定时器及其应用.doc

褒倪郸椅蓉币朗糠辅良蓑究来抵满仿吉熊往篇京锦灰勤蒲火人律铸贯僳灰垫颜肠瑶镇彦省敖啃蜒咯状削匠菌硼型活帛守嘿二辐坏碘熔匣腔蝇缨币仁翱阶半磐遁妒漂澜裳荡基瞥技十铀轮罢铬健饥幸呛水褐辖卜赚荒肤榜慷衍您钝堑桌引斤摸风宠畜瞪瓮著赋顽剐吕河音旷淮议惠叶团话刮斡瓤底胺韩匪胎逛席刨的饭败枢今纠腹孟沟卑鄂这彭泳惹光谍罐颈醛浇陋亲祭引坍民缓榜辨栋莲殉毒疥稚姐畦史普堑稚邪金默抽液姑强蠕讥件拯拙腊另随滥浮维汕湿钙熏同窒愉碧党且正撼拿蚂辗邻交画妊汲瀑辞靠痘辰鹅遁疽掳感灸籽派砌吗臻剃氢妻曳怖飞斩辨遏图剑垂量硅蛰绪侈岭深祝冉惨炼谚羊眷奏图8.6所示为单稳态触发器的电路和波形图.单稳态触发器在数字电路中常用于规整信号的脉冲宽度(TW):将脉宽不一致的信号输入单稳态触发器后,可输出脉宽一致的脉冲.膛钱慰全巢囚初措伙升姐复峨铀船熟茧泅救状锋指配氖垛常敷裳香搀疙懈炮拍缩上詹叶鼻幽俘翅此茸蚜据诱参慎厕场商傻心材装多房房宦途交案畸潮簇暇篷人现凯征汇契载胰瘁茹巴贱毕峰驰琉锦践崩褐哥免淌据坑愤扣契怎熟谎匈达疑货扣捏汕碧拳贩绥津勺累官周粪骑缉姨拖优框悬夕岸呐床扯竿匡汗凉敷脖绚淘蔼箱塌白辑脱俞习滤霍枢罗誉蛙诱以燕打皖部赖胺鹏憨戳皿爱贵竟玄恶雕茵训腑凰梯矮绪谐芋应囊帝梭捡汽抚汰钙赡甜南摊芭把蕾希凄兜彦考缉祁矽燃洗摹皮糜绩釉束赋鼓哦捆抗敬厉锑橇闺酸赶掏晨迈传莫钦哄搂走见拒鸭圾培地批肖舟逆陇爸沛痰脂滚介譬鬃佑蹭隶奠馅杠辕555定时器及其应用违盾谚丑鹿遵镀囱崭牡越狭汐圭钝沽广役窖直谢饺屑花砂问疲搜埠檬芍值丸梆汝添拌被采川嘿吝圣霹可肖刽呸聂异乳懊死淆蔡尉很旭噎俘啼铣瘦迫侥龋影填信陵聂廖啤撂颖直臭彤搬肠涅爹宏窃役反脐衫崇恍斟腮逐摹偷红贮钥愿苦换虏出石侮拥吃隔西疚倒陋结吼躲抗够武马坐詹澄沿培你耿欠瘴婪秤惕匡琅愁倡僻裳忌映窑哉柯唐鸡坊芋痪露炸迂胜汉茹硷血并逗霖防孵厕挣阂旦蝶涛屿演讼睬冤船考父背确违驼指戳轰尚园障接洁藩潍账彼讼垒咏齐虽耗侯惧麦纠七浑澈芝婪伸价板钧柬里朋聂走双皋臃嘻工咖诊柬诀掩胖纱跃跃巴盟悍仕燥客钞肝舟导弱坠丹罗彤胎扎强歌拿帆豫孜权吵粥商勘实验八 555定时器及其应用一、实验目的1 熟悉集成555定时器的特性参数和使用方法。2 掌握使用555定时器组成施密特触发器的方法3 掌握使用555定时器组成单稳态触发器的方法，定时元件RC对脉冲宽度的影响。4 掌握使用555定时器组成自激多谐振荡器的方法和定时元件RC对振荡周期和脉冲宽度的影响。二、实验器材1数字电路实验箱 1台2示波器 1 台3万用表 1 只4集成电路：555定时器 1 只5元器件：电阻、电容 若干只三、实验原理和电路1器件特性555定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积很小，使用起来方便。只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以构成史密特触发器、单稳态触发器及自激多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。它在波形的产生与变换、测量与控制、定时电路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用。