定时电路资料

南京工业职业技术学院项目技术报告PAGEPAGE2南京工业职业技术学院项目技术报告1电子定时器的制作 姓名：李林学号：0904023331班级：电子0931班指导教师何强课程名称：单元电路的测试、分析与调试实训提交日期：2010年06月29日概要本文介绍了由555芯片所构成的电子定时器的制造，同时还介绍了脉冲震荡电路（CD4060）、计数显示电路(CD4017)、发声电路(CD4093)的结构和工作原理。介绍组成这些电路的芯片的引脚排列及内部功能。最后详细的说明完整的电子定时器的安装、调试、测试与分析。计数显示电路是以CD4017芯片为主构成。CD4017芯片的主要特点是：CD4017是5位Johnson计算器，具有10个译码输出端，CP，CR，INH输入端。时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH为低电平时，计算器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。CR为高电平时，计数器清零。由CD4017构成的计数显示电路如下图：其中Q0~Q9为输出端，外接发光二极管，CP接上级的脉冲信号.三、报警电路的设计本次的报警电路是用CD4093组成的脉冲震荡电路，在输出端接了放大电路用于驱动扬声器发声。图为CD4093内部功能图：其中3、4、10、11号管脚为输出端，1、2、5、6、8、9、12、13号管脚为输入端，7号管脚接地，14号管脚接电源第二章常用元件及芯片介绍2．1电阻、电容的识别与检测电阻器和电容器

（一）电阻器

我们将电池、开关和灯泡用导线连接成图3-1电路。开关闭合后，电流由电池正极流出，经开关和小灯泡流入电池负极，小灯泡发光。导线和小灯泡都能导电，它们称为导体。在一般情况下金属都是导体。导体在电流通过时，对电流有一定的阻碍作用，这种阻碍作用称为电阻。电阻的文字符号是R。电阻大小的基本单位是欧姆（符号Ω），还有较大的单位千欧（KΩ），和兆欧（MΩ）。它们的换算关系是：

1MΩ＝1000KΩ1KΩ＝1000Ω常用的电阻分两大类。阻值固定的电阻器称为固定电阻器。阻值连续可变的电阻器称为可变电阻器（包括徽调电阻器和电位器）。它们的外形和图形符号见表3一1。

由于制作的材料不同，电阻器也可分为碳膜电阻、金属膜电阻或线绕电阻等等。

电阻器在电路中起什么作用呢？表一常用电阻器固定电阻器微调电阻器电位器RRR电阻器的主要参数有两个：

1．标称阻值和允许误差。在电阻上标注的电阻数值叫作标称阻值。如1.5K，5.1Ω……。它的实际阻值允许有一定的误差，叫允许误差，分为Ⅰ级（±5％），Ⅱ级（±10％），Ⅲ级（±20％）。如电阻器上标“3KΩⅠ”，则表示这个电阻的阻值是3KΩ，误差为士5％。电阻的标称值和误差也可以用色环来表示。在电阻上印有四条色彩鲜艳的园环，紧靠电阻左端的三条色环表示电阻值，最后一条色环表示允许误差。识别方法见表3一2。

微调电阻器和电位器的标称值是它的最大电阻值。如100K电位器，表示它的阻值可在零至100千欧内连续变化。

2．额定功率。

指电阻器正常工作时允许的最大功率。超过这个值，电阻器将过分发热而烧毁。在本章所涉及的电子制作中，如无特殊要求，电阻器均采用1/8w的碳膜电阻。

（二）电容器

两个彼此绝缘、互相靠近的导体就构成了一个电容器。两个导体叫作电容器的两个极，分别用导线引出。电容器的文字符号是C。它的大小用电容量来衡量。电容量的基本单位是法拉（用F表示），还有较小的单位微法（μF）和皮法（PF），这三个单位的换算关系是：

