应用555定时器组成施密特触发器学术参考

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1、课 程 设 计 任 务 书学生班级：学生姓名：学号设计名称： 应用555定时器组成施密特触发器起止日期： 指导教师： 设计要求：1、明确设计题目，确定方案。对于考虑的方案，经过比较后，确定选择哪个方案。2、单元电路的设计和元器件的选择。要列出元器件清单3、画出完整的电路原理图和必要的波形图，并说明主要工作原理。4、计算出各元器件的主要参数，并标在电路图中恰当的位置。5、画出印制电路板图。6、制作PCB版，并对电路版性能进行测试，并分析是否满足要求。7、按要求撰写课程设计报告。报告内容包括目录、正文（概述，硬件原理图介绍，需要的元器件清单）绘制PCB图、PCB版的制作过程、结论（PCB版布线及制

2、作要注意的问题，设计的电路版性能测试及总结，设计过程中遇到的问题及解决方法，心得等）、参考文献、附录（可有可无）等。排版要严格按课程设计撰写规范要求进行。摘要 施密特触发器是一种用途十分广泛的脉冲单元电路。利用它所具有的电位触发特性，可以进行脉冲整形，把边沿不够规则的脉冲整形为边沿陡峭的矩形脉冲(图4)；通过它可以进行波形变换，把正弦波变换成矩形波；另一个重要用途就是进行信号幅度鉴别，只要信号幅度达到某一设定值，触发器就翻转，所以常称它为鉴幅器。用施密特触发器还能组成多谐振荡器和单稳态触发器。施密特触发器也有两个稳定状态，但与一般触发器不同的是，施密特触发器采用电位触发方式，其状态由输入信号电

3、位维持；对于负向递减和正向递增两种不同变化方向的输入信号，施密特触发器有不同的阀值电压。为此，同学们通过书籍查阅了解到有多种方法可以组成施密特触发器，然后通过比较各种方案后，用555定时器组成施密特触发器，并通过去实验室实验和老师的指导了解到 施密特触发器有两个稳定状态，其维持和转换完全取决于输入电压的大小。 电压传输特性特殊，有两个不同的阈值电压（正向阈值电压 和负向阈值电压 。 状态翻转时有正反馈过程，从而输出边沿陡峭的矩形脉冲关键词：施密特触发器，555定时器，阈值电压。 目录一：绪论4二：555定时器组成施密特触发器2.1设计任务、要求及目的5 2.2 555定时器5 2.3 设计施密

4、特触发器的方案 7 2.4 主要参数 8 2.5 制作原理图 8 2.6制作PCB版92.6.1 制作步骤 2.6.2 制作过程中遇到的问题、原因及解决办法三：结论10四：参考文献11五：附录11绪论在数字电路或系统中，常常需要各种脉冲波形，例如时钟脉冲、控制过程的定时信号等。这些脉冲波形的获得通常有两种方法：一种是利用脉冲信号产生器直接产生；另一种则是通过对已有信号进行变换，使之满足系统的要求。本次课程设计是利用后一种方法产生脉冲波形，主要是以中规模集成电路555定时器为典型电路构成施密特触发器。555定时器是一种多用途的中规模集成电路，该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容原件就可以构成

5、单稳、多谐和施密特触发器，又称为时基电路。因而在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器以及通信等许多领域中都得到了广泛的应用。555定时器组成施密特触发器。555定时器组成施密特触发器2.1 设计任务、要求及目的2.1.1 设计任务：用555定时器组成施密特触发器以及观测输出波形、测绘电压传输特性、算出回差电压U。2.1.2 设计要求: 1、明确设计题目，确定方案。对于考虑的方案，经过比较后，确定选择哪个方案。2、单元电路的设计和元器件的选择。要列出元器件清单3、画出完整的电路原理图和必要的波形图，并说明主要工作原理。4、计算出各元器件的主要参数，并标在电路图中恰当的位置。5、画出印制电路板图

