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成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计） （JJS数字式时间继电器的设计）成都电子机械高等专科学校成教院毕 业 设 计（论 文）论文题目： JJS数字式时间继电器的设计教 学 点： 重庆科创职业学院指导老师： 王新 职 称： 高级工程师 学生姓名： 薛峰 学 号: 09124414024专 业： 机电一体化技术成都电子机械高等专科学校成教院制二一 年 一 月 十 日成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计（论文）任务书题目： JJS数字式时间继电器的设计任务与要求： 提高抗干扰能力方法 ， 干扰的主要来源在电力系统运行中的继电器受到干扰主要是电磁干扰，来源有以下几种 (1)直流低压回路断开电感性负载（如接触器、中间继电器等）或电磁型电流、电压继电器触点抖动时，常会产生快速瞬变脉冲组电波。 (2)高压变电所临近高压电器设备操作时产生的感应干扰。(3)移动电话、携带式步话机和相邻或附近设备发生的调频电磁波及电弧放电时产生的高频电磁辐射。(4)设备中脉冲电路、时钟回路、开关电源、收发讯机等通过空间传播的电磁能量； 时间： 2010 年 11 月 11 日至 2011 年 1 月 10 日 共 10 周教 学 点： 重庆科创职业学院学生姓名： 薛峰 学 号： 09124414024专业： 机电一体化技术指导单位或教研室： 指导教师： 王新 职 称： 高级工程师成都电子机械高等专科学校成教毕业设计(论文)进度计划表日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字2010.11.10至11.15选题2010.11.16至11.17任务书及制定进度计划2010.11.18至11.22目录及提纲2010.11.23至11.30调研、实习、查阅、整理资料2010.12.12之前撰写论文初稿2010.12.12至12.15论文排版2010.12.15至12.18检查 2010.12.20论文定稿2010.12.21至1月初交稿师对进度计划实施情况总评 签名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一。摘 要 采用TTL电路，具有延时精度高、范围广、整定方便直观、功耗小、寿命长、触点容量大等优点，使用于交流50HZ，电压至220V或直流电压24V的控制电路中作为延时控制元件，按预定时间接通或分断电路。它的电路设计简单,其功能很多,频率稳定,高精度,长延时,体积小,可靠性高,结构简单,是发展方向,国外很多公司都有各自的专用集成块.但成本高,一般工业中使用的时间继电器常采用阻容振荡器或从电源获得计数脉冲。计数器虽很多优点,但是电路复杂,为了克服这一缺点发挥数字式的特长,因而发展数字式时间继电器,使之能够超越国外。 关键字: 继电器、计数器、译码器、七段数码显示管、变压器、产品试验 Abstract Uses the TTL electric circuit, has the time delay precision high, the scope broad, the installation convenience direct-viewing, the power loss small, the life long, the electronic contact capacity big and so on the merits, uses in exchanges 50HZ, the voltage to 220V or in the DC voltage 24V control circuit took the timing control part, breaks the electric circuit according to the scheduled time connection or the minute.Its circuit design is simple, its function are very many, the frequency is stable, the high accuracy, the long time delay, the volume is