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1、模块七 555定时器及其应用 555定时器是一种多用途的中规模单片集成电路,它由美国Sginetics公司于1972年最早开发研制的，因输入端设计有三个5k的电阻而得名。用它可以构成单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器等多种电路。它是将模拟功能和逻辑功能巧妙地结合在一起,具有功能强大、使用灵活、应用范围广等优点,广泛地用于工业控制、家用电器、电子玩具乐器、数字设备等方面,俗称“万能块”。项目一 555集成定时器结构及基本原理 555集成定时器按内部器件类型可分双极型（TTL型）和单极型（CMOS型）。TTL型产品型号的最后3位数码是555或556（含有两个555）,CMOS型产品型号的最后4
2、位数码都是7555或7556（含有两个7555）,它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。555芯片和7555芯片是单定时器,556芯片和7556芯片是双定时器。TTL型的定时器静态功耗高,电源电压使用范围为515V；CMOS型的定时器静态功耗较低,输入阻抗高,电源电压使用范围为318V,且在大多数的应用场合可以直接代换TTL型的定时器。这里的定时器，指的是555电路。555定时器可以说是模拟电路与数字电路结合的典范，其内部电路简图如图7-1所示。两个比较器 C1和 C2各有一个输入端连接到三个电阻R组成的分压器上，比较器的输出接到RS触发器上。此外还有输出级和放电管。输出级的驱动电流可达200
3、mA。比较器C1和C2的参考电压分别为UA=1/3VCC和UB=2/3VCC（本章都用UA和UB表示），根据C1和C2的另一个输入端触发输入和阈值输入，可判断出RS触发器的输出状态。当复位端为低电平时，RS触发器被强制复位。若无需复位操作，复位端应接高电平。555定时器的符号及外管脚分布图如图7-2所示。555定时器的基本功能见表7-1。项目二 集成定时器应用举例1.用用555定时器构成单稳态触发器定时器构成单稳态触发器 （1）电路组成 用555构成的单稳态触发器如图7-3（a）所示。图a中R、C为定时元件构成单稳态触发器的定时电路；电容为滤波电容。（2）工作原理 稳态 当未加触发信号Ui为高
4、电平时,接通电源后,VCC首先通过R对C充电,使Uc上升,当UcUB时,触发器置0,输出U0为低电平,放电管T导通,此后,C又通过T放电,放电完毕后,Uc和U0均为低电平不变,电路进入稳态。暂稳态 当触发脉冲Ui的负窄脉冲触发后,由于UiUA,触发器被置1,输出U0为高电平,放电管T截止,电路进入暂稳态,定时开始。VCC通过R向C充电,电容C上的电压Uc按指数规律上升,趋向VCC。当UcUB时,触发器置0,输出U0为低电平,放电管T导通,定时结束。电容C经T放电,Uc下降到低电平,U0维持在低电平,电路恢复稳态。（3）输出脉宽tW的计算:输出脉宽tW等于电容C上的电压Uc从零充到2/3VCC所
5、需的时间。tW1.1RC 可以看出,输出脉宽tW仅与定时元件R、C值有关,与输入信号无关。但为了保证电路正常工作,要求输入的触发信号的负脉冲宽度小于tW,且电平小于1/3VCC。2.用用555定时器构成施密特触发器定时器构成施密特触发器 （1）电路组成 无需增加任何元件，电路连接如图7-4（a）所示。图7-4（b）是输入为三角波时的输出波形。图中 Vth+和Vth-即为图7-1中UB 与UA。通过改变5脚（Vc）的电压，可改变两个阈值。（2）工作原理 设在电路的输入端输入三角波。接通电源后,输入电压Ui较低,UiUA,UiUB 触发器置1，输出Uo为1，放电管T截止。随输入电压Ui的上升，当满
6、足UAUiUB时，电路维持原态。当UiUB 时，触发器置0，输出Uo为0，放电管T导通，电路状态翻转。当输入电压UiUB，经过一段时间后,逐渐开始下降,当UAUiUB时，电路仍维持不变的状态，输出Uo为低电平。当UiUA时，触发器置1，输出Uo变为高电平，放电管T截止。可见：该施密特触发器的正向阈值电压Vth+=UB，负向阈值电压Vth-UA。回差电压：UUBUA 1/3VCC。在以后的时间里，随输入电压反复变化，输出电压重复以上过程。3.用用555定时器构成多谐触发器定时器构成多谐触发器 （1）电路组成 用555定时器构成的多谐振荡器如图7-5所示。其中电容C经R2、T构成放电回路,而电容C
7、的充电回路却由R1和R2串联组成。为了提高定时器的比较电路参考电压的稳定性,通常在5脚与地之间接有的滤波电容,以消除干扰。（2）工作原理 刚接通电源时,由于 电容C上的电压Uc为0，电路输出U0为高电平,放电管T截止，处于第1暂稳态。之后VCC通过R1、R2对C充电,使Uc上升,当UcUB时,触发器置0,输出U0为低电平,此时,放电管T由截止变为导通,进入第2暂稳态。C经R2和T开始放电,使Uc下降,当UcUA时,电路又翻转置1,输出U0回到高电平,T截止,回到第1暂稳态。之后上述充、放电过程被再次重复,从而形成连续振荡。（3）主要参数的计算 输出高电平的脉宽tW1为C充电所需的时间 tW1（
8、R1R2）C 输出低电平的脉宽tW2为C放电所需的时间 tW22C 振荡周期 TtW1tW2（R12R2）C 4.555定时器的应用实例定时器的应用实例 （1）555触摸定时开关 集成电路IC1是一片555定时电路，在这里接成单稳态电路。平时由于触摸片P端无感应电压，电容C1通过555第7脚放电完毕，第3脚输出为低电平，继电器KS释放，电灯不亮。当需要开灯时，用手触碰一下金属片P，人体感应的杂波信号电压由C2加至555的触发端，使555的输出由低变成高电平，继电器KS吸合，电灯点亮。同时，555第7脚内部截止，电源便通过R1给C1充电，这就是定时的开始。当电容C1上电压上升至电源电压的2/3时
9、，555第7脚道通使C1放电，使第3脚输出由高电平变回到低电平，继电器释放，电灯熄灭，定时结束。定时长短由R1、C1决定：T11*C1。按图7-6中所标数值，定时时间约为4分钟。D1可选用1N4148或1N4001。（2）简易催眠器 时基电路555构成一个极低频振荡器，输出一个个短的脉冲，使扬声器发出类似雨滴的声音（见附图7-7）。扬声器采用2英寸、8欧姆小型动圈式。雨滴声的速度可以通过100K 电位器来调节到合适的程度。如果在电源端增加一简单的定时开关，则可以在使用者进入梦乡后及时切断电源。（3）直流电机调速控制电路 这是一个占空比可调的脉冲振荡器。电机M是用它的输出脉冲驱动的，脉冲占空比越大，电机电驱电流就越小，转速减慢；脉冲占空比越小，电机电驱电流就越大，转速加快。因此调节电位器RP的数值可以调整电机的速度。如电极电驱电流不大于200mA时，可用555直接驱动；如电流大于200mA，应增加驱动级和功放级。图7-8中VD3是续流二极管。在功放管截止期间为电驱电流提供通路，既保证电驱电流的连续性，又防止电驱线圈的自感反电动势损坏功放管。电容C2和电阻R3是补偿网络，它可使负载呈电阻性。整个电路的脉冲频率选在35千赫之间。频率太低电机会抖动，太高时因占空比范围小使电机调速范围减小。
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