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有趣的人體反應(yīng)速度測(cè)試電路
時(shí)間:2021-12-22 18:40:30

一、電路介紹

這里介紹的人體反應(yīng)速度測(cè)試器主要由4只數(shù)字電路芯片和10只LED等組成,可以測(cè)出人體對(duì)信號(hào)的反應(yīng)時(shí)間,并將反應(yīng)時(shí)間分為8段,段數(shù)越高反應(yīng)速度越快,經(jīng)常進(jìn)行反應(yīng)測(cè)試訓(xùn)練,可以逐步提高人體的反應(yīng)速度。

反應(yīng)測(cè)試器由開(kāi)機(jī)延時(shí)、測(cè)試信號(hào)燈、時(shí)鐘脈沖、減法計(jì)數(shù)、啟動(dòng)顯示、停止控制等部分組成。下圖是控制原理方框圖。

控制原理方框圖

電路主要由3種共4只CMOS數(shù)字集成電路構(gòu)成。電路原理圖如下圖所示。IC1是四2輸入端或非門(mén)電路4001,IC3、IC4是反相器4069,每個(gè)芯片內(nèi)含有6個(gè)獨(dú)立的反相器,具有較大的電流驅(qū)動(dòng)能力,可以直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管。各集成電路的引腳序號(hào)標(biāo)注在原理圖中,欲了解更詳細(xì)的芯片特性可查閱相關(guān)資料。

其中IC2選用的是雙4位靜態(tài)移位寄存器4015。引腳功能如右圖(略)所示。它的內(nèi)部含有2組獨(dú)立的4位串入一并出移位寄存器,在本電路中將兩組級(jí)聯(lián)使用。每組寄存器都有時(shí)鐘端CLK,一個(gè)清零端RST,和串行數(shù)據(jù)輸入端D。每位寄存器單元的輸出端都引出,因此既可以做串行輸出,又可以做并行輸出。加在D端上的數(shù)據(jù)在時(shí)鐘上升沿的作用下向右移位。當(dāng)在清零端RST上加“1”時(shí),則寄存器內(nèi)全部為零。在本電路中將兩組寄存器級(jí)聯(lián)使用。4015的真值表見(jiàn)下表。

4015的真值表

IC2選用的是雙4位靜態(tài)移位寄存器4015

二.電路的工作過(guò)程

電源開(kāi)關(guān)K1閉合后,電源指示燈LED10點(diǎn)亮,之后延遲數(shù)秒,測(cè)試信號(hào)燈LED1點(diǎn)亮,減法計(jì)數(shù)器電路在時(shí)鐘脈沖的作用下開(kāi)始遞減,由LED2~LED9組成的測(cè)試顯示發(fā)光管依次熄滅,在這過(guò)程中,當(dāng)被測(cè)試人按下停止按鈕K2時(shí),則時(shí)鐘脈沖停振,減法計(jì)數(shù)器處于保持狀態(tài),LED2一LED9的熄滅個(gè)數(shù)將記錄為被測(cè)試者的反應(yīng)時(shí)間。

三、電路的工作原理

由IC4E、IC4F、R16、R17、C4等組成多諧振蕩器,作為時(shí)鐘脈沖,其振蕩周期約為212×R17×C4,按照?qǐng)D3中參數(shù)周期約為44rns,IC2(4015)組成8位右移寄存器,IC1B、R1、C1等組成開(kāi)機(jī)延遲電路。當(dāng)剛閉合電源開(kāi)關(guān)K1時(shí),IC1B的輸出端為“1”,在時(shí)鐘脈沖的作用下,IC2的8位寄存單元迅速全為“1”,幾秒后,IC1B的輸出端變?yōu)?ldquo;0”,經(jīng)過(guò)IC3A、IC3B兩級(jí)反向后,驅(qū)動(dòng)測(cè)試信號(hào)燈LED1點(diǎn)亮。同時(shí)IC2的8位寄存單元將在時(shí)鐘脈沖的作用下,從左到右依次變?yōu)?ldquo;0”,當(dāng)被測(cè)試者按下停止按鈕K2時(shí),由IC1C、IC1D組成的RS觸發(fā)器置“O”,使IC4E、IC4F停振,IC2處于保持狀態(tài),結(jié)果通過(guò)IC3C~I(xiàn)C4D驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管顯示。這里的IC1A的作用是只有當(dāng)測(cè)試信號(hào)燈LED1點(diǎn)亮后,按下停止按鈕K2才能有效。提前按下K2無(wú)效。