small, the reliability is high, the structure is simple, is the development direction, the overseas very many companies all have respective special-purpose integrated block. But the cost is high, in the general industry uses the time relay often uses anti- accommodates the oscillator or obtains the counting pulse from the power source.Although counter very many merits, but the electric circuit is complex, in order to overcome this shortcoming to display the digital special skill, thus develops the digital time relay, enables it to surmount overseas. Key word: Relay counter、 decoder、 seven 、section of numerical 、code display tubes 、 Transformer product experiment目 录引 言1第一章 数字式时间继电器的概述2第二章 数字式时间继电器的原理及方案2第一节 继电器原理框图3第二节 电路的作用原理4第三章 器件的设计及选择7第一节 继电器的选择7第二节 中规摸集成4线-七段译码器/驱动器8一 集成译码器74LS48：8第三节 计数器10一 振荡电路的设计14二 555定时器的工作原理。14三 多谐振荡器16四 半导体数码管17五 电源变压器的设计19六 计算步骤如下:19七 符合电路20第四章 器件的设计及选择21第一节 查技术的要求22第二节 试方法22结束语23谢 辞24参考文献25引 言数字式时间继电器作为一个独立的电器元件称定时器，有时也只作为一个环节附属于其它电器中。它除了执行继电器外，全部由电子元件及电子线路组成，没有其它机械运动部分，因而具有精度高，寿命长，体积小，重量轻，适于频繁动作，延时值整定方便等优点。时间继电器作为辅助元件用于各种保护及自动装置中，使被控元件达到所需要的延时，在保护装置中用以实现主保护与后备保护的选择性配合。 电子式时间继电器是电动式时间继电器替代产品。本产品采用规模集成电路，发光二极管指示，数字按键开关预置时间，具有工作稳定可靠、延时精 度高、功耗低、外形美观、安装方便等特点。可被广泛应用于交流50Hz，电压至380V以下的电气自动控制线路中作延时元件之用。时间继电器现在正取代传统的电磁式，空气阻尼式，电动机式时间继电器。如日本生产的数字时间继电器已超过总数的一半以上。我国电器行业近年来不断 引进与开发数字式时间继电器。数字式时间继电器把重复精度提高0.5%，延时从0.1秒到24小时甚至更长。由于采用了集成电路或大规模专用集成电路，数字式时间继电器的可靠性和其它性能大大提高。在国内，出现了模数时间继电器。它不仅功能多样，而且其尺寸和安装轨道都标准化。从而拓宽了应用范围。数字式时间继电器有多种延时方案，如通电延时，断电延时，重复循环延时，间隔计时等。同一产品又有多档延时，延时过程又有数字显示。例如广州电器工业公司等生产的JS25系列计数式时间继电器。无锡机床电器厂生产的ST系列采用可编程控制。第一章 数字式时间继电器的概述JSS型数字式时间继电器是一种多功能，高精度，宽延时范围的数字式时间继电器，本次采用TTL大规模集成电路。还采用了数字式时间继电器的外形及安装尺寸符合国家标准。数字式时间继电器是用半导体计数电路对振荡脉冲进行计数的原理来获得延时的.它的用途很广.JSS型数字式时间继电器是JSS1系列电子式时间断电器的派生面板式产品，其技术参数与JSS1系列相同，延时范围有1-99S，1-999S，1-9999S,三种，两位数字显示，外形尺寸与JSS2型电动式时间继电器相同，有通电延时型，断电延时型，分别适用于工作电压至380V的控制电路中起自动或半自动延时控制作用。它的电路设计简单,其功能很多,频率稳定,高精度,长延时,体积小,可靠性高,结构简单,是发展方向,国外很多公司都有各自的专用集成块.