有趣的人體反應速度測試電路

2020-12-05 電子產品世界

一、電路介紹

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/165067.htm

這裡介紹的人體反應速度測試器主要由4隻數字電路晶片和10隻LED等組成,可以測出人體對信號的反應時間,並將反應時間分為8段,段數越高反應速度越快,經常進行反應測試訓練,可以逐步提高人體的反應速度

反應測試器由開機延時、測試信號燈、時鐘脈衝、減法計數、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

電路主要由3種共4隻CMOS數字集成電路構成。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,每個晶片內含有6個獨立的反相器,具有較大的電流驅動能力,可以直接驅動發光二極體。各集成電路的引腳序號標註在原理圖中,欲了解更詳細的晶片特性可查閱相關資料。

其中IC2選用的是雙4位靜態移位寄存器4015。引腳功能如右圖(略)所示。它的內部含有2組獨立的4位串入一併出移位寄存器,在本電路中將兩組級聯使用。每組寄存器都有時鐘端CLK,一個清零端RST,和串行數據輸入端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,又可以做並行輸出。加在D端上的數據在時鐘上升沿的作用下向右移位。當在清零端RST上加「1」時,則寄存器內全部為零。在本電路中將兩組寄存器級聯使用。4015的真值表見下表。

4015的真值表

IC2選用的是雙4位靜態移位寄存器4015

二.電路的工作過程

電源開關K1閉合後,電源指示燈LED10點亮,之後延遲數秒,測試信號燈LED1點亮,減法計數器電路在時鐘脈衝的作用下開始遞減,由LED2~LED9組成的測試顯示發光管依次熄滅,在這過程中,當被測試人按下停止按鈕K2時,則時鐘脈衝停振,減法計數器處於保持狀態,LED2一LED9的熄滅個數將記錄為被測試者的反應時間。

三、電路的工作原理

由IC4E、IC4F、R16、R17、C4等組成多諧振蕩器,作為時鐘脈衝,其振蕩周期約為212×R17×C4,按照圖3中參數周期約為44rns,IC2(4015)組成8位右移寄存器,IC1B、R1、C1等組成開機延遲電路。當剛閉合電源開關K1時,IC1B的輸出端為「1」,在時鐘脈衝的作用下,IC2的8位寄存單元迅速全為「1」,幾秒後,IC1B的輸出端變為「0」,經過IC3A、IC3B兩級反向後,驅動測試信號燈LED1點亮。同時IC2的8位寄存單元將在時鐘脈衝的作用下,從左到右依次變為「0」,當被測試者按下停止按鈕K2時,由IC1C、IC1D組成的RS觸發器置「O」,使IC4E、IC4F停振,IC2處於保持狀態,結果通過IC3C~IC4D驅動發光二極體顯示。這裡的IC1A的作用是只有當測試信號燈LED1點亮後,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、製作過程

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、數量等是否一致。無誤後即可開始裝配。焊接元件的順序原則上遵循先矮後高、先小後大。

測試器的全套元件

下圖是元件位置安裝圖。從正面看集成電路晶片,有半圓缺口的一邊朝左,按照印板上的標識,分別將晶片插在印板上。建議焊接順序為:

(1)焊裝電阻、跨接線(J1~J6)、二極體1N4148。

(2)焊裝瓷片電容、電解電容、開關、按鈕。

(3)焊裝10隻LED。

(4)將4隻CMOS集成電路晶片焊上。

(5)全部完成後,仔細檢查一下各個焊點是否牢靠,不要存在短路、斷路的現象。必要時可以把板子朝著光亮,查看焊接情況。

確定無誤後把電池引線焊上。注意區分正負極引線。然後裝入4節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餘熱焊接,防止感應靜電擊穿CMOS晶片。印製板上共有6根跨接線,分別用J1一J6表示,可用剪下的多餘元件引腳線來焊裝。發光二極體引腳較長的一極是正極,外圓帶有~小段直線段的是負極,可按照印板上的字符標識安裝。1N4148二極體管身帶有黑色環的一端是負極。C1、C5是電解電容,引腳較短的一端是負極,外皮上一般也有「—」號標識。電池盒的引線按照印板標識的「+」、「-」極性正確連接,切勿接反。全部元件焊裝完畢後,還耍仔細檢查一下,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

全面檢查完畢後,就可以接上電池進行測試了。

閉合電源開關K1,發光二極體LED10點亮,表明電源已接通,緊接著LED2~LED9被迅速點亮,延遲幾秒後,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。由於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,可以推算出被測試人的反應速度,例如按下停止按鈕後,LED2一LED5共4隻LED熄滅,那麼被測試人的反應速度為44ms×4=176ms,即0.176s。如果電路工作不正常,請再仔細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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