6、。6、制作PCB版，并对电路版性能进行测试，并分析是否满足要求。2.1.3 设计的目的：1、熟悉555型集成时基电路结构、工作原理。 2、掌握555型集成时基电路的基本运用。 3、掌握用protel99编辑原理图，生成PCB图，制作PCB版。 4、掌握用示波器测定施密特触发器的电压传输特性曲线。 2.2 555定时器 555定时器电路是一种中规模集成定时器，目前应用十分广泛。通常只需外接几个阻容元件,就可以构成各种不同用途的脉冲电路,如多谐振荡器、单稳态触发器以及施密特触发器等。555定时电路有TTL集成定时电路和CMOS集成定时电路,它们的逻辑功能与外引线排列都完全相同。 双极型产品型号最后

7、数码为555，CMOS型产品型号最后数码为7555。2.2.1 555电路的结构组成和工作原理【1】(1) 电路组成及其引脚图 1(2) 555的工作原理它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关T，比较器的参考电压由三只5K的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器C1同相比较端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为和。C1和C2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。 是复位端，当其为0时，555输

8、出低电平。平时该端开路或接。 Vco是控制电压端（5脚），平时输出作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。 T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。2.2.2 555电路的引脚功能(3)555电路的引脚功能v12触发v11阈值复位IS放电端vo输出1导通01原状态1截止10导通02.3 设计施密特触发器的方案2.3.1 用TTL门构成的施密特触发器图2所示为用两个TTL门构成的施密特触发器电路。图中 G1为与

9、非门，G2为反相器，v通过电阻R1和R2来控制门的状态。因为R1R2值不能取很大，因此串接二极管D,防止vO=VOH时,G2的负载电流过大。图2 两级TTL门构成的施密特触发器 当输入v=0时，门G1截止，vO=VOH；门G2导通，输出vO=VOL。当v逐步上升，使二极管D导通，则: v1=(v1-vD)R2（R1+R2）+VOL式中，VD为二极管D导通压降，VOL0.3V0V.当v1上升到Vth时，由于G1另一输入端v1仍低于Vth，电路状态不变。当v逐步上升至使v1Vth(Vth为TTL门阈值电平）时，门G1将由截止转为导通；门G2由导通转为截止，vO=VOH，触发器发生一次翻转。此时v为

10、上限触发电平,如果忽略v1Vth时G1的输入电流，则可得到 v1=Vth=(VT+VD)R2/(R1+R2) 故得 VT+=(R1+R2)Vth/R2+VD只要输入vVT+，触发器就处于输出 vO=VOH的稳定状态。当输入v逐步下降时，只要vVth，门G1将由导通转为截止，vO=VOH； 门 G2由截止转为导通，vO=VOL，触发器再次发生翻转，此时v为下限触发电平VT-=Vth， 因此，电路的回差电压 VT=VT+VT-=R1Vth/R2+VD调整电阻R1和R2得分压值，可以改变回差大小。2.3.2 555定时器组成施密特触发器 主要工作原理：如图3所示，当Vi=0时，由于V11=V12=V

11、i=0,电压比较器C1输出高电平，C2输出低电平；基本RS触发器被置“1”态；则Vi=1，当Vi继续上升，但在未达到2/3Vcc以前，VO=1不会变。当Vi升高到2/3Vcc时，电压比较器C1输出低电平，C2输出高电平；基本RS触发器被置“0”态；则VO=0，此后，Vi继续上升到Vcc，然后再降低，但在降低未达到1/3Vcc以前，VO=0的状态同样也不会改变。当Vi下降到1/3Vcc时，电压比较器C1输出高电平，C2输出低电平；基本RS触发器被置“1”态；则VO=1，此后，vi继续下降到0，然后再上升，但在未达到2/3Vcc以前，VO=1的状态不会改变。 图 32.3.3 通过以上两种方案决定

12、用555定时器组成施密特触发器。2.4 主要参数 （1）上限阈值电压Vth+。它是指Vi上升过程中，输出电压Vo由高电平VOH跳变到低电平VOL时，所对应的输入电压Vi的值。在图3中Vth+=2/3Vcc。 （2）下限阈值电压Vth_。它是指Vi下降过程中，输出电压VO由低电平VOL变到高电平VOH时，所对应的输入电压Vi的值。在图3中Vth_=1/3Vcc。 （3）回差电压VT,又叫滞回电压。它定义为上限阈值电压与下限阈值电压的差，即Vth=Vth+Vth-=1/3Vcc。2.5 制作原理图步骤：（1）进入Protel99 SE，创建一个数据库，选择菜单File/New命令，双击框中原理图服