但成本高,一般工业中使用的时间继电器常采用阻容振荡器或从电源获得计数脉冲.计数器虽很多优点,但是电路复杂,为了克服这一缺点发挥数字式的特长,因而发展数字式时间继电器,使之能够超越国外.JSS系数字式时间继电器采用TTL还可采用石英晶体振荡和CMOS脉冲数字电路,其延时时间精度远远高于电磁型时间继电器,为电力系统继电保护缩短主保护和后备保护时间级差提代保证,是我国目前最理想的更新换代产品.该继电器无论从外型结构、内部接线、工作方式、整定范围与电磁型继电器完全相同，且整定方便、直观、按动按键开关两位。型号及其含义：图1.1-1时间继电器型号及其含义 型号及含义第二章 数字式时间继电器的原理及方案第一节 继电器原理框图继电器为静态式数字时间继电器，由555振荡器产生标准时基讯号，采用TTL集成电路构成逻辑回路，通过一组或两组两位BCD码拨盘开关整定延时值。继电器原理框图，如图2.1-1所示。电源时机脉冲计数器译码显示器拔码开关反向器驱动输出图2.1-1数字式时间继电器原理框图继电器无需辅助电源，平时不带电，当施加额定电压时，其内部瞬动继电器动作，输出瞬动触点，同时晶体起振，产生时钟脉冲，经分频后输入计数器，当计数值达到拨盘开关置数时，电路符合，出口继电器动作，输出延时触点。由于双延时继电器装有两组独立整定延时值的开关，并各自驱动一个出口继电器，因此实现了独立的双延时功能。如用户要求输出延时滑动触点，订货时可特别注明，并提出滑动触点闭合持续时间。当接受信号后，先使计数器清“0”，同时把禁止门打开，振荡电路产生的脉冲经整形后，进入计数器，当计数到与整定值相一致时，输出电路动作，延时结束，并是禁止门关闭，脉冲不在进入计数器。 第二节 电路的作用原理利用555多谐振荡器进行分频，然后送到计数器计数，它具有以下特点；1）延时精度高。50HZ电源的周期为1s，计数器允许重复误差1个脉冲。延时精度基本不受温度。电压等影响2）只要增加计数器和数字开关的位数，就可获得长延时。如当时基脉冲为1s用拨码开关8421可整定延时时间，例如需整定延时时间为1237s，可分别自左向右拨动4只拨码开关，使其数字轮分别指在1237上。显示译码器和2位数字显示器，可方便地实现延时过程数字显示。线路较简单成本较低。数字式时间继电器的结构组成：555振荡器，计数器74LS192，译码器74LS48，七段数码显示管，执行继电器，拨码开关8421 (1) 电源 交流电输入，经二级管整流，R限流，对电容器C充电，使晶闸管阳级维持为正电位（对直流也适用）执行继电器K，当开关S位于“OFF“位置时，其延时释放；而当S位于“ON”位置时，继电器延时K闭合。 (2) 计数器计数器的作用就是统计标准时基脉冲的个数,作为时间继电器的延时时间.数字式时间继电器多采用十进制计数器.由于计数器的分频比一旦整定,就不会因电压,温度等的变化而变化,所以数字式时间继电器的精度只与标准时基电路的精度有关.这为提高整机精度带来方便.时间整定方便，综合了数字式与阻容式时间继电器的一些优点。（一）延时时间的整定数字式时间继电器的延时时间t ,为T=nT式中n计数器分频比； T时基发生器周期。改变分频比n或改变发生器周期T， 就可方便地改变延时时间t。T可以通过单独或同时改变标准时基的周期和时基分频器的分频比来实现若同时改变，可以获得极宽的延时调节范围。表2.1-2延时整定方式及其性能整 定 方 法优 点缺 点电位器调节模拟整定电路简单，成本低，整定部分可外接电位器调节，加时基变换开关后其整定范围。精度低，整定的重复精度低，整定范围较低。电位器调节加时基变换开关二进制开关加时基变换开关精度高，整定范围大，与十进制相比，同样数量的触发器可获得较长延时简化译码，符合电路要求体积较小，整定范围大，二进制开关加时基变换开关后其整定范围广大。整定没有十进制方便，直观整定开关连接线较多不易实现数字显示。二进制开关加时基变换开关十进制拨码数字开关数字化整定明显，直观，精度高组合后整定范围大，延时过程数字显示方便，十进制拨码数字开关加时基变换开关后，整定范围极大。线路复杂，连接线多，整定部分不可外接，成本高。目前，以电位器模拟整定加时基变换开关和四为十进制数字开关加时基变换开关的结构较为普通，前者用于RC振荡计数式时间继电器，后者多用于电源分频或石英分频数字式时间继电器中。数字开关多采用带有机械译码的8-4-2-1拨码数字开关， 这样可省去一套译码电路，使体积减小，可适应整机小型化的需要。 (二)计数器时基分频时基分频有二进制，六进制，十进制等几种，而计数器一般为二进制或十进制。从减少电路元件的角度考虑，采用二进制较好，如要1：1000的分频比，二进制只要10块触发器，而十进制要12块。但是，一般人使用二进制不习惯，所以近年来多采用十进制，至于六进制，是为了将秒换算成发或将分换算为小时而采用的。 （三）动作指示和延时过程指示大多数数字式时间继电器都带有（动作指示）和延时动作指示，给使用带来方便，指示灯一般都采用发光二级管，其具有微功能，颜色多样，易被集成电路直接驱动等优点。（四）自动请零和快速清零为保证开机瞬间各计数器都处于“0”状态，开机自动清零电路是必不可少的。对自动清零电路有三个要求，即；1清零电平必须在集成电路的电源电压已经建立的情况下才能送出,否则清零就不可靠.2清零不能太长,否则将影响短延时的精度,但清零时间也不能太短,否则将影响清零的可靠性.3清零电路复原要快,即当继电器断电后,清零电路要迅速复原,否则当继电器又通电工作时,清零电路末复原会使整个继电器工作失灵.4为了使时间继电器在短延时情况下有较高的精度,许多新型数字式时间继电器都设有”快速清零”端子,在快速清零端子断开时,计数器被清零,并被在全”0”状态;而当快速清零端子闭合时,计数器立即开始计数,时间继电器投入工作. (五)状态指示和延时过程指示数字式时间继电器大多带有LED即发光二极管状态指示,其具有微功耗,寿命长,颜色多样,易被集成电路直接驱动等优点,用于指示无激励,延时和响应三种状态.有些还带有液晶显示器进行延时过程显示,可显示延时每一瞬间的剩余时间值,给使用带来方便。第三章 器件的设计及选择 第一节 继电器的选择继电器是一种常用的控制器件,广泛地应用于电力拖动系统,自动程序控制系统及各种生产工艺过程的自动控制等系统,当它的控制量如电压、电流、温度、时间 等物理量变化的预定值时,是被控制量发生预定的突变,如断开或接通,起着控制、调节、保护及传递信号的作用常用继电器可分为通用继电器、中间继电器、功率继电器、电流继电器、电压继电器、热继电器及温度继电器.JRC-19FB型超小功率继电器1用途本产品可直接焊接在印刷线路中,供电子、通讯设备及运动装置中切换电路用.2使用条件环境温度:-25+55相对湿度:+20时达98%3大气压力:86106KPa4工作位置:任意5质量小于5g主要技术特性1线圈电源；直流2线圈消耗功率:0.6W3接触电阻:正常值为0.1.最大值为0.54符合电路要求体积较小。表3.1-1继电器的型号及用途规格 序 号触点形式额定电压 V线圈电阻吸合电压释放电压 V吸合时间 ms释放时间 ms触点负载0030050060120240482Z3561224481810%4510%7010%28010%107010%40001022.544.5918360.30.50.61.22.44.884110V AC0.5A28V DC1A第二节 中规摸集成4线-七段译码器/驱动器目前经常使用的中规模集成4线-七段译码器/驱动器有74LS48 、74LS248、74LS249等，都是功能比较齐全的集成七段译码器件，除具有七段字型译码功能外。1）灯测试输入：此端的功能是检查数码管的各段能否正常发光，低点平有效。当=0时, 、和都同时输出高电平，即等效于=0的情况，此时若=1，显示器必显示器必显示数字8；若=0，由于=0，使的两组与非输入信号中皆含有低电平信号，始终处于高电平.也就是说,无论输入端和、和处于什么状态输出均为高电平，使其被驱动数码管的七段都同时电亮，达到了检查数码管各段能否正常发光的目的。2）消隐输入BI：当BI=0时，则A1=A2=A3=A4=1，使与或非门D13D19均有一组与非输入全为1，输出Y1Y2都为低电平，使其被驱动数码管的各段都同时熄灭。3） 脉冲消隐输入：当用多片中规模集成七段译码器连接成多位十进制数字显示系统时，考虑到数字的书写规则并看起来清晰，整数前的0和小数后的0应不予显示，脉冲消隐输入就是为此目的而设置的。当输入A0=A1=A2=A3=A4=0时，输出Y1Y2=1,Y=0，应显示0，但此时如使=0则D1输出为0，其结果是使应显示的0熄灭。4） 脉冲消隐输出RBO：由图4.2-1可以看出，当输入时，如A0=A1=A2=A3=0时，=0,LT =1，则RBO端输出低电平，表示已将本应显示的0熄灭了。下面是七段译码器/驱动器的逻辑关系。BIN/7SEG是总限定符，V是或关联标注，此时标识序号m=20，表有V20的输入端为影响端，表有表标识序号20的七个输出端为受影响端，它表明受影响端与影响端之间具有逻辑或的关系。