有趣的人體反應(yīng)速度測試電路
一、電路介紹
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/165067.htm這里介紹的人體反應(yīng)速度測試器主要由4只數(shù)字電路芯片和10只LED等組成,可以測出人體對信號的反應(yīng)時間,并將反應(yīng)時間分為8段,段數(shù)越高反應(yīng)速度越快,經(jīng)常進(jìn)行反應(yīng)測試訓(xùn)練,可以逐步提高人體的反應(yīng)速度。
反應(yīng)測試器由開機延時、測試信號燈、時鐘脈沖、減法計數(shù)、啟動顯示、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
本電路主要由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輸入端或非門電路4001,IC3、IC4是反相器4069,每個芯片內(nèi)含有6個獨立的反相器,具有較大的電流驅(qū)動能力,可以直接驅(qū)動發(fā)光二極管。各集成電路的引腳序號標(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組獨立的4位串入一并出移位寄存器,在本電路中將兩組級聯(lián)使用。每組寄存器都有時鐘端CLK,一個清零端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)在時鐘上升沿的作用下向右移位。當(dāng)在清零端RST上加“1”時,則寄存器內(nèi)全部為零。在本電路中將兩組寄存器級聯(lián)使用。4015的真值表見下表。
4015的真值表
IC2選用的是雙4位靜態(tài)移位寄存器4015
二.電路的工作過程
電源開關(guān)K1閉合后,電源指示燈LED10點亮,之后延遲數(shù)秒,測試信號燈LED1點亮,減法計數(shù)器電路在時鐘脈沖的作用下開始遞減,由LED2~LED9組成的測試顯示發(fā)光管依次熄滅,在這過程中,當(dāng)被測試人按下停止按鈕K2時,則時鐘脈沖停振,減法計數(shù)器處于保持狀態(tài),LED2一LED9的熄滅個數(shù)將記錄為被測試者的反應(yīng)時間。
三、電路的工作原理
由IC4E、IC4F、R16、R17、C4等組成多諧振蕩器,作為時鐘脈沖,其振蕩周期約為212×R17×C4,按照圖3中參數(shù)周期約為44rns,IC2(4015)組成8位右移寄存器,IC1B、R1、C1等組成開機延遲電路。當(dāng)剛閉合電源開關(guān)K1時,IC1B的輸出端為“1”,在時鐘脈沖的作用下,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IC3A、IC3B兩級反向后,驅(qū)動測試信號燈LED1點亮。同時IC2的8位寄存單元將在時鐘脈沖的作用下,從左到右依次變?yōu)?ldquo;0”,當(dāng)被測試者按下停止按鈕K2時,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IC3C~I(xiàn)C4D驅(qū)動發(fā)光二極管顯示。這里的IC1A的作用是只有當(dāng)測試信號燈LED1點亮后,按下停止按鈕K2才能有效。提前按下K2無效。
電路的工作原理
四、制作過程
這款測試器的全套元件照片如下圖(略)所示。元件清單見下表。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。無誤后即可開始裝配。焊接元件的順序原則上遵循先矮后高、先小后大。
測試器的全套元件
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,分別將芯片插在印板上。建議焊接順序為:
(1)焊裝電阻、跨接線(J1~J6)、二極管1N4148。
(2)焊裝瓷片電容、電解電容、開關(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)檢查一下各個焊點是否牢靠,不要存在短路、斷路的現(xiàn)象。必要時可以把板子朝著光亮,查看焊接情況。
確定無誤后把電池引線焊上。注意區(qū)分正負(fù)極引線。然后裝入4節(jié)5號電池即可通電測試。
元件位置安裝圖
五、焊裝注意事項
焊接CMOS數(shù)字集成電路時要注意,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,分別用J1一J6表示,可用剪下的多余元件引腳線來焊裝。發(fā)光二極管引腳較長的一極是正極,外圓帶有~小段直線段的是負(fù)極,可按照印板上的字符標(biāo)識安裝。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“—”號標(biāo)識。電池盒的引線按照印板標(biāo)識的“+”、“-”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,焊點是否牢固,焊盤、走線之間是否存在短路的地方,以確保裝配無誤。
六、通電測試
全面檢查完畢后,就可以接上電池進(jìn)行測試了。
閉合電源開關(guān)K1,發(fā)光二極管LED10點亮,表明電源已接通,緊接著LED2~LED9被迅速點亮,延遲幾秒后,LED1點亮,表示測試開始,LED2~LEE)9迅速依次熄滅。此時按下停止按鈕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,因此通過計算LED2~LED9的熄滅個數(shù),可以推算出被測試人的反應(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,請再仔細(xì)檢查裝配是否都正確,按照工作過程,比照原理圖,分級分段逐級檢查故障點。
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