555定時器的應用摘要555定時器是一種模擬和數字功能相結合的中規模集成器件，一般用雙極性工藝制作的稱為555,用CMOS工藝制作的稱為7555。555定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現多諧振蕩器、單穩態觸發器及施密特觸發器等脈沖產生與變換電路。在工業控制、定時、仿生、電子樂器及防盜報警等方面應用很廣。本文對555定時器的電路結構和功能基本的了解，簡單介紹由555定時器構成的一些基本電路，并重點講解由555定時器構成的施密特觸發器、單穩態觸發器以及多諧振蕩器的工作原理和應用。關鍵字：555定時器，施密特觸發器，單穩態觸發器，多諧振蕩器引言在數字電路或系統中，經常需要各種寬度、幅度且邊沿陡峭的脈沖信號，如時鐘信號、定時信號等。其中，時鐘信號就是一種典型的矩形波信號，他在時序電路中協調各種功能部件的工作，因此必須考慮時鐘脈沖信號的產生與變換問題。獲得脈沖信號的方法通常有兩種：一種方法是利用多諧振蕩器直接產生所需的脈沖信號；另一種方法是利用已有的其他費脈沖信號，通過脈沖整形電路變換成所需的脈沖信號。通過查閱相關文獻，了解到555定時器是一種應用非常廣泛的中規模數字一模擬混合集成電路，利用它能很方便地構成施密特觸發器，單穩態觸發器和多諧振蕩器等功能電路。由于其使用靈活，方便，因而被廣泛應用于信號的產生與變換,控制與檢測,家用電器以及電子玩具等領域。555定時器是一種模擬和數字功能相結合的中規模集成器件。555定時器的電源電壓范圍寬，可在4.5V~16V工作，7555可在3~18V工作，輸出驅動電流約為200mA，因而其輸出可與TTL、CMOS或者模擬電路電平兼容。555定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現多諧振蕩器、單穩態觸發器及施密特觸發器等脈沖產生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。555定時器的工作原理555定時器電路主要由電壓比較器、分壓器基本RS觸發器、泄放三極管和反相器構成。其電路結構圖如圖1所示，引腳圖如圖2所示。555定時器含有兩個電壓比較器，一個基本RS觸發器，一個放電開關T，比較器的參考電壓由三只5KQ的電阻器構成分壓，它們分別使高電平比較器C121同相比較端和低電平比較器C2的反相輸入端的參考電平為2Vcc和-Vcc。C133和C2的輸出端控制RS觸發器狀態和放電管開關狀態。當輸入信號輸入并超過22Vcc時，觸發器復位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時放電，開關管導通;3當輸入信號自2腳輸入并低于^Vcc時，觸發器置位，555的3腳輸出高電平，3同時放電，開關管截止[1]。mmm⑤VccVoVhV?CB555GND圖2!S55引腳圖RdRd是復位端，當其為0時，555輸出低電平。平時該端開路或接Vcc。Rd是復位端，當其為2是控制電壓端（5腳）,平時輸出3Vcc作為比較器A1的參考電平，當5腳外接一個輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實現對輸出的另一種控制，在不接外加電壓時，通常接一個0.01F的電容器到地，起濾波作用，以消除外來的干擾，以確保參考電平的穩定。T為放電管，當T導通時，將給接于腳7的電容器提供低阻放電電路。555電路的應用2.1555電路構成施密特觸發器施密特觸發器是數字系統中常用的電路之一,它可以把變化緩慢的脈沖波形變換成為數字電路所需要的矩形脈沖。施密特電路的特點在于它也有兩個穩定狀態,但與一般觸發器的區別在于這兩個穩定狀態的轉換需要外加觸發信號,而且穩定狀態的維持也要依賴于外加觸發信號,因此它的觸發方式是電平觸發。（1）組成及工作原理施密特觸發器電路圖和波形圖如圖3所示，其回差電壓為1Vcc。