与输入，输出有关的限定符“CT=0”叫内容输入，它的含意是，当A0=A1=A2=A3=0时，它所标注的输出端为逻辑1。当需要显示多位十进制数时，可采用多片CT74289将其端与RBO端作适当连接，便可组成熄灭整数前的0，和小数后的0的数码显示系统.一、集成译码器74LS4874LS48均为BCD码至七段集成译码器，即4-7线译码器，可实现将四位的BCD输入信号(DCBA)转换成7位(OA、OB、OC、OD、OE、OF、OG)的编码信号。在设计译码显示电路时，可任意选择 ，二者的管脚功能完全一致。按发光物质不同，数码显示器可分为下列几类：（1）半导体显示器，亦称发光二极管显示器； （2）荧光数字显示器，如荧光数码管、场致发光数字板等；（3）液体数字显示器，如液晶显示器、电泳显示器等；（4）气体放电显示器，如辉光数码管、等离子体显示板等。 如前所述，分段式数码管是利用不同发光段组合的方式显示不同数码的。因此，为了使数码管能将数码所代表的数显示出来， 必须将数码经译码器译出，然后经驱动器点亮对应的段。例如，对于8421码的0011状态，对应的十进制数为3，则译码驱动器应使 a、b、c、d、g各段点亮。即对应于某一组数码，译码器应有确定的几个输出端有信号输出，这是分段式数码管电路的主要特点。7448七段显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。该集成显示译码器设有多个辅助控制端，以增强器件的功能。 7448的功能表如表5.3.4所示，它有3个辅助控制端LT、RBI、BI/RBO,现简要说明如下： 灭灯输入BI/RBO BI/RBO是特殊控制端，有时作为输入，有时作为输出。当BI/RBO作输入使用且BI0时，无论其它输入端是什么电平，所有各段输入ag均为0，所以字形熄灭。表2.2-1 真值表输入7448的输出LTRBIDCBABI/RBOOAOBOCODOEOFOG110000111111101X0001101100001X0010111011011X001111X010011X010111X011011X011111X100011X100111X101011X101111X110011X110111X111011X11111XXXXXX010000000XXXXX17448管脚说明：1A、B、C、D为BCD码输入端；OA、OB、OC、OD、OE、OF、OG为输出端；RBI为行波零消隐输入端(低电平有效)；LT为灯测试输入端(低电平有效)；BI/RBO为“熄灯”输入或行波零消隐输出端(低电平有效)2在显示数字0至15时，“熄灯”辅入端(BI)必须开路或为高电平。如果不对十进数”0”数码消隐，则行波零消隐输人端(RBI)应开路或为高电平。3若“熄灯”输入端(BI)置为低电平，则不管其他输入端处于何种状态，所有的“段”显示驱动输出端 (OA、OB、OC、OD、OE、OF、OG)为低电平。4当行波零消隐输人端(RBI)和BCD码输入端(A、B、C、D)为低电平，并且灯测试输入端为(LT)高电平时，所有的“段”显示驱动输出端转为低电平且行波零消隐输出端(RBO)转为低电平。5当“熄灯”输入端行波零消隐输出端(BIRBO)为开路或保持为高电平，且灯测试输入端(LT)为低电平时，所有的“段”显示驱动输出端为高电平。第三节 计数器计数器种类较多，按构成计数器中的多触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器；根据计数制的不同，分为二进制计数器、十进制计数器和任意进制计数器；根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。还有可预置数和可编程序功能计数器等.（1）74LS192是同步十进制可逆计数器.如图3.3-1所示。表3.3-1 74LS192逻辑功能表(2) 计数器级联使用及任意进制的实现1任意进制的实现2图3.3-3所示，采用置位法构成十进制计数器图3.3-2 74LS192逻辑符号及引脚排列图3.3-3 利用置位法构成十进制计数器3一个十进制计数器只能表示0 9，要扩大计数范围，常常用多个十进制计数级联使用。74LS192设有进位（或借位）输出端，因此可用其进位（或借位）输出信号驱动下一级计数器。图3.3-4 计数器扩展4图3.3-4 计数器扩展（5）74LS192是同步十进制可逆计数器.如图3.3-2所示。