基于555芯片的简易报警电路

555定时电路内部结构分析及应用

1 绪言

555定时器是电子工程领域中广泛使用的一种中规模集成电路，它将模拟与逻辑功能巧妙地组合在一起，具有结构简单、使用电压范围宽、工作速度快、定时精度高、驱动能力强等优点。555定时器配以外部元件，可以构成多种实际应用电路。广泛应用于产生多种波形的脉冲振荡器、检测电路、自动控制电路、家用电器以及通信产品等电子设备中。

2 555定时器功能及结构分析

2.1 555定时器的分类及管脚作用

555定时器又称时基电路。555定时器按照内部元件分有双极型（又称TTL型）和单极型两种。双极型内部采用的是晶体管；单极型内部采用的则是场效应管，常见的555时基集成电路为塑料双列直插式封装（见图2-1），正面印有555字样，左下角为脚①，管脚号按逆时针方向排列。

2-1 555时基集成电路各管脚排布

555时基集成电路各管脚的作用：脚①是公共地端为负极；脚②为低触发端TR，低于1／3电源电压以下时即导通；脚③是输出端V，电流可达2000mA;脚④是强制复位端MR，不用可与电源正极相连或悬空;脚⑤是用来调节比较器的基准电压，简称控制端VC，不用时可悬空，或通过0.01μF电容器接地;脚⑥为高触发端TH，也称阈值端，高于2/3电源电压发上时即截止;脚⑦是放电端DIS;脚⑧是电源正极VC。

2.2 555定时器的电路组成

图2-2为555芯片的内部等效电路

U21k

U31k U41k

CCOMPARATOR_VIRTUALDCOMPARATOR_VIRTUALU9A74LS00DBU8A74LS10DAVT1BJT_NPN_VIRTUALR610048562713AQQSR96543110112121378

2-2 555定时器电路组成

5G555定时器内部电路如图所示， 一般由分压器、比较器、触发器和开关。及输出等四部分组成，这里我们主要介绍RS触发器和电压比较器。

2.2.1基本RS触发器原理

555延时电路

概述

555延时电路是一种常用的定时和延时控制电路，它由一颗双稳态多谐振荡器芯片555和外部电路组成。本文将介绍555延时电路的原理、工作方式和应用场景。

原理

555延时电路的核心是一颗555芯片，它由电压比较器、触发器、RS触发锁存器和双稳态多谐振荡器组成。555芯片具有两个电平稳定状态：低电平稳定和高电平稳定。通过控制外接电路的电阻、电容和电压来改变输出信号的状态和延时时间。

工作方式

555延时电路有两种工作方式：单稳态和多谐振荡。

单稳态

单稳态工作方式下，输出信号在输入触发脉冲后，经过一段时间延迟后返回初始稳定状态。当输入触发脉冲到来时，触发器的输出翻转，输出信号从高电平稳定状态转变为低电平稳定状态，经过设定的延时时间后再次翻转返回高电平稳定状态。

多谐振荡

多谐振荡工作方式下，输出信号在输入触发脉冲作用下，从一个稳定状态切换到另一个稳定状态，并在两个稳定状态之间以一定的频率来回切换。通过调整外接电路的电阻和电容以及控制电压，可以改变输出信号的频率和占空比。

应用场景

555延时电路由于其简单的原理和灵活的工作方式，被广泛应用于各种电子设备和电路中。

定时器

555延时电路可以被用作定时器，常用于定时开关、定时报警和定时浇花等场景。通过调整延时时间，可以轻松实现不同时间间隔的定时功能。 脉冲发生器

555延时电路可以被用作脉冲发生器，常用于产生特定频率和时序的脉冲信号。它在通信设备、测量仪器和数字电路中得到广泛应用。

翻转器

555延时电路还可以被用作翻转器，将输入信号的电平状态从高变低或从低变高。它常用于计数器、频率分频器和触发器等电路中。

涓流充电

555延时电路可以被用作涓流充电器，将电流控制在一定的范围内以充电。它在电池充电、电容充电和LED调光等应用中起到关键作用。

总结

555延时电路是一种常用的定时和延时控制电路，具有双稳态多谐振荡器的特点。它的工作方式包括单稳态和多谐振荡，可以广泛应用于定时器、脉冲发生器、翻转器和涓流充电等领域。通过调整外接电路的参数，可以实现不同延时时间、频率和占空比的输出信号。

