五、反应能力测试仪设计与制作
摘要：“反应能力测试仪”是用来测试一个人的反应能力，采用十进制计数器CD4017与发光二极管组成,结构简单,可作为一种玩具来训练和测试儿童的快速反应能力。各种芯片的组合在用于电路的实现具有很大特点，因此设计数字电路小系统时应该予以充分重视。
元器件：十进制计数器CD4017、测试仪、发光二极管
设计原理：反应能力测试仪用来检测和训练人的快速反应能力,它有多种结构形式,结构简单, 测仪器是利用十进制计数器CD4017的输出端驱动一组发光二极管，采用时钟脉冲发生器驱动计数器，使它的输出端不断循环地变换输出，发光二极管轮流变换发光。发光二极管的变换速度可通过调节电位器，提高或降低时钟脉冲发生器的振荡频率来控制。其中包括时钟脉冲发生器、发光二极管接驱动器和发光二极管显示器以及操作按键。
时钟脉冲发生器由NE555组成，它的电路结构为多谐振荡器，其振荡频率为3—10Hz，由电位器Rp来调节振荡频率。CD4017组成发光二极管驱动电路，在时钟脉冲的驱动下，输出端依次输出高电平驱动发光二极管发光。为了增加训练和测试难度，本电路只使用了十个输出端中的七个，而且采用了对输出端与发光二极管的不均匀连接，使被测试者难以掌握发光二极管的变换规律，有利于提高测试效果。本电路中的不均匀连接是将输出端中的Q0、Q1、Q5空置，将Q7与Q8合并。
电路中，SA为电源开关，按下电源开关后，电路开始工作，发光二极管不停地循环发光。SB为测试按键，按下此键后，将IC2的
端置于高电平，计数器停止工作并将输出结果予以保留，发光二极管显示为最后一个输入脉冲时的状态。
图5.2 引脚图
图5.1 结构图
十进制计数／分频器CD4017，其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是O0、O1、O2、…、O9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。
CD4017有10个输出端（O0～O9）和1个进位输出端。每输入10个计数脉冲，进位输出端就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。
CD4017有3个输入（MR、CP0和CP1），MR为清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲时其输出O0为高电平，其余输出端（O1～O9）均为低电平。CP0和～CPl是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；若要用下降沿来计数，则信号由～CPl端输入。设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。
由此可见，当CD4017有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。
反应能力测试仪原理图
图5.3 原理图
测试仪的使用：测试工作由测试人和被测试人组成，测试时可由测试人随机指定一个停止位置，例如当时指定为LED2,被测试者必在按下测试按键后正好使LED2发光并能保持较长的发光时间。测试者若按早了就会使LED1发光，按晚了又会使LED3发光。以此标准作为测试的基本标准来判断被测试者的反应灵敏度。
心德与体会：通过测试，反应能力测试仪能正常测试被测试人的反应灵敏度，在实验的设计与调试过程中，了解到怎样运用芯片来设计小型数字系统及怎样把各种芯片组合来设计电路。在电路设计及制作完成后，怎样对电路进行调试，怎样对电路各部分进行逐步检查，排除故障，最终实现其功能。
在系统中存在的问题，首先是不能准确的计算出每个灯之间的闪烁的时间，只能估算。改进措施：在555定时器中的三号输出端接一计数器，用四个指示灯来显示闪烁时间。 图5.4 实物图
参考文献：
[1] 康华光，电子技术基础数字部分，第五版，北京：高等教育出版社，2006
[2] 徐卫华、李家旺，数字电路实验讲义，2007