CPu-加计数端 CPD-减计数端 -置数端 -非同步进位输出端 -非同步借位输出端 D0、D1、D2、D3-计数器输入端 CR-清零端Q0、Q1、Q2、Q3-数 1异步清0与异步置数 由逻辑电路可写出各级异步置数与异步清”0”信号的表达式为S=DLD*CLR（高电平有效）R=LD+CLK（高电平有效）CP=+CP=+ CP=+CP=（+）+1当CLK=1时，无论LD为何值，上式则S=0（无效），R=1（有效）， 各级异步清0，即：Q3=Q2=Q1=Q0=0 2当CLK=0，LD =0时，由式（3-43）有S=D1，R=D1.各级异步置数，即：Q1=Q2Q2Q3Q0=R1R2R3R0。3当CLK=0，LD =1时，S=0（无效），R=D，异步清”0”与异步置数均无效，此时各级T触发器的状态是否翻转或保持，将由该级的时钟脉冲决定。2 .各级时钟脉冲与输出的关系 由于两个 时钟与各自独立，同时加入各级T触发器，表面上好象各级时钟相同。单实质上各级触发脉冲分别受不同输出端的控制。根据式各级的时钟方程，结合触发器的特性方程，表示该时钟脉冲 每来一次，该级翻转一次，而其它地方（无出发脉冲）该级均保持不便。例如：CP=+=U（3，7，11，15）+（4，8，12）=U（3，7，11，15）+（4，8，12）当计数脉冲由CPU输出时，则CP=（3，7，11，15），表示四变量卡诺图中再编号为的方框内，翻转一次，其它地方翻转保持不便。 次态卡诺图及状态转换图3.3-5 Q QQ1Q 00011110000001001001000011010101011010000111111101010000101111101001000001101011次态卡诺图及状态转换图3.3-6Q QQ1Q00100111001001000000100001010011010001100101111011110011101101100111100010101001集成同步十进制计数器除以上74192。此类计数器型号很多，读者可根据型号查手册，了解各类计数器的参数与特性，以便应用。1. 74LS192（或CC40192）逻辑功能测试将74LS192的CP接单脉冲源，清零端（ ）、置数端（）、数据输入端（）分别接逻辑开关，输出端（）接逻辑电平显示插孔； 和 接逻辑电平显示插孔或译码显示输入的相应插孔。2.时钟无效时 当与全无效，即无时钟脉冲输出时，则各级保持不变。综合上述分析，可将74192的功能归纳于表中。根据功能表和各输入信号的波形，可绘出74192的工作波形，如图3.3-5所示（不考虑延迟时间）。集成同步十进制计数器除以上74192。此类计数器型号很多，读者可根据型号查手册，了解各类计数器的参数与特性，以便应用。3.74LS192（或CC40192）逻辑功能测试,将74LS192的CP接单脉冲源，清零端（ ）、置数端（）、数据输入端（）分别接逻辑开关，输出端（）接逻辑电平显示插孔； 和 接逻辑电平显示插孔或译码显示输入的相应插孔。 （1）置数当CR=0，CPu、CPD任意，任给一组数据， =0时，输出与数据相同，此时74LS192处于置数状态。（2）加法计数CR=0， =1=CPD，CPu接单次脉冲源。在清零后送入10个单次脉冲，观察输出状态变化是否发生在CPu的上升沿。（3）减计数CR=0， =CPu=1，CPD接单次脉冲源。一、振荡电路的设计 振荡电路主要用于产生计数脉冲。振荡频率的稳定性对时间继电器的延时精度的影响很大。对振荡电路的要求除了频率稳定性外，还要求电路简单，成本低。常用的振荡器有晶体振荡器以及用各种半导体元器件构成的阻容振荡器，也可直接用2频电源频率整形后作为计数器脉冲。本次设计采用555振荡器。555时基电路是美国公司于1972年首先投放市场的，用途十分广泛。二、555定时器的工作原理555定时器是一种数字与模拟混合型的中规模集成电路，应用广泛。外加电电容等元件可以构成多谐振荡器，单稳电路，施密特触发器等。其功能见表4.2-1。定时器内部由比较器、分压电路、RS触发器及放电三极管等组成。分压电路由三个5K的电阻构成，分别给A1和A2提供参考电平2/3VCC和1/3VCC。A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号自6脚输入大于2/3VCC时，触发器复位，3脚输出为低电平，放电管T导通；当输入信号自2脚输入并低于1/3VCC时，触发器置位，3脚输出高电平，放电管截止。4脚是复位端，当4脚接入低电平时，则V0=0；正常工作时4接为高电平。