555定時(shí)器及其應(yīng)用

1、上 海 大 學(xué)本科生課程作業(yè) 題目：數(shù)字電子技術(shù)課程實(shí)踐項(xiàng)目一課程名稱： 數(shù)字電子技術(shù) 學(xué) 院： 機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院 姓 名： 張煒 學(xué) 號(hào)： 12122030 題目要求：了解相關(guān)芯片及電路的特點(diǎn)、具體型號(hào)、參數(shù)及應(yīng)用555定時(shí)器1. 芯片名稱：555定時(shí)器2.簡(jiǎn)介：555集成時(shí)基電路稱為集成定時(shí)器，是一種數(shù)字、模擬混合型的中規(guī)模集成電路，其應(yīng)用十分廣泛。該電路使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器，因而廣泛用于信號(hào)的產(chǎn)生、變換、控制與檢測(cè)。它的內(nèi)部電壓標(biāo)準(zhǔn)使用了三個(gè)5K的電阻，故取名555電路。3.具體型號(hào)：其電路類型有雙極型和CMOS型兩大類，兩者的工作

2、原理和結(jié)構(gòu)相似。幾乎所有的雙極型產(chǎn)品型號(hào)最后的三位數(shù)碼都是555或556；所有的CMOS產(chǎn)品型號(hào)最后四位數(shù)碼都是7555或7556，兩者的邏輯功能和引腳排列完全相同，易于互換。555和7555是單定時(shí)器，556和7556是雙定時(shí)器。4.參數(shù)：雙極型的電壓是+5V+15V，輸出的最大電流可達(dá)200mA，CMOS型的電源電壓是+3V+18V。 5.電路特點(diǎn)： 555電路的內(nèi)部電路方框圖如圖1所示。它含有兩個(gè)電壓比較器，一個(gè)基本RS觸發(fā)器，一個(gè)放電開關(guān)T，比較器的參考電壓由三只5K的電阻器構(gòu)成分壓，它們分別使高電平比較器A1同相比較端和低電平比較器A2的反相輸入端的參考電平為和。A1和A2的輸出端控

3、制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)輸入并超過時(shí)，觸發(fā)器復(fù)位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時(shí)放電，開關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號(hào)自2腳輸入并低于時(shí)，觸發(fā)器置位，555的3腳輸出高電平，同時(shí)放電，開關(guān)管截止。是復(fù)位端，當(dāng)其為0時(shí)，555輸出低電平。平時(shí)該端開路或接VCC。Vc是控制電壓端（5腳），平時(shí)輸出作為比較器A1的參考電平，當(dāng)5腳外接一個(gè)輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的另一種控制，在不接外加電壓時(shí)，通常接一個(gè)0.01uf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(wěn)定。T為放電管，當(dāng)T導(dǎo)通時(shí)，將給接于腳7的電容器提供低阻放電電路。圖片 1 555定時(shí)

4、器內(nèi)部框圖6.555定時(shí)器的典型應(yīng)用 （1）構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 圖片 2 555構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器上圖2為由555定時(shí)器和外接定時(shí)元件R、C構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。D為鉗位二極管，穩(wěn)態(tài)時(shí)555電路輸入端處于電源電平，內(nèi)部放電開關(guān)管T導(dǎo)通，輸出端Vo輸出低電平，當(dāng)有一個(gè)外部負(fù)脈沖觸發(fā)信號(hào)加到Vi端。并使2端電位瞬時(shí)低于，低電平比較器動(dòng)作，單穩(wěn)態(tài)電路即開始一個(gè)穩(wěn)態(tài)過程，電容C開始充電，Vc按指數(shù)規(guī)律增長。當(dāng)Vc充電到時(shí)，高電平比較器動(dòng)作，比較器A1翻轉(zhuǎn)，輸出Vo從高電平返回低電平，放電開關(guān)管T重新導(dǎo)通，電容C上的電荷很快經(jīng)放電開關(guān)管放電，暫態(tài)結(jié)束，恢復(fù)穩(wěn)定，為下個(gè)觸發(fā)脈沖的來到作好準(zhǔn)備。波形圖見圖3。 圖

5、片 3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器波形圖暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間Tw（即為延時(shí)時(shí)間）決定于外接元件R、C的大小。Tw=1.1RC通過改變R、C的大小，可使延時(shí)時(shí)間在幾個(gè)微秒和幾十分鐘之間變化。當(dāng)這種單穩(wěn)態(tài)電路作為計(jì)時(shí)器時(shí)，可直接驅(qū)動(dòng)小型繼電器，并可采用復(fù)位端接地的方法來終止暫態(tài)，重新計(jì)時(shí)。此外需用一個(gè)續(xù)流二極管與繼電器線圈并接，以防繼電器線圈反電勢(shì)損壞內(nèi)部功率管。（2）構(gòu)成多諧振蕩器如圖4，由555定時(shí)器和外接元件R1、R2、C構(gòu)成多諧振蕩器，腳2與腳6直接相連。電路沒有穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，電路亦不需要外接觸發(fā)信號(hào)，利用電源通過R1、R2向C充電，以及C通過R2向放電端放電，使電路產(chǎn)生振蕩。電容C在和之間充電和

