目录
摘要 (2)
第一章方案提出 (3)
第二章电路的基本组成及工作原理 (4)
第一节系统组成框图 (4)
第二节方波的产生 (5)
第三节由方波输出为三角波（利用积分器来实现） (7)
第四节由三角波输出正弦波 (9)
第三章 555定时器的介绍 (10)
第一节电路组成 (11)
第二节引脚的作用 (12)
第三节基本功能 (13)
第四章元件清单 (15)
第五章总结 (16)
附录及参考文献 (17)
第一节附录 (17)
一多谐振荡器——产生矩形脉冲波的自激振荡器 (17)
二电路原理图 (19)
第二节参考文献 (20)
摘要
各种电器设备要正常工作，常常需要各种波形信号的支持。电器设备中常用的信号有正弦波、矩形波、三角波和锯齿波等。在电器设备中，这些信号是由波形产生和变换电路来提供的。波形产生电路是一种不需外加激励信号就能将直流能源转化成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流能量输出电路，又称为振荡器或波形发生器。
在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。
波形发生器通过与波形变换电路相结合，它能产生正弦波、矩形波、三角波和阶梯波等各种波形，能满足现代测量、通信、自动控制和热加工、音视频设备及数字系统等对各种信号源的需求。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器等。
关键字：方案确定、参数计算、信号、发生器等。
第一章方案提出
三种波形都是比较简单且常见的波形，产生的方法由很多种，可以先产生方波，然后得到三角波和正弦波，也可以先得到正弦波，然后翻过来再输出另外两种波形;可以用集成芯片，同时也可以用运用各种元器件来实现振荡电路。
（1）利用专用直接数字合成ＤＤＳ芯片的函数发生器。
（2）可以选用专门的函数信号发生器，如8038
（3）由555定时器所构成的多谐振动器产生方波, 方波经过积分器的作用产生三角波，三角波在经过差分放大电路的非线性转换为正弦波。
比较以上几种方案：
（1）方案比较简单同时也能产生任意波形并达到很高的频率。但成本较高。
（2）它们虽然能够甚好的实现波形的产生但是功能较少，太单一。（3）过程相对来说比较繁琐，但是思路很明亮，同时，555定时器所构成的多谐振动器产生方波是一种和常用的信号产生器，很具有实用价值，同时，也很容易买到，同时选用改进的555多谐振荡形式产生方波可以通过调节可调电阻的阻值来调节产生方波的频率，产生的方波经过积分器的作用产生三角波，三角波在经过差分放大
电路的非线性转换为正弦波。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强，可以有效地抑制零点漂移因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。
因此，就我个人而言，选择第三种方案。用改进过的555多谐振荡形式产生方波，经过积分器的作用产生三角波，三角波在经过差分放大电路的非线性转换为正弦波。电路图如下图.
第二章电路的基本组成及工作原理
由原理图可知该店路由三部分组成，555定时器构成多谐振动器、积分器、差分放大电路。
第一节系统组成框图
第二节方波的产生
有555定时器构成多谐振动器产生方波（如下图）
图2.2.1 方波产生电路
当电容c2被充电时，2和6引脚的电压都上升，此时二极管D1导通，接通+12V电源后，电容C被充电，Vc上升，当Vc上升到2Vcc/3时，触发器被复位，同时放电BJT T导通，此时输出电平Vo为低电平，电容C通过R2和T放电，使Vc下降。当Vc下降到Vcc/3时，触发器又被臵位，Vo翻转为高电平。
电容器C经R2，R23，R21他们此时说分的总阻值设为R1’放电,放电所需的时间为：
tPL=R1’C ln2≈0.7 R1’C；
当C放电结束时，T截止，Vcc将通过R1、R22、R21所分得的阻值为R2`向电容器C充电，Vc由Vcc/3上升到2Vcc/3所需的时间为
tPH=R2`C ln2≈0.7R2`C；
当Vc上升到2Vcc/3时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到了一个周期性的方波，其频率为
f=1 / (tPL+tPH) ≈1.43 /[ (R1’+R2’) C]
稳态时555电路输入端处于电源电平，内部放电开关管T导通，输出端Vo输出低电平，当有一个外部负脉冲触发信号加到Vi端。并使2端电位瞬时低于1/3Vcc，低电平比较器动作，单稳态电路即开始一个稳态过程，电容C开始充电，Vc按指数规律增长。当Vc 充电到2/3Vcc时，高电平比较器动作，比较器A1翻转，输出Vo 从高电平返回低电平，放电开关管T重新导通，电容C上的电荷很快经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳定，为下个触发脉冲的来到作好准备。波形图见图2.2.2。
图2.2.2
同时电路的频率可以通过调节电阻R21、R22、R23来改变电路的频率，从而使得电路的频率可以在一定的范围内进行调节。
第三节由方波输出为三角波（利用积分器来实现）
图2.3.1 波形发生器及图形
如上图是一个由方波转换为三角波的电路图及其输出波形
当A很大时，运放两输入端为"虚地"，忽略流入放大器的电流，
令输入电压为Vi输出为Vo，流过电容C的电流为i1则，有
即输出电压与输入电压成积分关系。
当为固定值时
上式表明输出电压按一定比例随时间作直线上升或下降。当为矩形波时，便成为三角波。
此外，由于电容和滑动变阻器的存在，使得输出的三角波在输入矩形波频率一定的时候也能适当调整，同时电容的存在，又滤除了其他波的干扰。提高了系统的抗干扰性。
第四节由三角波输出正弦波
图2.4.1 波形转换分析表明，传输特性曲线的表达式为：iC=aI/[1+exp(-Uid/UT)]
I ——差分放大器的恒定电流；
UT ——温度的电压当量，当室温为25oc时，≈26mV。
如果Uid为三角波，设表达式为
Uid(t)=[4*Um*(t-T/4)]/T (0<=t<=T/2)
Uid(t)=[-4*Um*(t-3*T/4)]/T (T/2<=t<=T)
式中Um——三角波的幅度；
T——三角波的周期。
为使输出波形更接近正弦波，
（1）传输特性曲线越对称，线性区越窄越好。
（2）三角波的幅度Um应正好使晶体管接近饱和区或截止区。（3）图为实现三角波——正弦波变换的电路。其中RP1调节三角波的幅度，RP2调整电路的对称性，其并联电阻RE2用来减小差分放大器的线性区。电容C6,C7为隔直电容，C7为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形。
隔直电容C6、C7要取得较大，因为输出频率很低，取，滤波电容视输出的波形而定，若含高次斜波成分较多，可取得较小，一般为几十皮法至0.1微法。RE13=100欧与R25=100欧姆相并联，以减小差分放大器的线性区。
第三章 555定时器的介绍