5脚为控制端，平时输入2/3Vcc作为比较器的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制。如果不在5脚外加电压通常接0.01F电容到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，确保参考电平的稳定。表3.3-7 555定时器的功能表1电路如图4.4-3所示，接通电源电容C充电（至2/3Vcc）RS触发器置0V0=0，T导通，C放电，此时电路处于稳定状态。当2加入VI1000PF,只要满足VI的重复周期大于tp0 ,电路即可工作，实现较精确。图3.3-8 多谐振荡器图3.3-9 单稳态触发器2多谐振荡器，电路如图3.3-8所示，电路无稳态，仅存在两个暂稳态，亦不需外加触发信号，即可产生振荡（振荡过程自行分析）。电容 C在1/3Vcc-2/3Vcc之间充电和放号的振荡参数为：输出信周期 T=0.7 C(R1+2R2)， f=1/T=1.44/1+2R2)C,占空比 D=( R1+R2 )/( R1+2R2)。555电路要求R1与R2 均应大于或等于1k ，使R1+R2 应小于或等于3.3M。3密特触发器电路如图3.3-8所示。Vs为正弦波，经D半波整流到555定时器的2脚和6脚，当Vi上升到2/3Vcc时，V0从10;Vi下降到1/3Vcc时，V0又从01 。电路的电压传输特性如图3.3-9所示。回差电压：V=1/3Vcc. 三、多谐振荡器多谐振荡器也称无稳态触发器，它没有稳定状态，同时毋须外加触发脉冲，就能输出一定频率的矩形脉冲（自激振荡）。由555集成定时器组成的多谐振荡器下图是由555定时器组成的多谐振荡器。, 和C是外接元件。图3.3-10是由555定时器组成的多谐振荡器接通电源U后，它经过电阻R1和R2对电容C充电，当U1上升略高于U2时，比较器C1的输出为“0”，将触发器置“0”，U为“0”。这时，Q1，放电管T导通，电容C通过R2和T放电，U下降。当U下降略低于U3/2时，比较器C2的输出为“0”，将触发器置“1”，U又由“0”变为“1”。由于Q0，放电管T截止，U又经过和对电容C充电。如此重复上述过程，为连续的矩形波。第一个暂稳状态的脉冲宽度T，即U从U/3充电上升到U/3所需的（R1R2）Cln20.7（R1R2）C，第二个暂稳状态的脉冲宽度T3，即从U/3放电下降到U/3所需的时间：Cln20.7C振荡周期 T=荡频率 由555定时器组成的振荡器，最高工作频率可达300kHZ。输出波形的占空比D=，图中用和两只二极管将电容C的冲放电电路分开，并接一电位器 图3.4-11是占空比可调的多谐振荡器 充电电路：C “地” 放电电路：C T “地” 充电和放电时间分别0.7C ，占空比为D=四、半导体数码管半导体数码管（或称LED数码管）的基本单元是PN结，目前较多采用磷砷化镓做成的PN结，当外加正向电压时，就能发出清晰的光线。单个PN结可以封装成发光二极管，多个PN结可以按分段式封装成半导体数码管，其管脚排列如下图所示。发光二极管的工作电压为1.5-3V,工作电流为几毫安到十几毫安，寿命很长。1.半导体数码管将十进制数码分成七个字段，每段为一发光二极管，其字型结构如上图所示。选择不同字段发光，可显示出不同的字形。例如，当a,b,c,d,e,f,g七个字段全亮时，显示出8；b,c段亮时，显示出1。图3.4-1半导体数码管中七个发光二极管有共阴极和共阳极两种接法2.七段显示译码器其功能是把“8421”二十进制代码译成对应于数码管的七个字段信号，驱动数码管，显示出相应的十进制数码。如果采用共阳极数码管，则七段显示译码器的功能表如下表所示；如采用共阴极数码管，则输出状态应和下表所示的相反，即1和0对换。下表所列举的是CT74LS247型译码器的功能表。它有四个输入端和七个输出端（低电平有效），后者接数码管七段。此外，还有三个输入控制端，其功能如下：(1) 试灯输入端用来检验数码管的七段是否正常工作。当=1, 0时，无论为何种状态，输出均为0，数码管七段全亮，显示“8”字。(2) 灭灯输入端.当0，无论其他输入信号为何状态，输出均为1，七段全灭，无显示。(3)灭0输入端.当1，1，0，只有当0000时，输出均为1，不显示“0”字；这时，如果1，则译码器正常输出，显示“0”。当为其他组合时，不论为0或1，译码器均可正常输出。此输入控制信号常用来消除无效0。