電路的工作原理

四、制作過(guò)程

這款測(cè)試器的全套元件照片如下圖(略)所示。元件清單見(jiàn)下表。建議在裝配前,先比照元件清單逐一檢查一下元件參數(shù)、數(shù)量等是否一致。無(wú)誤后即可開(kāi)始裝配。焊接元件的順序原則上遵循先矮后高、先小后大。

測(cè)試器的全套元件

下圖是元件位置安裝圖。從正面看集成電路芯片,有半圓缺口的一邊朝左,按照印板上的標(biāo)識(shí),分別將芯片插在印板上。建議焊接順序?yàn)椋?/p>

(1)焊裝電阻、跨接線(xiàn)(J1~J6)、二極管1N4148。

(2)焊裝瓷片電容、電解電容、開(kāi)關(guān)、按鈕。

(3)焊裝10只LED。

(4)將4只CMOS集成電路芯片焊上。

(5)全部完成后,仔細(xì)檢查一下各個(gè)焊點(diǎn)是否牢靠,不要存在短路、斷路的現(xiàn)象。必要時(shí)可以把板子朝著光亮,查看焊接情況。

確定無(wú)誤后把電池引線(xiàn)焊上。注意區(qū)分正負(fù)極引線(xiàn)。然后裝入4節(jié)5號(hào)電池即可通電測(cè)試。

元件位置安裝圖

五、焊裝注意事項(xiàng)

焊接CMOS數(shù)字集成電路時(shí)要注意,電烙鐵要可靠接地,或者拔下電源插頭用余熱焊接,防止感應(yīng)靜電擊穿CMOS芯片。印制板上共有6根跨接線(xiàn),分別用J1一J6表示,可用剪下的多余元件引腳線(xiàn)來(lái)焊裝。發(fā)光二極管引腳較長(zhǎng)的一極是正極,外圓帶有~小段直線(xiàn)段的是負(fù)極,可按照印板上的字符標(biāo)識(shí)安裝。1N4148二極管管身帶有黑色環(huán)的一端是負(fù)極。C1、C5是電解電容,引腳較短的一端是負(fù)極,外皮上一般也有“—”號(hào)標(biāo)識(shí)。電池盒的引線(xiàn)按照印板標(biāo)識(shí)的“+”、“-”極性正確連接,切勿接反。全部元件焊裝完畢后,還耍仔細(xì)檢查一下,元件是否都已正確安裝,焊點(diǎn)是否牢固,焊盤(pán)、走線(xiàn)之間是否存在短路的地方,以確保裝配無(wú)誤。

六、通電測(cè)試

全面檢查完畢后,就可以接上電池進(jìn)行測(cè)試了。

閉合電源開(kāi)關(guān)K1,發(fā)光二極管LED10點(diǎn)亮,表明電源已接通,緊接著LED2~LED9被迅速點(diǎn)亮,延遲幾秒后,LED1點(diǎn)亮,表示測(cè)試開(kāi)始,LED2~LEE)9迅速依次熄滅。此時(shí)按下停止按鈕K2,則LED2~LED9立即停止熄滅,保留狀態(tài)。由于多諧振蕩器的周期大約為44ms,因此通過(guò)計(jì)算LED2~LED9的熄滅個(gè)數(shù),可以推算出被測(cè)試人的反應(yīng)速度,例如按下停止按鈕后,LED2一LED5共4只LED熄滅,那么被測(cè)試人的反應(yīng)速度為44ms×4=176ms,即0.176s。如果電路工作不正常,請(qǐng)?jiān)僮屑?xì)檢查裝配是否都正確,按照工作過(guò)程,比照原理圖,分級(jí)分段逐級(jí)檢查故障點(diǎn)。

關(guān)鍵詞: 測(cè)試 電路 速度 反應(yīng) 人體 有趣

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