555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和
施密特触发器。因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。
目前生产的定时器有双极型和CMOS两种类型，其型号分别有NE555(或5G555)和C7555等多种。它们的结构及工作原理基本相同。通常，双极型定时器具有较大的驱动能力，而CMOS定时器具有低功耗、输入阻抗高等优点。555定时器工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流。双极型定时器电源电压范围为5～16V，最大负载电流可达200mA；CMOS定时器电源电压范围为3～18V，最大负载电流在4mA以下。
第一节电路组成
图12.1-1为555集成定时器555定时器的电气原理图和电路符号，其由五个部分组成：
（1）由三个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器；
（2）两个电压比较器C1和C2：
v+＞v－，vo=1；
v+＜v－，vo=0。
（3）基本RS触发器；
（4）放电三极管T及缓冲器G
v v v IC
I1
I2
O
O
v ,复位
1
26584
3
7
O
v ,v I2
v I1
v v IC V C C v O
555(b)
D R
图3.1.1 555定时器的电气原理图和电路符号 (a)原理图 （b ）电路符号
第二节 引脚的作用
1引脚：接地端，与地相接； 2引脚：触发输入端； 3引脚: 电压输出端；
4引脚：RD 复位端：当 端接低电平，则时基电路不工作，此时
不论 、TH 处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。
5引脚: 电压控制端；若此端外接电压，则可改变内部两个比较
器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只
0.01μF 电容接地，以防引入干扰。
6引脚: 阈值输入端； 7引脚：放电端；
8引脚： 电源输入端。外接电源VCC ，双极型时基电路VCC
的范围是4.5 ~ 16V ，CMOS 型时基电路VCC 的范围为3 ~ 18V 。一般用5V 。
第三节 基本功能
当5脚悬空时，比较器C1和C2的比较电压分别为cc V 32和cc V 31 （1）当vI1>cc V 32，vI2>cc V 31
时，比较器 C1输出低电平，C2输出
高电平，基本RS 触发器被臵0，放电三极管T 导通，输出端vO 为低电平。
（2）当vI1 低电平，基本RS 触发器被臵1，放电三极管T 截止，输出端vO 为高电平。 （3）当vI1 出高电平，即基本RS 触发器R=1，S=1，触发器状态不变，电路亦保持原状态不变。 由于阈值输入端(vI1) 为高电平（>cc V 32）时，定时器输出低电平， 因此也将该端称为高触发端（TH ）。 因为触发输入端(vI2)为低电平（ ）时，定时器输出高电平， 因此也将该端称为低触发端（TL ）。 如果在电压控制端（5脚）施加一个外加电压（其值在0～VCC 之间），比较器的参考电压将发生变化，电路相应的阈值、触发电平也将随之变化，并进而影响电路的工作状态。 另外，RD 为复位输入端，当RD 为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出vo 为低电平，即RD 的控制级别最高。正常工作时，一般应将其接高电平。 表3.3.3 555定时器功能表 阈值输入(v I1) 触发输入(v I2) 复位(R D ) 输出(v O ) 放电管T × × 0 0 导通 1 1 截止 >cc V 3 2 >cc V 31 1 0 导通 2 >cc V 3 1 1 不变 不变 第四章元件清单 第五章总结 经过这些天的课程设计，使我明白课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验和综合，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还很多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都容易懂，有点眼高手低。通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。 在这次的设计中虽然遇到了很多的问题，认识了一些以前不了解或者不知道的元件，有些虽然没有用到，但是学习是无限的，虽然第一次做课程设计有很多困难，但是，当自己搞成的时候有无比的喜悦，一种很自豪的感觉。我感觉设计是对学习知识的运用和个人自己的能力的全面体现，体现了一个人学以致用的能力。只有在真正的运用中才能更好的掌握知识，这样的学习才会有效率，才能长久的记忆。 在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我 充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。同时，通过对多种方案的分析讨论让我们明白在对于不同的环境和要求相应的要作出最合适的选择的合理性和重要性。 附录及参考文献 第一节附录 一多谐振荡器——产生矩形脉冲波的自激振荡器 在数字电路中,常常需要一种不需外加触发脉冲就能够产生具有一定频率和幅度的矩形波的电路。由于矩形波中除基波外,还含有丰富的高次谐波成分,因此我们称这种电路为多谐振荡器。它常常用作脉冲信号源。 多谐振荡器没有稳态,只具有两个暂稳态,在自身因素的作用下,电路就在两个暂稳态之间来回转换。 电路组成及其工作原理： 如图6.1.1为555定时器构成的多谐振荡器，接通VCC 后，VCC 经R1和R2对C 充电。当uc 上升到2VCC/3时，uo=0，T 导通，C 通过R2和T 放电，uc 下降。当uc 下降到VCC/3时，uo 又由0变为1，T 截止，VCC 又经R1和R2对C 充电。如此重复上述过程，在输出端uo 产生了连续的矩形脉冲。 振荡频率的估算和占空比可调电路 电容C 充电时间：C R R t w )(7.0211+= 电容C 放电时间：C R t w 227.0= 电路谐撼振频率f 的估算： 振荡周期为：C R R T )2(7.021+= 振荡频率为： C R R R R T f )2(43 .1)2(7.0112121+≈ +== 占空比D ： 212 1212112)2(7.0)(7.0R R R R R R C R R T t D w ++=++== 二电路原理图 图6.2.2 原理图 第二节参考文献 张晓东、吴有仓，电工实用电子制作，国防工业出版社，2005年1月 康华光，电子技术基础，高教出版社，2003年 李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月 王景先，电子设计软件应用，清华大学校内出版社，2003年 姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月 郑家龙、王小海、章安元，集成电子技术基础教程，高等教育出版社2004年7月 实验4 555定时器电路设计 预习内容 阅读《电工电子实验教程》第6.5节中555集成定时器应用的内容。 