6、放電，從而在輸出端得到一系列的矩形波，對(duì)應(yīng)的波形如圖5所示。 圖片 4構(gòu)成多諧振 圖片 5構(gòu)成多諧振的波形圖輸出信號(hào)的時(shí)間參數(shù)是： T=0.7（R1+R2）C=0.7R2C其中，為VC由上升到所需的時(shí)間，為電容C放電所需的時(shí)間。555電路要求R1與R2均應(yīng)不小于1K，但兩者之和應(yīng)不大于3.3M。外部元件的穩(wěn)定性決定了多諧振蕩器的穩(wěn)定性，555定時(shí)器配以少量的元件即可獲得較高精度的振蕩頻率和具有較強(qiáng)的功率輸出能力。因此，這種形式的多諧振蕩器應(yīng)用很廣。計(jì)數(shù)器工作原理： 計(jì)數(shù)器是數(shù)字系統(tǒng)中用的較多的基本邏輯器件，它的基本功能是統(tǒng)計(jì)時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)，即實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)操作，它也可用與分頻、定時(shí)、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖和脈

7、沖序列等。例如，計(jì)算機(jī)中的時(shí)序發(fā)生器、分頻器、指令計(jì)數(shù)器等都要使用計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器的種類很多。按構(gòu)成計(jì)數(shù)器中的各觸發(fā)器是否使用一個(gè)時(shí)鐘脈沖源來分，可分為同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器；按進(jìn)位體制的不同，可分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器；按計(jì)數(shù)過程中數(shù)字增減趨勢(shì)的不同，可分為加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器和可逆計(jì)數(shù)器；還有可預(yù)制數(shù)和可編計(jì)數(shù)器等等。1、 用D觸發(fā)器構(gòu)成異步二進(jìn)制加法/減法計(jì)數(shù)器圖6 3位二進(jìn)制異步加法器如上圖6所示，是由3個(gè)上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器組成的3位二進(jìn)制異步加法器。圖中各個(gè)觸發(fā)器的反相輸出端與該觸發(fā)器的D輸入端相連，就把D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成為計(jì)數(shù)型觸發(fā)器T。將上圖加以少許改變后，即

8、將低位觸發(fā)器的Q端與高一位的CP端相連，就得到3位二進(jìn)制異步減法器，如下所示：圖7 3位二進(jìn)制異步減法器2、異步集成計(jì)數(shù)器74LS9074LS90為中規(guī)模TTL集成計(jì)數(shù)器，可實(shí)現(xiàn)二分頻、五分頻和十分頻等功能，它由一個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)五進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成。其引腳排列圖和功能表如下所示：圖8 74LS90的引腳排列圖表1 74LS90的功能表3、中規(guī)模十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS192(或CC40192)74LS192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，它具有雙時(shí)鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯符號(hào)如下所示：圖9 74LS192的引腳排列及邏輯符號(hào) （a）引腳排列 (b) 邏輯符號(hào)圖中：為置數(shù)端，為加計(jì)

9、數(shù)端，為減計(jì)數(shù)端，為非同步進(jìn)位輸出端， 為非同步借位輸出端，P0、P1、P2、P3為計(jì)數(shù)器輸入端，為清除端，Q0、Q1、Q2、Q3為數(shù)據(jù)輸出端。其功能表如下： 輸入 輸出MRP3P2P1P0Q3Q2Q1Q0 1 0000 0 0 dcbadcba 0 1 1 加計(jì)數(shù) 0 1 1 減計(jì)數(shù)表2 74LS192的功能表4、4位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器74LS161該計(jì)數(shù)器能同步并行預(yù)置數(shù)據(jù)，具有清零置數(shù)，計(jì)數(shù)和保持功能，具有進(jìn)位輸出端，可以串接計(jì)數(shù)器使用。它的管腳排列如圖5所示：圖10 74LS161管腳排列圖 它的功能表如下：表3 74LS161功能表從邏輯圖和功能表可知，該計(jì)數(shù)器具有清零信號(hào)/MR，使能信號(hào)CEP，CET，置數(shù)信號(hào)PE，時(shí)鐘信號(hào)CP和四個(gè)數(shù)據(jù)輸入端P0P3，四個(gè)數(shù)據(jù)輸出端Q0Q3，以及進(jìn)位輸出TC，且TC=Q0Q1Q2Q3CET。5、計(jì)數(shù)器的級(jí)連