1F＝1000000μF1μF＝1000000PF表二色环表示法2、2常用的集成芯片及简介常用芯片介绍及解释

[2010-4-13]第二章单元电路参数2．1芯片5551)555芯片的结构及引脚功能：555的8脚是集成电路工作电压输入端，电压为5～18V，以UCC表示；从分压器上看出，上比较器A1的５脚接在R1和R2之间，所以5脚的电压固定在2UCC/3上；下比较器A2接在R2与R3之间，A2的同相输入端电位被固定在UCC/3上。1脚为地。2脚为触发输入端；3脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器6脚和下比较器2脚的控制。当触发器接受上比较器A1从R脚输入的高电平时，触发器被置于复位状态，3脚输出低电平；2脚和6脚是互补的，2脚只对低电平起作用，高电平对它不起作用，即电压小于1Ucc/3，此时3脚输出高电平。6脚为阈值端，只对高电平起作用，低电平对它不起作用，即输入电压大于2Ucc/3，称高触发端，3脚输出低电平，但有一个先决条件，即2脚电位必须大于1Ucc/3时才有效。3脚在高电位接近电源电压Ucc，输出电流最大可打200mA。4脚是复位端，当4脚电位小于0.4V时，不管2、6脚状态如何，输出端3脚都输出低电平。5脚是控制端。7脚称放电端，与3脚输出同步，输出电平一致，但7脚并不输出电流，所以3脚称为实高（或低）、7脚称为虚高,如下图所示: 下图是555是芯片的引脚排列图:555芯片构成的定时器结构及原理由555芯片构成的定时器是一种数字电路与模拟电路相结合的中规模集成电路。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态触发器和多谐振荡器等，因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。一、555定时器555定时器产品有TTL型和CMOS型两类。TTL型产品型号的最后三位都是555，CMOS型产品的最后四位都是7555，它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。555定时器的电路如图9-28所示。它由三个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电晶体管T、与非门和反相器组成。555定时器原理图分压器为两个电压比较器C1、C2提供参考电压。如5端悬空，则比较器C1的参考电压为，加在同相端；C2的参考电压为，加在反相端。是复位输入端。当=0时，基本RS触发器被置0，晶体管T导通，输出端u0为低电平。正常工作时，=1。u11和u12分别为6端和2端的输入电压。当u11>，u12>时，C1输出为低电平，C2输出为高电平，即=0，=1，基本RS触发器被置0，晶体管T导通，输出端u0为低电平。当u11<，u12<时，C1输出为高电平，C2输出为低电平，=1，=0，基本RS触发器被置1，晶体管T截止，输出端u0为高电平。当u11<，u12>时，基本RS触发器状态不变，电路亦保持原状态不变。综上所述，可得555定时器功能如表9-13所示。ui1(TH)ui2(TH)RD非uo放电管VXX00导通>2/3Vcc>1/3Vcc10导通<2/3Vcc<1/3Vcc11截止<2/3Vcc>1/3Vcc1不变不变555定时器功能表一、555定时器的应用（一）．单稳态电路前面介绍的双稳态触发器具有两个稳态的输出状态和，且两个状态始终相反。而单稳态触发器只有一个稳态状态。在未加触发信号之前，触发器处于稳定状态，经触发后，触发器由稳定状态翻转为暂稳状态，暂稳状态保持一段时间后，又会自动翻转回原来的稳定状态。单稳态触发器一般用于延时和脉冲整形电路。单稳态触发器电路的构成形式很多。图(a)所示为用555定时器构成的单稳态触发器，R、C为外接元件，触发脉冲u1由2端输入。5端不用时一般通过0.01uF电容接地，以防干扰。下面对照图(b)进行分析。(a)电路图(b)波形图(1)稳态接通电源后，经R给电容C充电，当uc上升到大于时，基本RS触发器复位，输出u0=0。同时，晶体管T导通，使电容C放电。此后uc<，若不加触发信号，即u1>，则u0保持0状态。电路将一直处于这一稳定状态。(2)暂稳态在t=t1瞬间，2端输入一个负脉冲，即u1<，基本RS触发器置1，输出为高电平，并使晶体管T截止，电路进入暂稳态。此后，电源又经R向C充电，充电时间常数=RC，电容的电压按指数规律上升。在t=t2时刻，触发负脉冲消失(u1>)，若uc<，则=1，=1，基本RS触发器保持原状态，u0仍为高电平。在t=t3时刻，当uc上升略高于时，=0，=1，基本RS触发器复位，输出u0=0，回到初始稳态。同时，晶体管T导通，电容C通过T迅速放电直至uc为0。这时=1，=1，电路为下次翻转做好了准备。输出脉冲宽度tp为暂稳态的持续时间，即电容C的电压从0充至所需的时间。由=(1-)得由上式可知：①改变R、C的值，可改变输出脉冲宽度，从而可以用于定时控制。②在R、C的值一定时，输出脉冲的幅度和宽度是一定的，利用这一特性可对边沿不陡、幅度不齐的波形进行整形。2．多谐振荡器多谐振荡器又称为无稳态触发器，它没有稳定的输出状态，只有两稳态。在电路处于某一暂稳态后，经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态。两个暂稳态自行相互转换而输出一系列矩形波。多谐振荡器可用作方波发生器。下图所示是由555定时器构成的多谐振荡器。R1、R2和C是外接元件。刚接通电源时，uc=0，u0=1。当uc升至后，比较器C1输出低电平(=0)，基本RS触发器置0，定时器输出u0由1变为0。同时，三极管T导通，电容通过R2放电，uc下降。在<uc<期间，u0保持低电平状态。在uc下降至以后，比较器C2输出低电平(=0)，使触发器置1，输出u0由0变为1。同时三极管T截止，于是电容C再次被充电。如此不断重复上述过程，多谐振荡器的输出端就可得到一串矩形波。工作波形如图(b)所示。(a)电路图(b)波形图振荡周期等于两个暂稳态的持续时间。第一个暂稳态时间tp1为电容C的电压uc从1/3Vcc充电至多2/3Vcc,所需时间：tw1=(R1+R2)CIn2=0.7(R1+R2)C(9-5)第二个暂稳态时间tp2为电容C的电压从2/3Vcc放电至1/3Vcc所需时间tw2=0.7(R2+2R1)C%2.2发生电路参数计算4017芯片资料CD4060中文资料(引脚图,真值表及电气参数等)CD4060由一振荡器和14级二进制串行计数器位组成，振荡器的结构可以是RC或晶振电路，CR为高电平时，计数器清零且振荡器使用无效。所有的计数器位均为主从触发器。在CP1(和CP0)的下降沿计数器以二进制进行计数。在时钟脉冲线上使用斯密特触发器对时钟上升和下降时间无限制CD4060B典型振荡器连接：CD4060秒脉冲发生器电路:脉冲发生器是数字钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量，通常用晶体振荡器发出的脉冲经过整形、分频获得1Hz的秒脉冲。如晶振为32768Hz，通过15次二分频后可获得1Hz的脉冲输出，电路图如图2所示3）.4017B芯片资料CMOS集成电路CD4017B用标准的双列直插式脚塑封，它的引脚排列如图1所示。CC4017是国标型号，它与国外同类产品CD4017在逻辑功能、引出端和电参数等方面完全相同，可以直接互换。其引脚功能如1：

