实验九_555集成定时器应用研究24页PPT

可见，通过改变电阻RA，RB和电容C的参数，即可改变振荡信号频率。振荡信号的 占空比由RA，RB的参数决定，但无法小于50%。要使多谐振荡器的占空比在50%以下的 范围可调，必须使电容的充、放回路互相独立。可以在图5-4-4所示电路上增加一个电 位器和两个二极管实现，如图5-4-5所示。
三 实验参考电路
六 实验注意事项
在实验过程中，不能在电源接通情况下连接导线和拆 装集成芯片及元器件。 只有切断电源，才能用万用表测量电阻R值。
七 实验设备与器材
(1) 数字逻辑实验箱 (2) 双踪示波器 (3) 信号发生器 (4) 万用电表 (5) 集成芯片555 (6) 电位器（100KΩ ） (7) 电阻（10 kΩ ） (8) 电容（10µ F、0.1µ F、0.033µ F 1台 1台 1台 1台 1片 1只 2只 各1只
表5-4-1
参数
555定时器构成多谐振荡器的信号测试
测量值 理论值
R
C
T
T
3kΩ
0.1µ F
15kΩ
0.1µ F
3kΩ
0.033µ F
(3) 占空比可调脉冲信号发生器 按图5-4-4连接电路，其中R1=R2=10kΩ ，Rw=100 kΩ 。改变电位器Rw值，组成一个占空比为50％的脉冲信 号发生器，用示波器记录输出端 Uo 波形。切断电源后 用万用表测电阻RA和RB的阻值。
画出实验电路图、简要叙述电路工作原理。 记录实验结果，绘制实验波形，与理论值 进行比较。 对测量的数据进行讨论和误差分析。
图5-4-1 555定时器内部结构图及引脚排列图
图5-4-1 555定时器内部结构图及引脚排列图
R 3 2 D
1 2
555定时器主要由两个电压比较器 (C1和C2)，一个基 本RS触发器，一个泄放三极管 TD和三个5kΩ 电阻构成 的分压器组成。与非门G1和G2构成基本RS触发器，输 入为复位端，低电平有效。比较器C1 和C2 的输出 Uc1 、 Uc2为RS触发器的触发信号。若比较器C1（C2 ）“+”输 入端的电位低于“ -” 输入端电位，即 U＋ ＜ U － ，则输 出 UC 为低电平 (UC = 0) ，反之输出 UC 为高电平 (UC = 1)。比较器 C1 的参考电压 U1＋（ VREF1 ） =Vcc，比较器 C2 的参考电压 U2-(VREF2)=VCC 。如果 U1 ＋ （ VREF1 ）的外接 端 CO 接 固 定 电 压 UCO ， 则 U1 ＋ （ VREF1 ） =UCO, U2(VREF2)= UCO 。泄放三极管 TD 为外接电容提供充、放 电回路。反相器 G3 为输出缓冲反相器，起整形和提高 带负载能力的作用。

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+U DD 8
RD
4
1
1 5kΩ
U+
∞ +
U-
A1 + －
RQ
0
Q
1
1
5kΩ U+ U-
5KΩ 1 U SS
∞
+ A2 + －
SQ
放电 7 DIS
T
导通
0
3 OUT
555定时器的工作原理
讨论当低高触发端输入电压小低于阈值电压时、的低情触况发端输入电压 大于阈值电压时的情况：
2 3
U
DD
TH
6
5 C-U
发脉冲时，单稳态触发器将从稳态变为暂稳态，暂稳态在保持 一定时间后，能够自动返回到稳定状态。
必须注意：触发脉冲必须是窄脉冲。
触摸式防盗报警器 链接原文 触摸式防盗报警器.doc
单稳态电路（触摸、定时、延时开关）
1 仿真演示 2 同学实训
J1 Key = Space

脉冲前，电路处于稳定状态；在触发脉冲作用下， 电路由稳定状态翻转为暂稳定状态，停留一段时 间后，电路又自动返回稳定状态。
暂稳定状态的长短，取决于电路的参数，与 触发脉冲无关。
单稳态触发器一般用做定时、整形及延时。
9
由555定时器组成的单稳态触发器
+UCC
接通电源
UCC 8
R1
5K
5 6
VA
+C1+ 01
15
uo
S
C
若S未按下, 则 ui = 1 若S按下, 则 ui = 0
t tp
16
17
ui 1 uc
>2/3 UCC
5K
2 VB
7 5K
T
导通 (地1)
+C2+ 1
4 (复位端)
稳定状态
1 RD Q
SD Q 0
3uO
Q=0
10
由555定时器组成的单稳态触发器
+UCC
UCC 8
4 (复位端)
R1
5K
5
6 VA
ui 0 uc
< 1/3 UCC
5K
2 VB
7 5K
T
截止 (地)1
+C1+ 1 +C2+ 01
第555定时器及其应用
1
UCC 8
电压
控制端 5 高电平 6
触发端
低电平2
触发端
5k VA
5k VB
+C1+ + C2+
5k
放电端 7 放电管
T
调转
1 分压器
地
比较器
4 复位端