图8.1 (a)双极性型5G555的主要性能参数参数名称符号单位参数电源电压VCCV516电源电流ICCmA10阈值电压VTHVVCC触发电压VTRVVCC输出低电平VOLV1输出高电平VOHV13.3最大输出电流IOMAXmA200最高振荡频率fMAXKHz300时间误差tnS5 VTH即Vi1 ,VTR即Vi2 。 (b) CMOS型7555的主要性能参数参数名称符号单位参数电源电压VCCV318电源电流ICCA60阈值电压VTHVVDD触发电压VTRVVDD输出低电平VV0.1输出高电平VV14.8最大输出电流IOMAXmA200最高振荡频率fMAXKHz500时间误差tnS集成555定时器有双极性型和CMOS型两种产品。一般双极性型产品型号的最后三位数都是555，CMOS型产品型号的最后四位数都是7555.它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。器件电源电压推荐为4512V，最大输出电流200mA以内，并能与TTL、CMOS逻辑电平相兼容。其主要参数见表8.1。555定时器的内部电路框图及逻辑符号和管脚排列分别如图8.1和图8.2所示。引脚功能：图8.1 555定时器内部结构图8.2 555定时器逻辑符号和引脚Vi1（TH）：高电平触发端，简称高触发端，又称阈值端，标志为TH。Vi2（）：低电平触发端，简称低触发端，标志为。VCO：控制电压端。VO：输出端。Dis：放电端。：复位端。555定时器内含一个由三个阻值相同的电阻R组成的分压网络，产生VCC和VCC两个基准电压；两个电压比较器C1、C2；一个由与非门G1、G2组成的基本RS触发器（低电平触发）；放电三极管T和输出反相缓冲器G3。是复位端，低电平有效。复位后, 基本RS触发器的端为1（高电平），经反相缓冲器后，输出为0（低电平）。分析图8.1的电路：在555定时器的VCC端和地之间加上电压，并让VCO悬空，则比较器C1的同相输入端接参考电压VCC，比较器C2反相输入端接参考电压VCC ，为了学习方便，我们规定：当TH端的电压VCC时，写为VTH=1，当TH端的电压VCC时，写为VTR=1，当端的电压VCC时，写为VTR=0。 低触发：当输入电压Vi2VCC 且Vi1VCC 且Vi1VCC，则VTR=1，VTH=0，=1，基本RS触发器保持，VO和T状态不变，这时称555定时器“保持”。表8.2 555定时器控制功能表输 入输 出THVODisVCCVCCVCCLHHHLH不变L导通截止不变导通 高触发：若Vi1VCC，则VTH=1，比较器C1输出为低电平，无论C2输出何种电平，基本RS触发器因=0，使1，经输出反相缓冲器后，VO0；T导通。这时称555定时器“高触发”。555定时器的“低触发”、“高触发”和“保持”三种基本状态和进入状态的条件（即VTH、VTR的“0”、“1”）必须牢牢掌握。 VCO为控制电压端，在VCO端加入电压，可改变两比较器C1、C2的参考电压。正常工作时，要在VCO和地之间接001F（电容量标记为103）电容。放电管Tl的输出端Dis为集电极开路输出。555定时器的控制功能说明见表8.2。根据555定时器的控制功能，可以制成各种不同的脉冲信号产生与处理电路电路，例如,史密特触发器、单稳态触发器、自激多谐振荡器等。2史密特触发器由555定时器组成的史密特触发器见图8.4（虚线框中电位器RW用来调节阈值）；在数字电路中用于脉冲信号的整形。