若在電壓3控制端⑤外接可調電壓Vco（1.5?5V）,可以改變回差電壓AV，施密特觸發器T可方便的地把三角波轉換成方波。當輸入信號Ui<-Vcc時，基本RS觸發器置1,即Q=0；Q=1,輸出U為3O12高電平：若Ui增加，使得—Vcc<Ui<-Vcc時，電路維持原態不變，輸出U仍33O為高電平,如果輸入信號增加到Ui>-Vcc時,RS觸發器置0,即Q=0；Q=1,輸出3-U為低電平；Ui再增加，只要滿足Ui>-Vcc，電路維持該狀態不變。若Ui下O31-1降，只要滿足-Vcc<Ui<-Vcc，電路狀態仍然維持不變；只有當Ui=-Vcc時，33觸發器再次置1，電路又翻轉回輸出為高電平的狀態［-］。圖3施密特觸發器電路圖和波形圖（-）施密特觸發器的應用在脈沖與數字技術中，施密特觸發器的應用非常廣泛，下面舉例說明a波形變換利用施密特觸發器的回差特性，可以將輸入的三角波、正弦波，鋸齒波等緩慢變化的周期信號變換成矩形脈沖輸出。b脈沖波的整形數字系統中，矩形脈沖在傳輸中經常發生波形畸變或受到干擾而變得不規則時，出現上升沿和下降沿不理想的情況，可用施密特觸發器整形后，獲得較理想的矩形脈沖。整形時，若適當增大回差電壓，可提高電路的抗干擾能力。c脈沖鑒幅幅度不同、不規則的脈沖信號時加到施密特觸發器的輸入端時，能選擇幅度大于欲設值的脈沖信號進行輸出。d觸發器常用芯片74LS18雙四輸入與非門（施密特觸發）74LS19六反相器（施密特觸發）74132、74LS132、74S132、74F132、74HC132四2輸入與非施密特觸發器觸發器74221、74LS221、74HC221、74C221雙單穩態多諧振蕩器（有施密特觸發器）2.2555電路構成多諧振蕩器多諧振蕩器是常用的矩形脈沖產生電路。它是一種自激振蕩器，在接通電源后，不需要外加觸發信號，就能自動地產生矩形脈沖或方波。由于矩形波中除基波外還包括了豐富的高次諧波，因此習慣稱為多諧振蕩器。多諧振蕩器工作沒有一個穩定狀態，屬于無穩態電路。電路的輸出高電平和低電平的切換是自動進行的，常把這兩個狀態分別稱為暫穩態I和暫穩態II[5]。1、電路組成和工作原理接通電源后，VCC經R1R2給電容C充電。由于電容上電壓不能突變，電源剛接通時Vc」Vcc，所以555內部比較器A1輸出高電平，A2輸出低電平，3即RD=1,SD=O,基本RS觸發器置1,輸出端Q為高電平。此時Q=0,使內部放電管截止。當uC上升到大于^Vcc時，RD=1，SD=1，基本RS觸發器狀態不變，即輸32出端Q仍為高電平，當VC上升到略大于〒Vcc時，Rn=0，SD=1，基本RS觸發器置0,輸出端Q為低電平。這時Q=1，使內部放電管飽合導通。于是電容C某大學畢業設計某大學畢業設計（文獻綜述）第#頁某大學畢業設計某大學畢業設計(文獻綜述)第6頁經R2和內部放電管放電，u按指數規律減小。當Vc下降略小于1Vcc時，內部比較器A1輸出高電平，A2輸出低電平，3基本RS觸發器置1,輸出高電平。這時，Q=0,內部放電管截止。于是C結束放電并重新開始充電。如此循環不止，輸出端就得到一系列矩形脈沖，如圖42、主要參數計算2、主要參數計算電路輸出矩形脈沖的周期為：T=t1+t2=0.7(R1+R2)C+0.7R2C=0.7(R1+R2)C改變R、R和C的值，就可以改變振蕩器的頻率。如果利用外接電路改變Cq端12O(5號端)的電位，則可以改變多諧振蕩器高觸發端的電平，從而改變振蕩周期T。在實際應用中，常常需要調節t和t。在此，引進占空比的概念。輸出脈沖的占12空比為：2.3單穩態觸發器空比為：2.3單穩態觸發器tD=—p1——