8
（3） 基本RS触发器 其置0和置1端为低电平有效触发。 R是低电平有效的复位输入端。 正常工作时，必须使R处于高电平。
13.11.2020
9
（4） 放电管T T是集电极开路的三极管。相当于一个受控电子开 关。 输出为0时，T导通，输出为1时，T截止。
13.11.2020
10
（5）缓冲器
缓冲器由G3和G4构成，用于提高电路的负载能 力。
13.11.2020
2
各公司生产的555定时器的逻辑功能与外引线 排列都完全相同。
单555型号的最后几位数码 双555型号的最后几位数码
优点 电源电压工作范围
负载电流
双极型产品
CMOS产品
555
7555
556
7556
驱动能力较大 低功耗、高输入阻抗
5~16V 可达200mA
3~18V 可达4mA
13.11.2020
13.11.2020
15
6.1.3 用555定时器组成的施密特触发器
1. 构成施密特触发器
思考：施密特触发器的特点？ 回差特性：上升过程和下降过程有不同的转 换电平UT＋和UT－。
如何与555定时器发生联系？
内部比较器有两个不同的基准电压UR1和UR2。
13.11.2020
16
1. 构成施密特触发器
C1和C2。当U＋＞U－时， UC输出高电平，反之 则输出低电平。
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6
CO为控制电压输入端。
当CO悬空时，UR1＝2/3VCC，UR2＝1/3VCC。 当CO＝UCO时，UR1＝UCO，UR2＝1/2UCO
13.11.2020
7ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ

11
1. 555电路的工作原理
2Vcc/3
电源端 VCC
复位端 Reset
⑧
④
5k
阈值端
⑥
Threshold
控制电压端 ⑤
- A1 R +
G1
Control Voltage
5k
Vcc/3arge
②
- A2 S
+
⑦ 5k
T
① 地
GND
G2 100
Q Q③
输出端 Output
二、发挥部分：
1. 控制器（允许采用多片）可以对红、绿、黄三种灯
进行控制，要求在绿灯切换到红灯过程中增加黄灯
提示，时间为1s，红灯和绿灯的时间在1~10s内可
以单独调节。 ；
2. 绿灯时间到最后2s时开始闪烁，闪烁频率为2次/秒；
3. 其它。
29
12
555的逻辑功能表
阈值端 触发端 复位端
×
×
0
> 2VCC /3 > VCC/3
1
< 2VCC /3 > VCC/3
1
<2VCC /3 < VCC/3
1
输出端 0 0
保持 1
放电端 导通 导通 保持 截止
13
555的内部电路
14
2. 555电路的外部特性
管脚排列：
15
类型
双极型：（555，如LM555、NE555等） （Vcc=+5~+15V）
时基555集成电路原理与应用
电子科技大学 大学生科技创新中心
陈祝明 （zmchen@）
1
讲授内容
数字逻辑的基本概念 集成运算放大器的典型应用 555定时器的工作原理 555定时器的应用

故名单稳态触发器。 单稳态触发器的特点：
（1）有稳态和暂稳态两种状态； （2）平时处于稳态，在外部触发脉冲作用下，由稳态进入
暂稳态； （3）暂稳态维持一定时间后自动回到稳态。
单稳态触发器的分类
单稳态触发器主要有以下三类：
（1）微分型单稳态触发器 （2）积分型单稳态触发器 （3）集成单稳态触发器
微分型单稳态触发器
（4）当vI由高变低时，vI ’ 也由高变低。当vI’ ≤1/2VDD 时，电路又将发生转换。此时对应的vI称为VT－。
R2
G1
G2
↓ vI
R1
vI’ 1 vO1
↓
0 →1
1
vO 1→0
V－ T
=1/2VDD
VT
R2
R1 vI’
1 / 2VDD
VDD
vI’
(VDD VT- ) R1 R2
R1
VT-
电路结构（教材P142）
门电路+RC微分电路→微分型单稳态触发器
触发脉冲
vI
RC微
VDD
分电路
R
≥1
C
1
vO1
vI2
vO
G1
G2
G1、G2为CMOS或非门，vO1、vO分别为G1、G2的输出 ，vI2为G2输入。
微分型单稳态触发器
工作原理分析 1.单稳态触发器的稳态
稳态时，无触发脉冲输入，vI 为低电平，C 没有充放电 ，相当于断开。
T f=1/T 频率
Tw 脉冲宽度 q=TW/T 占空比
概述
二、微分电路（高通滤波电路）
vI
+
+
C
vI
R vO
0
vO