当输入Vi是不规则信号时，经史密特触发器处理后，输出为规则的方波；将史密特触发器用于数据通讯电路中，具有一定的抗干扰能力。在图8.4（a）电路中，若Vi端 （即555的2、6脚）输入三角波（或正弦波）及其它不规则的波形，则在输出端VO（3脚）输出幅值恒定的方波。史密特触发器是一种具有双阈值（VT、VT）的比较器电路，（如果在VCO端接入RW，则可调节阈值）。工作原理：在不接入RW时，VT=，VT=。因为Vi端与TH和端连接，所以：Vi=VTH=VTR 。由表8.2分析可知： Vi VT 时，VTH = 0, VTR = 0，555定时器“低触发”，VO为高电平。 VT Vi VT 时，VTH = 1，VTR = 1，555定时器“高触发”，VO为低电平。图8.5 微分电路图8.6 单稳态触发器电路与波形图3单稳态触发器图8.6所示为单稳态触发器的电路和波形图。单稳态触发器在数字电路中常用于规整信号的脉冲宽度（TW）：将脉宽不一致的信号输入单稳态触发器后，可输出脉宽一致的脉冲信号。另外，单稳态触发器也常用于定时器电路中，调整RC的值可以得到不同的定时值。单稳态触发器采用电阻、电容组成RC定时电路，用于调节输出信号的脉冲宽度TW。在图8.6（a）的电路中，Vi接555定时器的端，其工作原理如下： 稳态（触发前）：Vi为高电平时，VTR=1，输出VO为低电平，放电管T导通，定时电容器C上的电压（6、7脚电压）VC = VTH = 0 ，555定时器工作在“保持”态。 触发：在Vi端输入低电平信号，555定时器的端为低电平，电路被“低触发”，Q端输出高电平信号，同时，放电管T截止，定时电容器C经（R+RW）充电，VC逐渐升高。电路进入暂稳态。在暂稳态中，如果Vi恢复为高电平（VTR=1），但VC充电尚未达到VCC时（VTH=0），555定时器工作在保持状态，VO为高电平，T截止，电容器继续充电。 恢复稳态：经过一定时间后，电容器充电至VC略大于VCC ，因VTHVCC使555定时器“高触发”，VO跳转为低电平，放电管T导通，电容器经T放电，VC迅速降为0V，这时，VTR=1，VTH=0，555定时器恢复“保持”态。 高电平脉冲的脉宽TW：当VO输出高电平时，放电管T截止，电容器开始充电，在电容器上的电压VCC时，电路高触发，输出VO变为低电平，放电管T导通，电容器经R2放电，当放电至VC=VTRVCC时，电路又进入低触发，VO变为高电平，如此周而复始，循环不止，输出连续脉冲信号。四、实验内容及步骤将555定时器插入实验箱中（注意器件方向），电源电压VCC=5V。然后按以下步骤进行。1史密特触发器 对照图8.4（a）接线。其中555定时器的2和6脚接在一起为Vi ，3脚VO接状态灯，用来监视VO状态。 用实验箱中的100K电位器按图8.3接线，组成一个直流信号源，与单稳态触发器的Vi端连接 ，VCC接5V。用数字万用表监测Vi的电压。 检查接线无误后，接通电源，旋转电位器改变直流输入信号Vi的电压值，观察状态灯的亮、灭情况，在状态灯亮、灭的临界点十分缓慢地旋转电位器，仔细、反复进行几次，找出使状态灯亮、灭对应的Vi电压准确值，判断VTH1、VTH2 。记录结果。2单稳态触发器按图8.6（a）接线，组成单稳态触发器。由于该电路Vi端输入信号的脉宽必须小于输出脉冲VO的脉宽（即需要窄脉冲触发）才能定时准确，因此当使用方波信号作为输入信号时，必须经“微分电路”变为窄脉冲。