预习实验的内容，自拟实验步骤和数据表格，完成理论设计，画出原理电路，选择所用元件名称、数量，熟悉元件引脚，手写预习报告。 一、实验目的 1．熟悉集成定时器555的工作原理及应用。 2．熟悉时钟信号产生电路的设计方法。 3．掌握使用定时器555设计多谐振荡器的方法。 二、知识要点 时钟信号在电子电路中有着非常重要的作用，而生成周期时钟信号的方法也有多种。比较常用的方法就是使用555定时器构成多谐振荡器。此电路广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。 555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为7555。555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V~16V 工作，7555可在3~18V工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。 图5-1 555定时器的结构图和引脚分布图 1脚－GND，接地脚； 2脚－Trigger，低电平触发端； 3脚－Output，输出端； 4脚－Reset，复位端，低电平有效； 5脚－Control V oltage，电压控制端； 6脚－Threshold，阈值输入端； 7脚－Discharge，放电端； 8脚－V CC，电源端。 三、实验内容 题目：时钟信号发生电路设计 设计一个电路，能够产生时钟信号，要求信号频率可调，设计范围不小于500Hz~1000Hz， 555定时器的典型应用电路 单稳态触发器 555定时器构成单稳态触发器如图22-2-1所示，该电路的触发信号在2脚输入，R和C是外接定时电路。单稳态电路的工作波形如图22-2-2所示。 在未加入触发信号时，因u i=H，所以u o=L。当加入触发信号时，u i=L，所以u o=H，7脚内部的放电管关断，电源经电阻R向电容C充电，u C按指数规律上升。当u C上升到2V CC/3时，相当输入是高电平，5 55定时器的输出u o=L。同时7脚内部的放电管饱和导通是时，电阻很小，电容C经放电管迅速放电。从加入触发信号开始，到电容上的电压充到2V CC/3为止，单稳态触发器完成了一个工作周期。输出脉冲高电平的宽度称为暂稳态时间，用t W表示。 图22-2-1 单稳态触发器电路图 图22-2-2 单稳态触发器的波形图 暂稳态时间的求取： 暂稳态时间的求取可以通过过渡过程公式，根据图22-2-2可以用电容器C上的电压曲线确定三要素，初始值为u c(0)=0V，无穷大值u c(∞)=V CC，τ=RC，设暂稳态的时间为t w，当t= t w时，u c(t w)=2 V CC/3时。代入过渡过程公式[1-p205] 几点需要注意的问题： 这里有三点需要注意，一是触发输入信号的逻辑电平，在无触发时是高电平，必须大于2 V CC/3，低电平必须小于 V CC/3，否则触发无效。 二是触发信号的低电平宽度要窄，其低电平的宽度应小于单稳暂稳的时间。否则当暂稳时间结束时，触发信号依然存在，输出与输入反相。此时单稳态触发器成为一个反相器。 R的取值不能太小，若R太小，当放电管导通时，灌入放电管的电流太大，会损坏放电管。图22-2-3是555定时器单稳态触发器的示波器波形图，从图中可以看出触发脉冲的低电平和高电平的位置，波形图右侧的一个小箭头为0电位。 图22-2-3 555定时器单稳态触发器的示波器波形图 [动画4-5] 多谐振荡器 555定时器构成多谐振荡器的电路如图22-2-4所示，其工作波形如图22-2-5所示。 与单稳态触发器比较，它是利用电容器的充放电来代替外加触发信号，所以，电容器上的电压信号应该在两个阈值之间按指数规律转换。充电回路是R A、R B和C，此时相当输入是低电平，输出是高电平；当电容器充电达到2 V CC/3时，即输入达到高电平时，电路的状态发生翻转，输出为低电平，电容器开始放电。当电容器放电达到2V CC/3时，电路的状态又开始翻转。如此不断循环。电容器之所以能够放电，是由于有放电端7脚的作用，因7脚的状态与输出端一致，7脚为低电平电容器即放电。 基于555定时器闪光电路设计与制作 我们主张，电子初学者要采用万能板焊接电子制作作品，因为这种电子制作方法，不仅能培养电子爱好者的焊接技术，还能提高他们识别电路图和分析原理图的能力，为日后维修、设计电子产品打下坚实的基础。 本文介绍555定时器的结构、引脚功能以及构成单稳态触发器、多谐振荡器、施密特触发器等电路，进一步掌握集成电路的使用方法，并利用多谐振荡器产生的脉冲信号控制二个发光二极管实现闪光电路。 一、基于555定时器闪光电路功能介绍 每辆车上电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例由16%增至23%以上，目前电子技术的应用几乎已经深入到汽车所有的系统。汽车上的左、右闪光灯就是最普通的电子产品，今天我们就来学习如何使用555定时器设计闪光电路。 本制作套件就是利用555定时器设计的多谐振荡器，进而构成闪光电路，如图1所示。 图1 基于555定时器闪光电路成品图 二、基于555定时器闪光电路原理图 图2 基于555定时器闪光电路原理图 三、基于555定时器闪光电路工作原理 1、可调电阻的特性及用法 可调电阻也叫可变电阻，是电阻的一类，其电阻值的大小可以人为调节，以满足电路的需要。可以逐渐地改变和它串联的用电器中的电流，也可以逐渐地改变和它串联的用电器的电压，还可以起到保护用电器的作用。 图3 可调电阻100K可调范围 电位器是可调电阻的一种,通常是由电阻体与转动或滑动系统组成，即靠一个动触点在电阻体上移动，获得部分电压输出。 电位器的电阻体有两个固定端，通过手动调节转轴或滑柄，改变动触点在电阻体上的位置，则改变了动触点与任一个固定端之间的电阻值，从而改变了电压与电流的大小。 令狐采学创作 555定时器的典型应用电路 令狐采学 单稳态触发器 555定时器构成单稳态触发器如图22-2-1所示，该电路的触发信号在2脚输入，R和C 是外接定时电路。单稳态电路的工作波形如图22-2-2所示。 在未加入触发信号时，因ui=H，所以uo=L。当加入触发信号时，ui=L，所以uo=H，7脚内部的放电管关断，电源经电阻R向电容C充电，uC按指数规律上升。当uC上升到2 VCC/3时，相当输入是高电平，555定时器的输出uo=L。同时7脚内部的放电管饱和导通是时，电阻很小，电容C经放电管迅速放电。从加入触发信号开始，到电容上的电压充到2VCC/3为止，单稳态触发器完成了一个工作周期。输出脉冲高电平的宽度称为暂稳态时间，用tW表示。 