24
单稳态电路（触摸、定时、延时开关）
1 仿真演示 2 同学实训
J1 Key = Space
5V Vs
1
20k R
3
VCC
4
RST
OUT
2
DIS
THR
TRI
CON
8
GND
10uF-POL 10nF
C
Cf
0
555_VIRTUAL Timer
实训时，R为100K，C为47μ。
ppt课件
25
判断555输出
R3 5.1k
U2
8
4 RST VCC
7 DIS 6 THR 2 TRI
OUT 3
5 CON
C5
GND
1
10nF
LM555CN
C1 100uF
U3
SONALERT 200 Hz
实训
ppt课件
15
课3
知道555定时器的 三种基本应用方式
ppt课件
16
学习1：用555定时器组成的多谐振荡器
无稳态触发器：
6 复位端TH 2 置位端TR’
U6
U
H
(
2 3
VDD
)
555
1 U2 UL (3VDD )
3 输出端Q
TH
TR
RD
OUT
DIS
×
×
0
0
导通
>2UDD/3
>UDD/3
1
<2UDD/3
>UDD/3
0 不变
导通 不变
<2UDD/3
Байду номын сангаас
< UDD/3

触发信号时，uI = UIH (应 > 1/3 VCC)。
接通电源后 VCC 经 R 向 C 充电， 使 uC 上升。
当 uC ≥ 2/3 VCC 时，满足
VCC
t
TR = uI > 1/3 VCC，TH = uI ≥ 2/3 VCC,因 此 uO 为低电平，V 导通，电容 C 经放 电管 V 迅速放电完毕，uC 0 V。
这时TR = UIH > 1/3 VCC， t TH = uC 0 < 2/3 VCC，uO 保持
低电平不变。因此，稳态时
uC 0 V，uO 为低电平。 t
2. 触发进入暂稳态
当输入 uI 由高电平跃变为低电 平(应< 1/3 VCC)时，使 TR = UIL<1/3 VCC 而TH = uC 0 V < 2/3 VCC，因 此 uO 跃变为高电平，进入暂稳态， 这时放电管 V截止，VCC 又经 R 向 C 充电，uC 上升。
实用中，常选用集成单稳态触发器或采用 555 定时器构成单稳态触发器。
多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。 暂稳态间的相互转换完全靠电路本身电容的充 电和放电自动完成。因此，多谐振荡器接通电 源后就能输出周期性的矩形脉冲。改变 R、C 定时元件数值的大小，可调节振荡频率。
在振荡频率稳定度要求很高的情况下， 可采用石英晶体振荡器。
单稳态触发器有一个稳定状态和一个暂稳态。 其输出脉冲的宽度只取决于电路本身 R、C 定 时元件的数值，与输入信号没有关系。输入信 号只起到触发电路进入暂稳态的作用。改变 R、 C 定时元件的数值可调节输出脉冲的宽度。
单稳态触发器可将输入的触发脉冲变换为 宽度和幅度都符合要求的矩形脉冲，因此，常 用于脉冲的定时、整形和展宽等。

二六搭一
Vcc
接输入信号
84
vI
6 2
3 vO
15
习题3：P203
5脚：工作中不使用UCO，通过一
个0.01μF的电容接地(交流接地）， 以旁路高频干扰。
此时U1=2/3Vcc, U2=1/3Vcc
4脚：接高电平，使清零端无效
§6.2.3 555构成施密特触发器--仿真
VCC 8
U2
A
4R
Q3
B
DC 7
脉冲宽度 tW
占空比：
q tW / T
脉冲幅度Vm
脉冲周期T
时钟脉冲信号获取
时钟脉冲信 号的获取方 法有两种：
脉冲产生电路:
产生:不用信号源，加上电源自激 振荡，直接产生波形。
整形:输入信号源，对已有波 形进行整形.
多谐振荡器
脉冲整形（变换）电路:施密特触发器、 单稳态触发器
集成555定时器
555定时器是一种多用途的数字－模拟混合 集成电路。该电路功能灵活、适用范围广，只 要在其外部配接少量阻容元件就可构成单稳态 触发器、多谐振荡器或施密特触发器。因而可 应用于定时、测量、控制、报警等方面。
以旁路高频干扰。
此时，U1=2/3Vcc, U2=1/3Vcc
R1、R2、C为外接定时元件
2脚、6脚：接电容，使两比较器输 入电压都为电容上的电压VC。
7脚：接两电阻之间，使放电电阻
为R2，与充电电阻不同。
§6.1.2 555构成多谐振荡器—分析
充电回路
§10.5.4 555定时器接成多谐振荡器
第一暂稳态
放电回路
第二暂稳态
T- T+ T-
充电时振间荡：周T1 期 (：R1T=R02.7)C(Rln1+VV2CCRCC 2)CUU