双音报警器

双音报警器主要由：二个555定时器，四个阻值分别为1KΩ，15 KΩ，4.7 KΩ，6.8 KΩ的电阻，4个电容大为分别为47μF,0.01μF,0.1μF,0.1μF的电容，一个+5V电源和一个扬声（喇叭）组成。

电路符号如下图所示：

一、 555定时器的电路结构与功能

555定时器有两个比较器 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200mA。电路图如图8.5.1。

比较器C1和C2的参考电压分别为UR1和UR2，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。

由于三个电阻等值，所以当没有控制电压输入时，

当控制电压外接时，如外接 ,则

TH

TR

DIS Vcc RD

QCO 555 R

电阻 C

电容 为防止干扰，控制电压端悬空时，应接一滤波电容到地。555定时器的逻辑功能如图8.5.1。

555定时器是一种将模拟电路和数字电路混合在一起的中规模集成电路，它能够产生时间延迟和多种脉冲信号，结构简单，使用灵活方便，应用非常广泛。通常只要在外部配接少量的元件就可形成很多实用的电路，如：多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器。

555定时器组成的多谐振荡器如下：

图 8.5.6 用 555

定时器构成的多谐振荡器

(a) 电路图； (b) 波形图

2）工作原理

多谐振荡器只有两个暂稳态。假设当电源接通后，电路处于某一暂稳态，电容C上电压UC略低于 ，Uo输出高电平，V1截止，电源UCC通过R1、R2 给电容C充电。随着充电的进行UC逐渐增高，但只要 ，

输出电压Uo就一直保持高电平不变，这就是第一个暂稳态。当电容C上的电压UC略微超过 时(即U6和U2均大于等于 时)， RS触发器置 0，使输出电压Uo从原来的高电平翻转到低电平，即Uo=0，V1导通饱和，此时电容C通过R2和V1放电。随着电容C放电，UC下降，但只要 ，

利用555时基集成电路的基础电路可以设计、开发出许多电子小实验与科技制作。下面介绍几种，供大家参考。

1．触摸延时“小灯”

图5-43是它的电路，它将触摸开关发光二极管的实验中加入延时电路，调整可调电阻阻值和电容量达到延时效果。要想增加延时的时间，就调换大容量的电容，如400μF、1000μF等。如果作为夜间床头定时灯、楼道定时灯等，可拆去发光二极管和电阻，换一个6伏的小灯即可。

图5-43

2．触摸延时音乐门铃

图5-44是它的电路图，与图5-45比较，将触摸延时“小灯”电路中拆去发光二极管，改为连接音乐片电路即可。它可以当作门铃使用，也可安置在人手触摸处作为瞬间报警器。

图5-44

3．手控行车红绿灯指示器模型

图5-45是它的电路图，先做一个红绿灯灯架，将红绿发光二极管固定在灯架上，按图连接后，只要向下按动按键，则红灯变为绿灯，手一离开便又成为红灯。

图5-45

4．可自动控制的行车红绿灯指示器模型

图5-46是它的电路图，只将上图的手控改为磁控，再加上延时电路，就可以将上述模型改为路灯自动控制。先制作一个街道模型和指示灯架，将干簧管设在指示灯前方的道路模型的下方。在一辆模型汽车的底部粘一块磁铁。当汽车行过干簧管上方时，电路导通，红灯变为绿灯，汽车继续向前行驶，由于延时电路作用，使绿灯亮一段时间，保证汽车驶过路口。需要注意的是根据汽车模型的速度，调整干簧管的位置和电路延时的时间。

图5-46

5．灯塔模型

先用硬纸做一个灯塔模型。图5-47是它的电路图，它只取闪光电路的一部分——一个绿发光二极管作为塔灯。最后调整好闪烁时间。

图5-47

6．夜间打灯光靶

图5-48是它的电路图，它与闪光电路相比，集成电路的脚①是单独与负极连接，而电容与R5却是经过干簧管与负极连接。先按图14做一个一碰便可以翻倒的靶牌。在靶子的底部固定一块磁铁，将电路中的干簧管固定在与磁铁相对应的支架底板上。绿色发光二极管放置在靶心位置上，红色发光二极管诱因在支架的底部。游艺时，将靶牌放在暗处，干簧管在磁场作用下导通，两个发光二极管相互闪光，绿色发光二极管指示靶心。当靶子被击倒后，虽然干簧管失去了磁场的作用电路断开，但这时电路并未全部不通，红色发光二极管不会常亮，表示击中靶子。如果把靶牌放到运动的车模上，打靶更加紧张有趣。