作正常，硬件任务基本完成。

经过这次实训，让我深深地体会到对理论的掌握是需要一定的实践的。大学生更重要的是要可以将学到的东西应用到现实中来。纸上谈兵不可以解决问题，用才是我们最终的目的。而且动手反过来也可以帮助我们理解理论知识，直至掌握。如果有条件最好每学习一个新的电路图就动手去实践一次，做成产品，检测并调试。这样才能学到更多的知识，实训的目的也就达到了。

谢 辞

附 录

附录1：人体反应测试器原理图

附件2：元器件清单