图22-2-1 单稳态触发器电路图 图22-2-2 单稳态触发器的波形图 暂稳态时间的求取： 暂稳态时间的求取可以通过过渡过程公式，根据图22-2-2可以用电容器C上的电压曲线确定三要素，初始值为uc(0)=0V，无穷大值uc(∞)=VCC，τ=RC，设暂稳态的时间为t w，当t= tw时，uc(tw)=2 VCC/3时。代入过渡过程公式[1-p205] 几点需要注意的问题： 这里有三点需要注意，一是触发输入信号的逻辑电平，在无触发时是高电平，必须大于 2 VCC/3，低电平必须小于 VCC/3，否则触发无效。 二是触发信号的低电平宽度要窄，其低电平的宽度应小于单稳暂稳的时间。否则当暂稳时间结束时，触发信号依然存在，输出与输入反相。此时单稳态触发器成为一个反相器。 R的取值不能太小，若R太小，当放电管导通时，灌入放电管的电流太大，会损坏放电 管。图22-2-3是555定时器单稳态触发器的示波器波形图，从图中可以看出触发脉冲的低电平和高电平的位置，波形图右侧的一个小箭头为0电位。 图22-2-3 555定时器单稳态触发器的示波器波形图 [动画4-5] 多谐振荡器 555定时器构成多谐振荡器的电路如图22-2-4所示，其工作波形如图22-2-5所示。 与单稳态触发器比较，它是利用电容器的充放电来代替外加触发信号，所以，电容器上的电压信号应该在两个阈值之间按指数规律转换。充电回路是RA、RB和C，此时相当输入是低电平，输出是高电平；当电容器充电达到2 VCC/3时，即输入达到高电平时，电路的状态发生翻转，输出为低电平，电容器开始放电。当电容器放电达到2VCC/3时，电路的状态又开始翻转。如此不断循环。电容器之所以能够放电，是由于有放电端7脚的作用，因7脚的状态与输出端一致，7脚为低电平电容器即放电。 图22-2-4 多谐振荡器电路图图22-2-5 多谐振荡器的波形 震荡周期的确定： 根据uc(t)的波形图可以确定振荡周期，T=T1+T2 先求T1，T1对应充电，时间常数τ1=(RA+RB)C，初始值为uc(0)= VCC/3，无穷大值u c(∞)=VCC，当t= T1时，uc(T1)=2 VCC/3，代入过渡过程公式，可得 T1=ln2(RA+RB)C≈0.7(RA+RB)C 求T2，T2对应放电，时间常数τ2=RBC，初始值为uc(0)=2 VCC/3，无穷大值uc(∞) =0 555定时器的典型应 用电路 555定时器的典型应用电路 单稳态触发器 555定时器构成单稳态触发器如图22-2-1所示，该电路的触发信号在2脚输入，R和C是外接定时电路。单稳态电路的工作波形如图22-2-2所示。 在未加入触发信号时，因u i=H，所以u o=L。当加入触发信号时，u i=L，所以u o=H，7脚内部的放电管关断，电源经电阻R向电容C充电，u C按指数规律上升。当u C上升到2V CC/3时，相当输入是高电平，5 55定时器的输出u o=L。同时7脚内部的放电管饱和导通是时，电阻很小，电容C经放电管迅速放电。从加入触发信号开始，到电容上的电压充到2V CC/3为止，单稳态触发器完成了一个工作周期。输出脉冲高电平的宽度称为暂稳态时间，用t W表示。 图22-2-1 单稳态触发器电路图 图22-2-2 单稳态触发器的波形图 暂稳态时间的求取： 暂稳态时间的求取可以通过过渡过程公式，根据图22-2-2可以用电容器C上的电压曲线确定三要素，初始值为u c(0)=0V，无穷大值u c(∞)=V CC，τ=RC，设暂稳态的时间为t w，当t= t w时，u c(t w)=2 V CC/3时。代入过渡过程公式[1-p205] 几点需要注意的问题： 这里有三点需要注意，一是触发输入信号的逻辑电平，在无触发时是高电平，必须大于2 V CC/3，低电 平必须小于 V CC/3，否则触发无效。 二是触发信号的低电平宽度要窄，其低电平的宽度应小于单稳暂稳的时间。否则当暂稳时间结束时，触发信号依然存在，输出与输入反相。此时单稳态触发器成为一个反相器。 R的取值不能太小，若R太小，当放电管导通时，灌入放电管的电流太大，会损坏放电管。图22-2-3是555定时器单稳态触发器的示波器波形图，从图中可以看出触发脉冲的低电平和高电平的位置，波形图右侧的一个小箭头为0电位。 图22-2-3 555定时器单稳态触发器的示波器波形图 [动画4-5] 多谐振荡器 555定时器构成多谐振荡器的电路如图22-2-4所示，其工作波形如图22-2-5所示。 与单稳态触发器比较，它是利用电容器的充放电来代替外加触发信号，所以，电容器上的电压信号应该在两个阈值之间按指数规律转换。充电回路是R A、R B和C，此时相当输入是低电平，输出是高电平；当电容器充电达到2 V CC/3时，即输入达到高电平时，电路的状态发生翻转，输出为低电平，电容器开始放电。当电容器放电达到2V CC/3时，电路的状态又开始翻转。如此不断循环。电容器之所以能够放电，是由于有放电端7脚的作用，因7脚的状态与输出端一致，7脚为低电平电容器即放电。 图22-2-4 多谐振荡器电路图图22-2-5 多谐振荡器的波形 震荡周期的确定： 根据u c(t)的波形图可以确定振荡周期，T=T1+T2 先求T1，T1对应充电，时间常数τ1=(R A+R B)C，初始值为u c(0)= V CC/3，无穷大值u c(∞)=V CC，当t= T 1时，u c(T1)=2 V CC/3，代入过渡过程公式，可得 T1=ln2(R A+R B)C≈0.7(R A+R B)C 求T2，T2对应放电，时间常数τ2=R B C，初始值为u c(0)=2 V CC/3，无穷大值u c(∞) =0V，当t= T2时，u c(T 2)= V CC/3，代入过渡过程公式，可得T2=ln2R B C≈0.7R B C 振荡周期 T= T1+T2=≈0.693(R A+2R B)C 振荡频率 每辆车上电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例由16%增至23%以上。一些豪华轿车上，使用单片微型计算机的数量已经达到48个，电子产品占到整车成本的50%以上，目前电子技术的应用几乎已经深入到汽车所有的系统。汽车上的左、右闪光灯就是最普通的电子产品，今天我们就来学习如何使用555定时器设计闪光电路。 555定时器可方便地构成单稳态触发器，多谐振荡器，施密特触发器等电路，闪光电路一般是利用多谐振荡器产生的脉冲信号控制而成。 一、电路图如下： 闪光电路原理图1引脚原理图2 分析工作原理的时候，可以对照图1所示，这是一个典型的利用555设计的多谐振荡器，调节可变电阻可以改变输出的振荡信号的频率，信号从3脚输出一个高低电平，控制D1和D2。 当输出高电平的时候，D2亮，D1不亮。当输出低电平的时候，D2不亮，D1亮。总的效果看起来就是闪烁了。 需要制作实物的朋友可以对照图2制作，像这么一个比较简单的电路，可以购买少量的元件，用万能板（洞洞板）焊接而成，当然焊接的时候，需要一定的焊接技术，如果焊接技术不行的朋友，一定要练习焊接技术，我们比较提倡在电子制作过程中采用拖焊技术，具体实物产品，可以参照图3和图4。 二、元件清单如下： 需要制作的朋友，可以到电子市场购买以上元器件，都是非常常用的元器件，容易购买。笔者建议去网上购买，初步估计所有的材料加在一起，价格在5元以内。 