例如，可消除000.001两个0，则显示出0.0014-7段译码显示管的真值表：五、电源变压器的设计电源变压器是低频变压器。本文介绍的方法适合50Hz、1kW以下普通交流变压器的设计。如图4.6-1所示.电源变压器的铁心。它一般采用硅钢片。硅钢片越薄，功率损耗越小，效果越好。整个铁心是有许多硅钢片叠加而成的，每片之间要绝缘。一般买来的硅钢片，表面有一层不导电的氧化膜，有足够的绝缘能力。国产小功率变压器铁心的常用标准可以参考相关的国标规格。电源变压器的简易设计。设计一个电源变压器，主要是根据电功率选择变压器铁心的截面积，计算初次级各线圈的圈数等。所谓铁心截面积是指硅钢片中间部分的标准尺寸和叠加起来的总厚度的乘积。如果电源变压器的初级电压是U1，次级有n个组，各组电压分别是U21，U22，U2n，各组电流分别是I21，I22，I2n。六、计算步骤如下1. 计算次级的功率P2。次级功率等于次级各组功率的和，也P2=U21I21+U22I22+ +U2nI2n。2. 计算变压器的功率P。算出P2后。考虑到变压器的效率是，那么初级功率是P1=P2/，一般在0.80.9之间。变压器的功率等于初，次级功率之和的一半，也就是下面的P=(P1+P2)/2。3. 查铁心截面积。根据变压器功率，由式(2.1)计算出铁心截面积S，并且从国产小功率变压器常用的标准铁心片规格表中选择铁心片规格和叠厚。4. 确定每伏圈数N。根据铁心截面积S和铁心的磁通密度B，由式(2.2)得到初级线圈的每伏圈数N。铁心的B值可以这样选取:质量优良的硅钢片，取11000高斯；一般硅钢片，取10000高斯；铁片，取7000高斯。考虑到导线电阻的压降，次级线圈每伏圈数N应该比N增加5%10%，也就是N在1.05N1.1N之间选取。5. 初，次级线圈的计算。初级线圈N1=NU1。次级线圈N21=NU21，N22=NU22，N2n=NU2n。6. 查导线直径。根据各线圈的电流大小和选定的电流密度，由式(2.3)可以得到各组线圈的导线直径。一般电源变压器的电流密度可以选用3A/mm。7. 校核(即校核磁路的长度是否可以容纳下线匝的安置)。根据计算结果，算出线圈每层圈数和层数，再算出线圈的大小，看看窗口是否放得下。如果放不下，可以加大一号铁心，如果太空，可以减小一号铁心。采用GB-GEI铁心，而且舌宽和叠厚的比在1:11:1.7之间，线圈是放得下的。8.各参数的计算公式如下:ln(S)=0.498ln(P)+0.228(2.1)ln(N)=-0.494ln(P)-0.317ln(B)+6.439(2.2)ln(D)=0.503ln(I)-0.221(2.3)9.变量说明:P:变压器的功率。单位:瓦(W)B:硅钢片的工作磁通密度。单位:高斯(Gs)S:铁心的截面积。单位:平方厘米(cm2)N:线圈的每伏圈数。单位:圈每伏(N/V)I:使用电流。单位:安(A)D:导线直径。单位:毫米(mm)为减小交变磁通在铁心中所引起的涡流损耗，铁心一般用厚为0.350.5mm的硅钢片叠装而成；并且在硅钢片两面涂以绝缘漆。信号变压器还可以采用坡莫合金作铁心，当然这主要考虑到响应波形的陡度而采用什么样的材料做为铁心。图3.4.6-1 电源接线图七、符合电路符合电路的作用是当计数器所计数的值与要求控制的给定值相符合后，立即输出一个控制信号，去执行一系列控制动作。这部分电路有三个BCD码拨码盘B和二级管及一个与门组成。拨码开关内部电路和外形如图4.7-1其低部印板引脚为“8”“4”“2”“1”“A”五个。其面上“+”按扭按一下，窗口上数字由09递增变化；“”的按扭使数90递减变化，其内部为印刷电路板和电刷旋转触点，相当于四个开关，根据8421BCD码1态闭合，与窗口数字一致，例如数字为5，即为0101，则闭合，断开。二极管阴极与计数器输出相连，因此只有当计数器值由小到大计数达0101，与拨码盘数相符时，相应的二极管截止，使A输出为高电平。当小数“5”时，则A为低电平。但可能计数器为“7”时，A也为高电平。由于电路为3位十进制数，如图（10）所示，因此在加法计数时由小到大，计数到3位十进制数全符合时，为全1，通过与门在计数值小于拨码数码时，必有某一位出0，也为0。故当出1时，表示计数器数值与拨盘数相一致。以下是符合电路和拨码开关的内部电路图： 图3.4.7-1 (a)符合电路 (b)拨码开关内部接线图第四章 器件的设计及选择第一节 检查技术的要求1. 动作值及返回值在基准条件下，继电器动作电压不大于额定电压值70%。在基准条件下，返回电压不小于额定电压值的5%。2. 延时