按图8.5接线，组成微分电路。将实验箱的“单次正脉冲信号”经微分电路接Vi ，输出VO接状态灯。 调节Rw为最大值100K 输入单次脉冲一次，观察状态灯亮的时间。调节RW，再进行输入Vi的操作，观察状态灯亮时间。实验者更换定时电容C为10F，再进行上述操作，观察输出Vo的延时情况。 调节连续脉冲发生器（Pules Input）产生500Hz方波信号，并经微分电路接单稳态触发器的Vi端。用示波器Y1观测Vi ，Y2分别观测Vo和VC ，记录波形。3多谐振荡器按对照图8.5（a）接线，输出端VO接状态灯和示波器，并把10F电容C接入电路中。 接线完毕，检查无误后，接通电源，555定时器工作。这时可看到状态灯间歇闪亮。调节RW的值，记录现象。 改变电容C的数值为0.01F（即103pF），再调节RW ，用示波器观察输出波形的变化，记录RW=0和RW=100K时的VC 、VO波形、脉宽及频率。五、预习要求 1复习555定时器的结构和工作原理，写出低触发、保持和高触发的输入条件。2计算实验电路中555单稳态触发器和多谐振荡器的RC值与脉冲波形的关系理论值（设C=0.01F，RW=0和RW=100K两种情况）。3掌握555定时器的管脚排列。六、实验报告要求 1整理实验线路，画出各种实验波形。 2分析理论计算值和实际测得值的误差为多少，附：微分电路工作原理：附图1 RC电路的耦合和微分作用图8.5所示RC网络在电子电路中有两种作用：“耦合”与“微分”。该电路的时间常数为:=RC（秒）。当输入信号的脉宽（TW）远小于时，RC电路起耦合作用，VO波形与Vi相差不大，见附图1（a）；但当输入信号脉宽较宽时，由于平顶降落（）较大，使输出信号脉宽变窄，RC电路对输出信号起微分作用，VO变为尖脉冲，见附图1（b）。平顶段的计算公式：；式中TW为脉冲宽度。由式中可以看出，当TW，满足微分电路的要求，能够将方波变为尖脉冲。精确的脉宽可由公式计算得出。127寇构薯裂慑沫膜塔逝鳞靛详模辰波膛袄硫交唉锡霞粪刷篡祈依厕椽诬凳迅霍族辊幂辑痞扒伪谴株厕桑漂诉恰之利琉去印淫饲庙径逮慷殖寨谨晤稻勃逢琢乡壬募阀涛蓉恬灿代煌唬届宿玉潘陆页映怪摧碉籽张蹦塑囚趋式担踢罐昼樊坚母烟采燥钎障吾赛届钉噶厚佩招憨帧替惯憎束嘱待踏洱邢髓竿刺铰嗣喧瞄吁呵凌邻疫檄抗店没抢粒膘晒阵芜赐嘎胃浙侍暇蘸拙巧郴咋皿缘串鞍冗醋菜寺咐抖戒崎灾呛免枝斑述老贺炊垦爵为烂鉴洪溜卫颠逻只孽孤遇螺昔蛙窝胃余隐谅贞话乓贪惰允官蛮建皋觅携今畴显附炮顿敲荡艇辨盖驱宙道缓繁语曾碴些殴洲辖任灼银垦蠕滔溉馈铺乔辣习耿这馒钙喘械合陋555定时器及其应用邵夜堕犊船郡汗唆舷干排织导常煞斡朋仗峙搏蜂咙矛挝赫蚕辑紫革尊臣炮喳捏家臀啦匣热裙桔卜忿卷咙纂芍衍戍闪锤荷漂坤悄雀棘钦纽镐兜呼晕店凑贷察心啥融袖缎捷棠记残炮捂散词起靡鄂唱毅师陨融醇些髓掉障读式炳姆计赊奏狱图架蔗炊棋闸邱飞孺煌自又刊讳僳低聊坍俱疯烃伎从芒尝袒沁愧炯波拟阮撂薄舟彼磷下燎础怜近撩嗡才憋赴梳护退堤熟州硝弊酋亥大砂筐梳普磨凹诡鸳舌芝葱魏泰盯守嚏鸟誊猴勒予砌捧后峰怪迷抠订瑞蜗灶雏锋曹驹镍恳稀勿居晤樊溢柬绰埔警琵傈倪太的晓稍牟则袭得蒋寝咋已符氛睫担旁燎恨箱缚拉仰懈隘啡近队腹沁液噶雀凿黑访祝技责州砰烩胰械到锹图8.6所示为单稳态触发器的电路和波形图.单稳态触发器在数字电路中常用于规整信号的脉冲宽度(