13、务器（Schematic Document）图标，建立原理图设计文档，进入原理图设计界面。（2）在设计管理器中选择Browse SCH页面，在Browse区域中的下拉框中选择Library，然后单击ADD/Remove按钮，在弹出的窗口中寻找Protel99 SE子目录，在该目录中选择LibrarySCH路径，在元件库列表中选择所需的元件库，Miscellaneous Devices Ddb，Protel Dos库等，单击ADD按钮，即把元件库增加到元件库管理器中。（3）根据实际电路的需要，到元件库中找出所需的元件，然后用元件管理器的Place按钮将元件放置在工作平面上，按Space旋转元件位

14、置，再用电器线将个元件连接好同时对元件进行编号、封装和设定。（4）选择菜单Tool/REC对画好的电路原理图进行电气规则检查。如果有错误，根据错误情况进行改正。原理图如下: 2.6 制作PCB版2.6.1 步骤：（1）择菜单File/New命令，双击框中PCB设计服务器（PCB Document）图标，建立PCB设计文档，进入PCB设计界面。（2）选择菜单Design/Add/Remove Library，在“添加/删除元件库” 对话框中选取所有元件所对应的元件封装库，PCB Footprint。（3）布线规则是设置布线的各个规范：通过DesignRules进行设置安全间距、走线层面和方向、过

15、孔形状、走线线宽等a.双面板制作b.VCC和GND线宽为30mil,c.其它走线宽度为15mil。d.过孔为外径30mil，内径为25mil（4）选择菜单Design/Load Nets，然后在弹出的窗口中单击Browse按钮，再在弹出的窗口中选择电路原理图设计生成的网络表.net文件，如果没有错误，单击Execute，也可在Sch原理图菜单DesignUpdate Pcb进行，如果出现错误提示，必须更改错误。（5）调整元件封装，合理布局。Protel99 SE既可以进行自动布线也可以进行手工布线，但是一般要手工布线，那样才能符合特定要求以及避免一些电器规则出错（6）最后做一次电器规则检查To

16、ols工具DEC 如果有错误则必须更改好，直到最终的PCB板完整做好。 生成PCB图如下： 2.6.2 从原理图生成PCB图时，出现了原理图不正确，其错误为(1)Node not found（找不到元件某一焊盘）元件为二极管。分析原因：原因是元件电气图形符号引脚编号与元件封装图引脚编号不一致。解决办法：修改二极管电气图形符号的引脚编号，在protel99 SE状态下，单击主工具栏的“打开”工具按钮，打开位于 Design Explore 99LibraryPCBGeneric FootprintAdvpcb.ddb的元件封装图文件包，单击“Browse PCBLib”标签，在Pins引脚窗口内

17、将A改为1，将K改为2，单击保存，再返回到原理图界面，再生成PCB图。三 结论 通过此次的课程设计知道了施密特触发器具有滞回电压特性，能将边沿变化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。并通过一周的电子线路CAD课程设计,对同学们来说是有很大的收获，它不仅让同学们们很好的复习以前学过的知识，而且也让它见证了同学们的学习成果，能用自己所学的知识做出自己所想要的电路板，也同时对以后的学习充满信心！你可能也认识到只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟很少完完整整的做一个电路板，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固以及这次的课程设计，无不有力地证明了基础知识的重要性，无不在提醒自己，要重视对基础知识的学习。通过这次的实验，理解了电子线路的设计方法和流程，夯实了电子线路的基础知识。四 参考文献【1】 周敏 唐永强 电子技术 电子工业出版社 2004年2月五 附录 元件清单：二极管一个 555定时器一个 电阻一个 无极性电容一个 示波器 交流信号发生器评语表指导老师评语课程设计成绩指导老师签字2010年 月 日- 13 -优质+材料