ttpl+p2RR+2RBA單穩態觸發器又稱單穩態振蕩器，是廣泛應用于脈沖整形、延時和定時的常用電路。單穩態觸發器具有穩態和暫穩態兩個不同的工作狀態下，是單穩態電路。當無輸入信號觸發時電路處于穩態；在外界觸發脈沖作用下，電路狀態轉換進入暫穩態，在暫穩態持續一定時間后，又會自動地翻轉到穩態。1、單穩態觸發器的組成及工作原理單穩態觸發器采用電阻、電容組成RC定時電路，用于調節輸出信號的脈沖寬度TW。在電路中，V接555定時器的Tr端，其工作原理如下：a穩態（觸發前）：V為高電平時，Vtr=1,輸出V。為低電平，放電管T導通,定時電容器C上的電壓（6、7腳電壓）VC=VTH=0,555定時器工作在“保持”態。b觸發：在Vi端輸入低電平信號，555定時器的Tr端為低電平，電路被“低觸發”Q端輸出高電平信號，同時，放電管T截止，定時電容器C經（R+RW）充電,VC逐漸升高。電路進入暫穩態。在暫穩態中，如果V.恢復為高電平（Vtr=1）,CiTR2但VC充電尚未達到-V時（VTH=0）,555定時器工作在保持狀態，V。為高電C3ccTHO平，T截止，電容器繼續充電。--c恢復穩態：經過一定時間后，電容器充電至VC略大于-V,因VTH>-VC3ccTH3cc使555定時器“高觸發”，V。跳轉為低電平，放電管T導通，電容器經T放電，VC迅速降為0V,這時，Vtr=1,Vth=0,555定時器恢復“保持”態。d高電平脈沖的脈寬TW：當V。輸出高電平時，放電管T截止，電容器開始-充電，在電容器上的電壓小于-V這段時間，V。一直是高電平。因此，脈沖寬

3cc。度即是由電容器C開始充電至VC=2；VCC的這段暫穩態時間。脈沖寬度計算公式：Tal.l（R+W）C。wW-、工作過程該電路如圖5所示，因為其暫態時間Tw=1.1RC,R=R1+R2,C=220uF,令R2=580千歐，則R1可調至200千歐。該電路的工作過程：該電路是由ne555構成的單穩態電路，單穩態電路只有一個穩定狀態和一個暫穩定狀態，在外界觸發的作用下，電路從穩態翻轉到暫穩態，然后在暫穩態停留一段時間Tw后又自動返回到穩態。根據555定時器工作原理可知U。為高電平。當信號產生時，電路導通，電路產生一個低電平，低觸發端接收到該低電平觸發信號，定時電容C開始充電。200k580k■o+5V22QL1F200k580k■o+5V22QL1F-°VDDRDISTHOUTTEV盟C—VTUo圖5單穩態電路OluF結論555定時器是一種應用非常廣泛的中規模數字一模擬混合集成電路。利用它能很方便地構成施密特觸發器、單穩態觸發器和多諧振蕩器等功能電路。由于其使用靈活方便，因而被廣泛應用于信號的產生與變換，控制與檢測，家用電器以及電子玩具等領域。經過對所找資料的學習和總結，讓我了解了一些設計電路的步驟，555定時電路看起來簡單，但是要做到沒有錯誤也是要下一番功夫的，通過查找文獻和在老師和同學的幫助下，我對本次的畢業設計有了很大的信心，在查找資料的過程中我學到了很多知識。因為還要答辯，不懂你就必須想辦法把它弄懂，在這個學習過程中，我對課題的要求基本胸有成竹了。了解了關于555定時器的工作原理與設計思想，但是由于時間的緊迫，這個設計沒有進行仿真，比較遺憾，不過在設計的過程中還是是學到不少東西的，由于有些芯片我們在數字電子技術基礎里沒有學過的，我們在查找這些資料的過程中就學到很多東西，有些芯片本來我們不懂的，但是經過查資料使我對有些不是懂的芯片有了一定的了解。如果有時間，最好能夠做出一個實物圖就比較了解，但是時間實在太緊，不過經過對資料的整理，為我畢業設計提供了資料和思路。參考文獻劉寶琴.許海根.數字電路與系統[M].北京：清華大學出版社，1993：12-13.楊素行．模擬電子技術基礎簡明教程．北京：高等教育出版社，1998：100-105.楊頌華．馮毛官．孫萬蓉．胡力山．數字電子技術基礎．西安：西安電子科技大學出版社，2000：134-145.清源計算機工作室.Protel99se原理圖與PCB及仿真.北京：機械工業出版社，2004：56-58.陳永甫.新編555集成電路應用800例[M].北京：電子工業出版社,2000：87-90.陳克安.集成電路速查大全[M].北京:西安電子科技大學出版社,1995：120-125