①脚(Y5)，第5输出端；

②脚(Y1)，第1输出端；

③脚(Y0)，第0输出端，电路清零时，该端为高电平；

④脚(Y2)，第2输出端；

⑤脚(Y6)．第6输出端；

⑥脚(y7)，第7输出端；

⑦脚(Y3)，第3输出端；

⑧脚(vss)．电源负端；

⑨脚(Y8)，第8输出端；

⑩脚(Y4)．第4输出端；

脚(Y9)．第9输出端；

脚(Qco)，级联进位输出端，每输入10个时钟脉冲，就可得一个进位输出脉冲，因此进位输出信号可作为下一级计数器的时钟信号。

脚(EN)，时钟输入端，脉冲下降沿有效；

脚(CP)，时钟输入端．脉冲上升沿有效；

脚(R)，清零输入端，在“R”端加高电平或正脉冲时，CD40171C计数器中各计数单元输出低电平“0”，在译码器中只有对应“0”状态的输出端Y0为高电平；

脚(VDD)，电源正端．3～18V直流电压。

十进制计数／分频器CD4017，其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码器输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是O0、O1、O2、…、O9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。CD4017有10个输出端（O0～O9）和1个进位输出端～O5-9。每输入10个计数脉冲，～O5-9就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。CD4017有3个输（MR、CP0和~CP1），MR为清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲时其输出O0为高电平，其余输出端（O1～O9）均为低电平。CP0和～CPl是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；若要用下降沿来计数，则信号由～CPl端输入。设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。由此可见，当CD4017有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。这样做，当电源接通后，不管计数单元出现哪种随机组合，最多经过8个时钟脉冲输入之后，都会自动进入表l～l所列状态。CD4017有3个输入端：复位清零端R，当在R端加高电平或正脉冲时，计数器清零，在所有输出中，只有对应“0”状态的Q0输出高电平，其余输出均为低电平：时钟输入端CP和CE，其中CP端用于上升沿计数，CE端用于下降沿计数.。2.3发生电路参数分析级算4093芯片资料4093中文资料4093简介：他由4个施密特触发器构成。每个触发器有一个2输入与非门。当正极性或负极性信号输入时，触发器在不同的点翻转。正极性(VP)和负极刑(VN)电压的不同之处由迟滞电压(VH)确定。典型应用电路：电路中主要由一个四—2输入“与非”门集成电路CD4093组成。R1、C1及CD4093的一个与非门（①、②、③脚，IC1）构成400Hz方波振荡器，振荡器输出的方波分成两路：一路直接送入一个与非门电路（④、⑤、⑥脚，IC2）；另一路经电容C2送入一个与非门（⑧、⑨、⑩脚，IC3）的一个输人端。由于IC2接成非门的形式，所以它的输入、输出端电位相差180°，IC2输出的信号经C3、C4耦合至IC3的另一个输入端。

