定时器及其应用

1、模块七 555定时器及其应用,555定时器可以说是模拟电路与数字电路结合的典范，其内部电路简图如图7-1所示,两个比较器 C1和 C2各有一个输入端连接到三个电阻R组成的分压器上，比较器的输出接到RS触发器上。此外还有输出级和放电管。输出级的驱动电流可达200mA。 比较器C1和C2的参考电压分别为UA=1/3VCC和UB=2/3VCC（本章都用UA和UB表示），根据C1和C2的另一个输入端触发输入和阈值输入，可判断出RS触发器的输出状态。当复位端为低电平时，RS触发器被强制复位。若无需复位操作，复位端应接高电平,555定时器的符号及外管脚分布图如图7-2所示。 555定时器的基本功能见表7-

2、1,项目二 集成定时器应用举例,1. 用555定时器构成单稳态触发器,1）电路组成 用555构成的单稳态触发器如图7-3（a）所示。图a中R、C为定时元件构成单稳态触发器的定时电路；0.01F电容为滤波电容。 （2）工作原理 稳态 当未加触发信号Ui为高电平时,接通电源后,VCC首先通过R对C充电,使Uc上升,当UcUB时,触发器置0,输出U0为低电平,放电管T导通,此后,C又通过T放电,放电完毕后, Uc和U0均为低电平不变,电路进入稳态。 暂稳态 当触发脉冲Ui的负窄脉冲触发后,由于UiUA,触发器被置1,输出U0为高电平,放电管T截止,电路进入暂稳态,定时开始。VCC通过R向C充电,电容

3、C上的电压Uc按指数规律上升,趋向VCC。当UcUB时,触发器置0,输出U0为低电平,放电管T导通,定时结束。电容C经T放电,Uc下降到低电平, U0维持在低电平,电路恢复稳态,3）输出脉宽tW的计算: 输出脉宽tW等于电容C上的电压Uc从零充到2/3VCC所需的时间。 tW1.1RC 可以看出,输出脉宽tW仅与定时元件R、C值有关,与输入信号无关。但为了保证电路正常工作,要求输入的触发信号的负脉冲宽度小于tW,且电平小于1/3VCC,2. 用555定时器构成施密特触发器,1）电路组成 无需增加任何元件，电路连接如图7-4 （a）所示。图7-4 （b）是输入为三角波时的输出波形。图中 Vth+

4、和Vth-即为图7-1中UB 与UA。通过改变5脚（Vc）的电压，可改变两个阈值,2）工作原理 设在电路的输入端输入三角波。接通电源后,输入电压Ui较低, UiUA ,UiUB 触发器置1，输出Uo为1，放电管T截止。随输入电压Ui的上升，当满足UAUiUB时，电路维持原态。当UiUB 时，触发器置0，输出Uo为0，放电管T导通，电路状态翻转。 当输入电压UiUB，经过一段时间后,逐渐开始下降,当UAUiUB时，电路仍维持不变的状态，输出Uo为低电平。当UiUA时，触发器置1，输出Uo变为高电平，放电管T截止,可见：该施密特触发器的正向阈值电压Vth+=UB，负向阈值电压Vth- UA,回差电

5、压：UUBUA 1/3VCC。在以后的时间里，随输入电压反复变化，输出电压重复以上过程,3. 用555定时器构成多谐触发器,1）电路组成 用555定时器构成的多谐振荡器如图7-5所示。其中电容C经R2、T构成放电回路,而电容C的充电回路却由R1和R2串联组成。为了提高定时器的比较电路参考电压的稳定性,通常在5脚与地之间接有0.01F的滤波电容,以消除干扰。 （2）工作原理 刚接通电源时,由于 电容C上的电压Uc为0，电路输出U0为高电平,放电管T截止，处于第1暂稳态。之后VCC通过R1、R2对C充电,使Uc上升,当UcUB时,触发器置0,输出U0为低电平, 此时,放电管T由截止变为导通,进入第

6、2暂稳态。 C经R2和T开始放电,使Uc下降,当UcUA时,电路又翻转置1,输出U0回到高电平,T截止,回到第1暂稳态。之后上述充、放电过程被再次重复,从而形成连续振荡,3）主要参数的计算 输出高电平的脉宽tW1为C充电所需的时间 tW10.7（R1R2）C 输出低电平的脉宽tW2为C放电所需的时间 tW20.7R2C 振荡周期 TtW1tW20.7（R12R2）C,4. 555定时器的应用实例,1）555触摸定时开关 集成电路IC1是一片555定时电路，在这里接成单稳态电路。平时由于触摸片P端无感应电压，电容C1通过555第7脚放电完毕，第3脚输出为低电平，继电器KS释放，电灯不亮。当需要开

7、灯时，用手触碰一下金属片P，人体感应的杂波信号电压由C2加至555的触发端，使555的输出由低变成高电平，继电器KS吸合，电灯点亮。同时，555第7脚内部截止，电源便通过R1给C1充电，这就是定时的开始。 当电容C1上电压上升至电源电压的2/3时，555第7脚道通使C1放电，使第3脚输出由高电平变回到低电平，继电器释放，电灯熄灭，定时结束,定时长短由R1、C1决定：T1=1.1R1*C1。按图7-6中所标数值，定时时间约为4分钟。D1可选用1N4148或1N4001,2）简易催眠器 时基电路555构成一个极低频振荡器，输出一个个短的脉冲，使扬声器发出类似雨滴的声音（见附图7-7）。扬声器采用2英寸、8欧姆小型动圈式。雨滴声的速度可以通过100K 电位器来调节到合适的程度。如果在电源端增加一简单的定时开关，则可以在使用者进入梦乡后及时切断电源,3）直流电机调速控制电路 这是一个占空比可调的脉冲振荡器。电机M是用它的输出脉冲驱动的，脉冲占空比越大，电机电驱电流就越小，转速减慢；脉冲占空比越小，电机电驱电流就越大，转速加快。因此调节电位器RP的数值可以调整电机的速度。如电极电驱电流不大于200mA时，可用555直接驱动；如电流大于200mA，应增加驱动级和功放级。图7-8中VD3是续流二极管