三、闪光器实物图 图3 闪光器实物图 图4闪光器背面走线图 在制作的时候，一定要注意555定时器的引脚功能，比如1脚接地，8脚接电源，和普通的DIP集成电路有些不一样，当制作完成的时候，如果LED灯不闪烁，就要检测了，首先检测1脚和8脚电压是否正常，然后再检测4脚电压是否正常，2脚和6脚是否已经连在一起来，如果这些都正常了，故障基本会被排除了。 555定时器的基本应用及使用方法 我们知道，555电路在应用和工作方式上一般可归纳为3类。每类工作方式又有很多个不同的电路。在实际应用中，除了单一品种的电路外，还可组合出很多不同电路，如：多个单稳、多个双稳、单稳和无稳，双稳和无稳的组合等。这样一来，电路变的更加复杂。为了便于我们分析和识别电路，更好的理解555电路，这里我们这里按555电路的结构特点进行分类和归纳，把555电路分为3大类、8种、共18个单元电路。每个电路除画出它的标准图型，指出他们的结构特点或识别方法外，还给出了计算公式和他们的用途。方便大家识别、分析555电路。下面将分别 介绍这3类电路。 单稳类电路 单稳工作方式，它可分为3种。见图示。 第1种（图1）是人工启动单稳，又因为定时电阻定时电容位置不同而分为2个不同的单元，并分别以1.1.1 和1.1.2为代号。他们的输入端的形式，也就是电路的结构特点是： “RT-6.2-CT”和“CT-6.2-RT”。 第2种（图2）是脉冲启动型单稳，也可以分为2个不同的单元。他们的输入特点都是“RT-7.6-CT”，都是从2端输入。1.2.1电路的2端不带任何元件，具有最简单的形式；1.2.2电路则带 有一个RC微分电路。 第3种（图3）是压控振荡器。单稳型压控振荡器电路有很多，都比较复杂。为简单起见，我们只把它分为2个不同单元。不带任何辅助器件的电路为1.3.1；使用晶体管、运放放大器等辅助器件的电路为1.3.2。图中列出了2个常用电路。 双稳类电路 这里我们将对555双稳电路工作方式进行总结、归纳。 555双稳电路可分成2种。 第一种（见图1）是触发电路，有双端输入（2.1.1）和单端输入（2.1.2）2个单元。单端比较器（2.1.2）可以是6端固定，2段输入；也可是2端固定，6端输入。 第2种（见图2）是施密特触发电路，有最简单形式的（2.2.1）和输入端电阻调整偏置或在控制端（5）加控制电压VCT以改变阀值电压的（2.2.2）共2个单元电路。 实验10 555定时器的原理及三种应用电路 「、实验目的 (1) 掌握555定时器的电路结构、工作原理。 (2) 熟悉555定时器的功能及应用。 :■、实验箱一个；双踪示波器一台；稳压电源一台；函数发生器一台。 CB555定时器；100Q ~100k Q电阻；0.01~100卩F电容；1k Q和5k Q电位器; 发光二极管或蜂鸣器。 三、实验内容 (1)按图2-10-3连接施密特触发器电路，分别输入正弦波、锯齿波信号，观察并记录输出输入波形。 1?实验原理 当输入电压《：：」V cc时，=V TR：：：'CC V。为高电平 3 3 1 2 当-V cc : V i:-时，乂保持高电平。 3 3 2 2 当V i ?—V CC,V TH -V TR -V cc 时，V o 为低电平。 3 3 1 2 V由大变小时，即-v cc : V :-时，V)保持低电平。 3 3 一旦V「：-V cc,则V o又回到高电平。 3 2?仿真电路如图: 3?实验结果： 输入正弦波: 输入锯齿波: (2)设计一个驱动发光二极管的定时器电路，要求每接收到负脉冲时，发光管持续点亮秒后熄灭。 2 1?实验原理： 由555定时器构成单稳态触发器，由单稳态触发器的功能可知，当输入为一个负脉冲 时，可以输出一个单稳态脉宽T W,且T W=1.1RC。所以想要使发光二极管接收到负脉冲时, 持续点亮2S，即要使T W=2S所以，需选定合适的R、C值。选定R、C时，先选定C的值 为100uF,然后确定R的值为18.2k Q。 2.仿真电路如图： 波形图为： 若是1秒或者是5秒。只需改变R 与C 的大小，使得脉冲宽度 T=1.1RC 分别为1或是5 即可。1 秒时： C=1OOuF, R=9.1k Q 5 秒时：C=1OOuF , R=45.5k Q 。 (3) 按图 2-10-7连接电路，取 R 仁1k Q , R2=10k Q ,C 仁0.1卩F,C2=0.01卩F ,观察、记录 V Cr 、V O 的同步波形，测出 V 。的周期并与估算值进行比较。改变参数 R1=15k Q , R2=10k Q ,C1=0.033卩F,C2=0.1卩F ,用示波器观察并测量输出端波形的频率。 经与理论估算值比较， 算出频率的相对误差值。 1?实验原理 555定时器构成多谐振荡器。 1 当加电后，V cc 通过R |,R 2 对R 充电，充电开始时V Cr =V TH =V TR ￡-V cc ,所以 V O =1。 3 1 2 当V Cr 上升到-V cc 内容摘要 在日常的生产与生活中，温度是一个非常重要的过程变量，因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形、结晶以及空气流动等物理和化学过程。所以人们需要用到良好的温度检测及控制装置系统来解决这些问题。本文介绍了采用A/D转换、555定时器、AT89C51芯片以及DS1620温度传感器等组成的温度控制系统的设计方法和工作原理。能够通过传感器对温度的感应自动调节加热功率的大小，并且在解决温度检测的基础上，通过555定时器完成对温度的特殊控制。 本设计应用性比较强，设计系统可以作为温度监控系统，如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统等等。课题主要任务是完成环境温度检测，利用单片机实现温度调节并通过计算机实施温度监控。设计后的系统具有操作方便，控制灵活等优点。 本设计系统包括温度传感器，A/D转换模块，温度传感器模块，和555定时器，AT89C51芯片等。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是以555定时器进行温度监控，完成了课题所有要求。 索引关键词：自动控制系统温度传感器 MCS-51 555定时器 目录 第一章绪论 (1) 1.1研究温度控制系统的意义 (1) 1.2 温度控制系统中传感器 (1) 1.3 温度控制系统设计要点 (1) 1.4 温度控制系统设计内容 (1) 第二章硬件系统的构成 (2) 2.1 AT89C51概况 (2) 2.2功能特性概述 (2) 2.3引角功能说明 (2) 2.4时钟振荡器 (4) 2.5空闲节电模式 (4) 2.6掉电模式 (4) 2.7传感器概述 (4) 第三章数字温度测控芯片DS1620的应用 (4) 3.1 概述 (4) 3.2 引脚功能说明 (5) 3.3 操作和控制 (6) 3.4 DS1620有两种操作模式 (6) 3.5 555定时器概述 (8) 3.6 电路图 (10) 后记 (11) 参考文献 (12) 555定时器的原理及三种应用电路 实验10 555定时器的原理及三种应用电路 一、实验目的 （1）掌握555定时器的电路结构、工作原理。 （2）熟悉555定时器的功能及应用。 二、实验箱一个；双踪示波器一台；稳压电源一台；函数发生器一台。 CB555定时器；100Ω~100k Ω电阻；0.01~100μF 电容；1k Ω和5k Ω电位器； 发光二极管或蜂鸣器。 三、实验内容 （1）按图2-10-3连接施密特触发器电路，分别输入正弦波、锯齿波信号，观察并记录输出输入波形。 1.实验原理 11,33 1233 22,33 1233 2,3 i CC TH TR CC o CC i o i CC TH TR CC o i CC i o i CC o V V V V V V V V V V V V V V V V V V V <=<<<>=><<<当输入电压时，V 为高电平。当时，V 保持高电平。当时，为低电平。由大变小时，即时，V 保持低电平。一旦则又回到高电平。 2.仿真电路如图： 3.实验结果： 输入正弦波： 输入锯齿波： （2）设计一个驱动发光二极管的定时器电路，要求每接收到负脉冲时，发光管持续点亮2秒后熄灭。 1.实验原理： 由555定时器构成单稳态触发器，由单稳态触发器的功能可知，当输入为一个负脉冲时，可以输出一个单稳态脉宽W T ,且W T =1.1RC 。所以想要使发光二极管接收到负脉冲时，持续点亮2S ，即要使W T =2S 。所以，需选定合适的R 、C 值。选定R 、C 时，先选定C 的值为100uF,然后确定R 的值为18.2k Ω。 2.仿真电路如图： 毕业论文 论文题目 555定时器及其基本应用 系别物电系 专业物理教育 班级 10级物理教育班 学号 131009008 姓名蒲永峰 指导教师袁乐民 二Ｏ一二年十二月十日 555定时器及基本应用 摘要：555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。555定时器的电源电压范围宽，可在5~16V工作，最大负载电流可达200mA，7555可在3~18V工作，最大负载电流可达4mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。 关键词：555定时器，施密特触发器，多谐振荡器，单稳态触发器 引言：随着电子技术的发展，尤其是消费类电子的日益普及，555定时器的使用量也在飞速增长。在购买和使用555定时器时，人们对555定时器的性能要求也逐渐提高。555定时器最重要的两个性能为电池的容量和电池的内阻，电池容量与电池内阻存在密切的关系。一般而言, 电池的容量越大, 内阻就越小。电池内阻的大小及其变化可反应电池内部的变化。电池内阻大，电池放电电压平台低，电池输出功率小，电池充电时电压高，高倍率快速充电时，电池会产生大量的热，使充电效率降低，降低电池性能。可见电池内阻的大小是衡量电池性能好坏的重要指标, 准确测量电池内阻具有重要意义。目前,测量电池内阻的方法主要有加载降压法、短路电流法、电桥法、交流电流法、双量程测量法、电位差计法等。这些方法各有利弊, 普遍问题是测量步骤较繁琐, 有些测量方法存在着不可忽视的测量误差, 甚至某些测量方法(因电池放电时间过长等)对电池的寿命有一定影响。本文将以论证的方式介绍一种较容易、准确测量电池内阻和电池容量的方法。 一、 555定时器简介 555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现 多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作 为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定 时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图 2.9.1 和图 2.9.2 所示。它内 课程设计说明书 名称555定时器声光报警电路 2011年12月12日至2011年12月16日共1 周 院系 班级 姓名 系主任 教研室主任 指导教师 目录 第一章绪论 (2) 第二章主要元器件原理及相关计算 (3) 2.1 测量值 (3) 2.2.主要元器件介绍 (3) 2.2.1 555定时器 (3) 2.2.2 555定时器的电路结构及其功能 (4) 2.2.3 555定时器的应用分类 (5) 2.3电位器 (5) 2.3.1电位器的作用及特点 (5) 2.4蜂鸣器 (6) 2.4.1蜂鸣器的结构原理 (6) 2.5 发光二极管 (6) 2.6 相关性能指标计算 (7) 第三章 555定时器声光报警电路设计 (8) 3.1 硬件组成 (8) 3.2 电路原理图 (8) 3.3 印刷板电路图 (8) 3.4 555定时器声光报警电路原理 (9) 3.5 性能指标要求 (9) 第四章焊接及调试过程和注意点 (10) 4.1安装及焊接步骤 (10) 4.1.1查找资料 (10) 4.1.2焊接 (10) 4.2调试及调试的波形 (11) 4.2.1焊接好后的成品图 (11) 4.2.2实验波形 (12) 第五章心得体会 (13) 参考文献 (13) 第一章绪论 555定时器是一种结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多功能电路。只要外部配接少数几个阻容元件便可组成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器等电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555定时器是美国Signetics公司1972年研制的用于取代机械式定时器的中规模集成电路，因输入端设计有三个5kΩ的电阻而得名555定时器的电压范围宽，双极型555定时器为5~16 V，CMOS 555定时器为3~18 V。可提供与TTL及CMOS数字电路兼容的接口电平。555定时器还可以输出一定的功率，可驱动微电机、指示灯、扬声器等。它在脉冲波形的产生与变换、仪器与仪表、测量与控制、家用电器与电子玩具等领域都用着广泛的应用。 TTL单定时器型号的最后3位数为555，双定时器的为556；CMOS但定时器的最后4位数为7555，双定时器的为7556.它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。 555定时器可以说是模拟电路与数字电路结合的典范。 555定时器声光报警电路是一种防盗装置，在有情况时它通过指示灯闪光和蜂鸣器鸣叫，同时报警的一种装置。 555定时器声光报警电路是利用两个555定时器组成的振荡电路，实现异步工作，使两个振荡器间隙振荡，这样蜂鸣器就会发出间隙的声响，发光二极管闪烁。 13.1 555定时器的结构和工作原理本节重点: (1)脉冲的基本知识 (2)555电路的组成结构和工作原理 (3)555芯片引脚图 (4)555电路功能表 (5)555电路的典型应用 本节难点: (1)555的内部电路组成和工作原理 (2)555电路的典型应用 引入: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数码为555，CMOS型产品型号最后数码为7555。 