由于IC3两个输入端的电平相同。相位相反，因此只要IC1正常振荡，IC3的两个输入端至少有一个为低电平，故IC3输出端为稳定的高电平，由于C6的作用，VT1截止。但是如取消IC3任何一个输入端的输入信号或使该信号幅度降到低于门电路的输入起动电平时，IC3就会输出方波信号。

当有导体接近感应电极片时，就会使由C2耦合到IC3输入端⑨脚的部分信号被分流到地，若被分流后的信号幅度低于与非门输人端的阈值电平，IC3就会输出方波信号，该信号经VD1、VD2整流后就会使开关管VT1导通，接通继电器的电源使之吸合。

电容C4是灵敏度调节电容，若需要该电路以最大灵敏度工作时，可以先调节C4使继电器刚好吸合，再调节C4使继电器刚好断开，然后用高频蜡或绝缘漆把C4封牢即可。2.4电流放大三极管是电流放大器件，有三个极，分别叫做集电极C，基极B，发射极E。分成NPN和PNP两种。我们仅以NPN三极管的共发射极放大电路为例来说明一下三极管放大电路的基本原理。

一、电流放大

下面的分析仅对于NPN型硅三极管。如上图所示，我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib；把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流Ic。这两个电流的方向都是流出发射极的，所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。三极管的放大作用就是：集电极电流受基极电流的控制（假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话），并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系：集电极电流的变化量是基极电流变化量的β倍，即电流变化被放大了β倍，所以我们把β叫做三极管的放大倍数（β一般远大于1，例如几十，几百）。如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间，这就会引起基极电流Ib的变化，Ib的变化被放大后，导致了Ic很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的，那么根据电压计算公式U=R*I可以算得，这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来，就得到了放大后的电压信号了。

二、偏置电路

三极管在实际的放大电路中使用时，还需要加合适的偏置电路。这有几个原因。首先是由于三极管BE结的非线性（相当于一个二极管），基极电流必须在输入电压大到一定程度后才能产生（对于硅管，常取0.7V）。当基极与发射极之间的电压小于0.7V时，基极电流就可以认为是0。但实际中要放大的信号往往远比0.7V要小，如果不加偏置的话，这么小的信号就不足以引起基极电流的改变（因为小于0.7V时，基极电流都是0）。如果我们事先在三极管的基极上加上一个合适的电流（叫做偏置电流，上图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的，所以它被叫做基极偏置电阻），那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时，小信号就会导致基极电流的变化，而基极电流的变化，就会被放大并在集电极上输出。另一个原因就是输出信号范围的要求，如果没有加偏置，那么只有对那些增加的信号放大，而对减小的信号无效（因为没有偏置时集电极电流为0，不能再减小了）。而加上偏置，事先让集电极有一定的电流，当输入的基极电流变小时，集电极电流就可以减小；当输入的基极电流增大时，集电极电流就增大。这样减小的信号和增大的信号都可以被放大了。

三、开关作用

下面说说三极管的饱和情况。像上面那样的图，因为受到电阻Rc的限制（Rc是固定值，那么最大电流为U/Rc，其中U为电源电压），集电极电流是不能无限增加下去的。当基极电流的增大，不能使集电极电流继续增大时，三极管就进入了饱和状态。一般判断三极管是否饱和的准则是：Ib*β〉Ic。进入饱和状态之后，三极管的集电极跟发射极之间的电压将很小，可以理解为一个开关闭合了。这样我们就可以拿三极管来当作开关使用：当基极电流为0时，三极管集电极电流为0（这叫做三极管截止），相当于开关断开；当基极电流很大，以至于三极管饱和时，相当于开关闭合。如果三极管主要工作在截止和饱和状态，那么这样的三极管我们一般把它叫做开关管。

四、工作状态

如果我们在上面这个图中，将电阻Rc换成一个灯泡，那么当基极电流为0时，集电极电流为0，灯泡灭。如果基极电流比较大时（大于流过灯泡的电流除以三极管的放大倍数β），三极管就饱和，相当于开关闭合，灯泡就亮了。由于控制电流只需要比灯泡电流的β分之一大一点就行了，所以就可以用一个小电流来控制一个大电流的通断。如果基极电流从0慢慢增加，那么灯泡的亮度也会随着增加（在三极管未饱和之前）。