一、555电路的结构组成和工作原理 (1)电路组成及其引脚 (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 Ω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Vcc 32和Vcc 3 1 。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Vcc 3 2 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Vcc 3 1 时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电， 开关管截止。 D R 是复位端，当其为0时，555输出低电平。平时该端开路或接Vcc 。 Vco 是控制电压端（5脚），平时输出Vcc 3 2 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0.01F μ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. (3)555电路的引脚功能 二、555电路的应用 （1）用555电路构成施密特触发器 555定时器及基本应 用 毕业论文 论文题目 555定时器及其基本应用 系别物电系 专业物理教育 班级 08级物理教育班 学号 130809066 姓名李小沙 指导教师袁乐民 二Ｏ一一年五月一日 555定时器及基本应用 摘要：555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。555定时器的电源电压范围宽，可在5~16V工作，最大负载电流可达200mA，7555可在3~18V工作，最大负载电流可达4mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。 关键词：555定时器，施密特触发器，多谐振荡器，单稳态触发器引言：随着电子技术的发展，尤其是消费类电子的日益普及，555定时器的使用量也在飞速增长。在购买和使用555定时器时，人们对555定时器的性能要求也逐渐提高。555定时器最重要的两个性能为电池的容量和电池的内阻，电池容量与电池内阻存在密切的关系。一般而言, 电池的容量越大, 内阻就越小。电池内阻的大小及其变化可反应电池内部的变化。电池内阻大，电池放电电压平台低，电池输出功率小，电池充电时电压高，高倍率快速充电时，电池会产生大量的热，使充电效率降低，降低电池性能。可见电池内阻的大小是衡量电池性能好坏的重要指标, 准确测量电池内阻具有重要意义。目前,测量电池内阻的方法主要有加载降压法、短路电流法、电桥法、交流电流法、双量程测量法、电位差计法等。这些方法各有利弊, 普遍问题是测量步骤较繁琐, 有些测量方法存在着不可忽视的测量误差, 甚至某些测量方法(因电池放电时间过长等)对电池的寿命有一定影响。本文将以论证的方式介绍一种较容易、准确测量电池内阻和电池容量的方法。 一、 555定时器简介 目录 摘要 (2) 1. Multisim软件的简介 (4) 2. 系统设计总体方案 (5) 2.1 设计基本思路 (5) 2.2 设计总流程图 (6) 3. 555定时器，CD4518和CD4011介绍 (7) 3.1 555定时器 (7) 3.2 CD4518 (10) 3.3 CD4011引脚图 (12) 4. 数字逻辑控制，脉冲信号产生，计数器计数和数码管显示模块电路图 (14) 4.1 数字逻辑控制模块 (14) 4.1.1 数字逻辑控制模块电路图 (14) 4.1.2 数字逻辑控制模块原理 (14) 4.2 脉冲信号产生模块 (15) 4.2.1 脉冲信号产生模块电路图 (15) 4.2.2 冲信号产生模块原理 (16) 4.3 计数器计数模块 (17) 4.3.1 计数器计数电路图 (17) 4.3.2 计数器计数模块原理 (18) 4.4 显示器模块 (18) 5. 电路的总体设计与调试 (19) 5.1 总体电路原理图 (19) 5.2 总电路工作原理 (19) 6. 课程设计收获与体会 (20) 7. 参考文献 (21) 摘要 本次课程设计利用555定时器以及数字逻辑芯片和数码管实现数字电子计时器功能，计时器显示0~99计数，在实际生活中应用很广。根据日常生活中观察，数字式计时器设计成型后供扩展的方面很多，例如自动报警、按时自动打铃等。因此，与机械式时钟相比具有更高的可视性和精确性，而且无机械装置，具有更长的使用寿命，所以研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实和实际的意义。目前，数字计数器的功能越来越强，并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。但从知识储备的角度考虑，本设计是以中小规模集成电路设计数字钟的一种方法。数字计数器包括组合逻辑电路和时序电路。 555定时器声光报警电路 学院名称计算机科学学院 专业计算机科学与技术 班级 2012级计算机科学与技术本科班 甘肃政法学院 2013年12 月3日 目录 绪论 (1) 第1章原理分析 (2) 1.1 原理图 (2) 1.2 能指标要求 (2) 1.3 电路整体分析 (2) 1.4 多谐振荡器电路 (3) 1.4.1电路构成 (3) 1.4.2 电路的工作原理 (3) 第2章器件说明与分析 (4) 2.1 555定时器 (4) 2.1.1结构图和管脚排列图 (4) 2.1.2组成 (5) 2.1.3 各个引脚功能 (6) 2.1.4逻辑功能 (6) 2.2 电位器 (7) 2.3 发光二极管 (7) 2.4 蜂鸣器 (7) 第3章焊接及成果 (8) 3.1 安装及焊接步骤 (8) 3.2 调试 (8) 3.3 焊接注意点 (9) 第4章实验总结......................................................................................... 错误！未定义书签。附录 .. (9) 参考文献......................................................................................................... 错误！未定义书签。 绪论 555定时器是美国Signetics公司1972年研制的用于取代机械式定时器的中规模集成电路，因输入端设计有三个5kΩ的电阻而得名。此电路后来竟风靡世界。目前，流行的产品主要有4个：BJT两个：555，556（含有两个555）；CMOS两个：7555，7556（含有两个7555）。555定时器可以说是模拟电路与数字电路结合的典范。 555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。 