对于PNP型三极管，分析方法类似，不同的地方就是电流方向跟NPN的刚好相反，因此发射极上面那个箭头方向也反了过来——变成朝里的了。2．4蜂鸣器的介绍(一)蜂鸣器的分类及作用1．蜂鸣器的作用蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。2．蜂鸣器的分类蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。3．蜂鸣器的电路图形符号蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。（二）蜂鸣器的结构原理1．压电式蜂鸣器压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.5~15V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.5~2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。2．电磁式蜂鸣器电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。（三）蜂鸣器的制作（1）制备电磁铁M:在长约6厘米的铁螺栓上绕100圈导线,线端留下5厘米作引线,用透明胶布把线圈粘好,以免线圈松开,再用胶布把它粘在一个盒子上,电磁铁就做好了.（2）制备弹片P：从铁罐头盒上剪下一条宽约2厘米的长铁片，弯成直角，把电磁铁的一条引线接在弹片上，再用胶布把弹片紧贴在木板上．（3）用曲别针做触头Q，用书把曲别针垫高，用胶布粘牢，引出一条导线，如图连接好电路．（4）调节M与P之间的距离（通过移动盒子），使电磁铁能吸引弹片，调节触点与弹片之间的距离，使它们能恰好接触，通电后就可以听到蜂鸣声．电子蜂鸣器市场的基础正在稳定地扩大。以前电子蜂鸣器主要用于玩具、时钟和电子计算器,但它现在扩大到许多其它领域,如电子对讲装置、家用电器、办公自动化设备、工厂自动化设备、控制设备和控制器。此外,集成电路和大规模集成电路的进步导致生产出多功能电子蜂鸣器,这些蜂鸣器可用于语言合成、乐曲演奏的扬声器。第三章电子定时器电路安装3．1焊接旋转开关旋转开关又称为波段开关或旋转式波段开关，主要用在收音机、收录机、电视机及各种仪器仪表中。旋转开关的结构如图1所示，它由绝缘基片、跳步定位机构、旋转轴、开关动片、定片以及其他固定件组成。旋转开关的绝缘基片常用高频陶瓷、环氧玻璃布胶板制成。高频陶瓷基片制作的旋转开关适用于高频和超高频电路，而用环氧玻璃布胶板制作的旋转开关适用于高频和一般电路。开关动片由铆接在轴上的绝缘体上的金属片制成，它能随开关旋转轴一起转动。固定在绝缘基体上不动的接触片叫做定片，定片可根据需要做成各种不同的数目，其中始终和开关动片相连的定片叫做"刀"，"刀"的多少代表开关的极数，一般用D表示;其他的定片称为"位"或者"掷"，用W表示。图1旋转波段开关的结构旋转开关上有多少个"刀"(极数)，开关就可以同时接通电路中多少个点;有多少个"掷"(位数)，开关就可以切换电路儿次，因此开关上的动片数目和位数，便确定了旋转开关的规格及用途。图2示出了不同规格的开关组件结构，其中(a)是一刀十一掷，(b)是二刀五掷,(c)是三刀三掷，(d)是四刀二掷。为了使旋转开关有更多的功能，在一个旋转开关上可装上多层的开关组件，组成多层式旋转开关，当旋转转轴时它们会同步地进行开关动作.图2一些不同规格的开关组件结构3.2印制电路板的焊接如图为焊接好的一个电子定时器的照片。手工焊接与锡焊技术电烙铁的选择：功率要大些，可在35W-40W中选择。焊锡的选择：现常用的是含松香焊锡丝。手工焊接的基本操作（1）焊接操作姿势与卫生焊剂加热挥发出的化学物质对人体是有害的，一般电烙铁离开鼻子的距离应至少不小于30cm,通常以40cm为宜。电烙铁有三种握法：反握、正握、笔握。反握法：动作稳定，长时间操作不宜疲劳。正握法：中等功率烙铁或带弯头电烙铁的操作。笔握法：操作台上焊印制板等焊件时多用。(2)五步法训练作为一种初学者掌握手工焊接技术的训练方法，五步法卓有成效。准备施焊；2）加热焊件；3）融化焊料；4）移开焊锡；5）移开烙铁焊接标准与质量评定焊点：可靠的电气连接；足够的机械强度