555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。 555定时器声光报警电路是一种防盗装置，在有情况时它通过指示灯闪光和蜂鸣器鸣叫，同时报警的一种装置。 555定时器声光报警电路是利用两个555定时器组成的振荡电路，实现同步工作，使两个振荡器同步振荡，这样蜂鸣器就会发出间隙的声响，发光二极管同时闪烁。 555定时器内部框图及电路工作原理 本文介绍555定时器内部框图及电路工作原理： 555定时器内部框图 555集成时基电路称为集成定时器，是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，其应用十分广泛。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器，因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。它的内部电压标准使用了三个5K的电阻，故取名555电路。其电路类型有双极型和CMOS型两大类，两者的工作原理和结构相似。几乎所有的双极型产品型号最后的三位数码都是555或556；所有的CMOS产品型号最后四位数码都是7555或7556，两者的逻辑功能和引脚排列完全相同，易于互换。555和7555是单定时器，556和7556是双定时器。双极型的电压是+5V~+15V，输出的最大电流可达200mA，CMOS型的电源电压是+3V~+18V。 图8-1 555定时器内部框图 555电路的工作原理 555电路的内部电路方框图如图8-1所示。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5KΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器A1同相比较端和低电平比较器A2的反相输入端的 参考电平为和。A1和A2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输出低电平。平时该端开路或接VCC。 Vc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0.01uf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。 555定时器的典型应用 （1）构成单稳态触发器 图8-2 555构成单稳态触发器 上图8-2为由555定时器和外接定时元件R、C构成的单稳态触发器。D为钳位二极管，稳态时555电路输入端处于电源电平，内部放电开关管T导通，输出端Vo输出低电平，当有一个外部负脉冲触发信号加到Vi端。并使2端电位瞬时 低于，低电平比较器动作，单稳态电路即开始一个稳态过程，电容C开始 充电，Vc按指数规律增长。当Vc充电到时，高电平比较器动作，比较器 A1翻转，输出Vo从高电平返回低电平，放电开关管T重新导通，电容C上的电荷很快经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳定，为下个触发脉冲的来到作好准备。波形图见图8-3。 电子电路CAD课程设计 学生姓名：学号： 学校： 专业年级： 题目：基于555定时器的电子琴设计指导老师： 2011年12月24日 1 设计要求与任务 （1）学习调试电子电路的方法，提高实际动手能力； （2）了解由555定时器构成简易电子琴的电路及原理。 2 设计方案 本实验采用两个555集成定时器组成简易电子琴。整个电路由主振荡器，颤音振荡器，扬声器和琴键按钮等部分组成。 主振荡器由555定时器，七个琴键按钮S1~S7，外接电容C1、C2，外接电阻R8以及R1~R7等元件组成，颤音振荡器由555定时器，电容C5及R9、R10等元件组成，颤音振荡器振荡频率较低为64Hz，若将其输出电压U连接到主振荡器555定时器复位端4，则主振荡器输出端出现颤音。 按图接线后闭合不同开关即可令喇叭发出不同频率的声响，从而模拟出电子琴的工作。 3 实验器材 555定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积很小，使用起来方便。只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以构成史密特触发器、单稳态触发器及自激多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。它在波形的产生与变换、测量与控制、定时电路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用。 4 系统设计 4.1 总体框图 该电路包括按钮开关，定值电阻，555振荡器和扬声器三部分组成。 （1）输入端：由八个按钮开关与各自的定值电阻串联在并联组成输入端；（2）频率产生端：根据定值电阻的不同输入，由555产生不同的信号频率；（3）扬声器端口：接受信号频率发出特定的频率。 4.2 开关输入端 逻辑功能：八个开关与经计算出来的固定电阻串联后再其并联，给555震荡器产生不同的信号，从而产生不同的频率。 试验十 555定时器的原理及三种应用 实验内容 1.连接施密特触发器电路，分别输入正弦波、锯齿波信号，观察并 记录输入输出波形。 电路如下图： 输入正弦波时的波形： 输入三角波时的波形： 2.设计一个驱动发光二级管的定时器电路，要求每接收到负脉冲时， 发光管持续点亮二秒后熄灭。 由电路要求知要用单稳态触发器电路，脉冲宽度为Tw=1.1RC，选取R=2KΩ，C=1.1μF，电路如下所示： 波形图如下： 3.连接多放谐振荡电路电路，取R1=1KΩ，R2=10KΩ，C1=0.1μF， C2=0.2μF观察、记录VCr、Vo的同步波形，测出Vo的周期并与估算值进行比较。改变参数R1=15KΩ，R2=5KΩ，C1=0.033μF，C2=0.1μF用示波器观察并测量输出波形的频率。与理论值比较，算出频率的相对误差值。 电路如图所示： R1=1KΩ，R2=10KΩ，C1=0.1μF，C2=0.2μF时的波形图： 实验模拟结果：Vo周期To=1.5ms，VCr周期Tc=1.5ms,F=1/T=0.67KHz 理论计算值为：T=0.7*（R1+2R2）*C1=1.47ms,频率f=1/T=0.68KHz 频率的相对误差为：?F-f?/f=1.47% R1=15KΩ，R2=5KΩ，C1=0.033μF，C2=0.1μF时的波形图： 实验模拟结果：Vo周期To=0.6ms期Tc=0.6ms,频率F=1/T=1.67KHz 理论计算值为：T=0.7*（R1+2R2）*C1=0.5775频率f=1/T=1.73KHz 频率的相对误差为：?F-f?/f=3.47% 4.用NE556时基电路功能实现救护车警铃电路，用555的两个时基 电路构成低频对高频调制的救护车警铃电路。实验4指导书 555定时器电路设计
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