第18讲555定时器及其应用2

1、第第18讲讲 555定时器及其应用定时器及其应用218-118-1 555555定时器构成单稳态触发器定时器构成单稳态触发器18-218-2 555555定时器构成多谐振荡器定时器构成多谐振荡器18.1.1 18.1.1 单稳态触发器概述单稳态触发器概述工作特点：工作特点：1 1、电路中有、电路中有一个稳态一个稳态和和一个暂稳态一个暂稳态两个工作状态；两个工作状态；2 2、在外界触发脉冲作用下，电路能从稳态翻转至暂、在外界触发脉冲作用下，电路能从稳态翻转至暂稳态，在暂稳态维持一段时间后，再自动翻转至稳稳态，在暂稳态维持一段时间后，再自动翻转至稳态；态；3 3、暂稳态维持时间的长短取决于电路本身

2、的参数与、暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数与触发脉冲无关。触发脉冲无关。18-118-1 555555定时器构成单稳态触发器定时器构成单稳态触发器单稳态触发器在数字电路中一般用于单稳态触发器在数字电路中一般用于（产生一定宽度的矩形波）、（产生一定宽度的矩形波）、（把不规则的（把不规则的波形转换成宽度、幅度都相等的波形）以及波形转换成宽度、幅度都相等的波形）以及（把输入信号延迟一定时间后输出）等。（把输入信号延迟一定时间后输出）等。单稳态触发器可以由门电路构成，也可以单稳态触发器可以由门电路构成，也可以由由555555定时器构成。定时器构成。18.1.2 555定时器接成单稳态触发器定时

3、器接成单稳态触发器1、电路组成、电路组成 Q七六搭一，上七六搭一，上R下下CQ0t0t0tuiuCuo2VCC /3 2、工作原理：、工作原理： 静止期：触发信号没有来到，静止期：触发信号没有来到，Ui为高电平。电源刚接通时，电为高电平。电源刚接通时，电路有一个暂态过程，即电源通过电阻路有一个暂态过程，即电源通过电阻R向电容向电容C充电，充电， 当当UC上升上升到到 时，时，RS触发器置触发器置 0，Uo=UoL，CCU32Q0t0t0tuiuCuo2VCC /3 TD导通，因此电容导通，因此电容C又通过导电管又通过导电管TD迅速放电，直到迅速放电，直到UC=0，电，电路进入稳态。这时如果路进

4、入稳态。这时如果Ui一直没有触发信号来到，电路就一直处一直没有触发信号来到，电路就一直处于于Uo=UoL 的稳定状态。的稳定状态。 Q001100t0t0tuiuCuo2VCC /3 暂稳态：外加触发信号暂稳态：外加触发信号Ui的下降沿到达时，由于的下降沿到达时，由于 ，RS触发器触发器Q端置端置 1，因此，因此Uo=UoH, TD截止，截止，UCC开始通过电阻开始通过电阻R向电容向电容C充电。随着电容充电。随着电容C充充电的进行，电的进行，UC不断上升，趋向值不断上升，趋向值UC()=UCC。 0)U(UU31UC6CC2 、Q00100t0t0tuiuCuo2VCC /3Ui回到高电平后，

5、在回到高电平后，在 期间，期间，RS触发器状态保持触发器状态保持不变，因此，不变，因此，Uo一直保持高电平不变，电路维持在暂稳态。但当一直保持高电平不变，电路维持在暂稳态。但当电容电容C上的电压上升到上的电压上升到 时，时，RS触发器置触发器置 0，电路输出，电路输出Uo=UoL， TD导通，此时暂稳态便结束，电路将返回到初始的稳态。导通，此时暂稳态便结束，电路将返回到初始的稳态。 、CC2U31U CC6U32U CCU326U Q0t0t0tuiuCuo2VCC /3 恢复期：恢复期： TD导通后，电容导通后，电容C通过通过TD迅速放电，使迅速放电，使UC0，电路又恢复到稳态，第二个触发信

6、号到来时，又重复上述过程。电路又恢复到稳态，第二个触发信号到来时，又重复上述过程。 3、输出脉冲宽度、输出脉冲宽度TW 输出脉冲宽度输出脉冲宽度TW是暂稳态的是暂稳态的停留时间，根据电容停留时间，根据电容C的充电过的充电过程可知：程可知： ,RC,U32)T(UU,U)(U, 0)0(UCCWCTCCCC 因而代入下式可得因而代入下式可得 RC1 . 13n1RCU)(U)0(U)(Un1RCTTCCCW 前面给出的单稳态电路对输入触发脉冲的宽度有一定要前面给出的单稳态电路对输入触发脉冲的宽度有一定要求，求， 它必须小于它必须小于TW。若输入触发脉冲宽度大于。若输入触发脉冲宽度大于TW时，应在

7、时，应在U2输入端加输入端加RiCi微分电路。微分电路。 w特性：特性：n这个这个单稳态触发器单稳态触发器是是负脉冲负脉冲触发的。触发的。n稳态稳态时，这个单稳态触发器输出时，这个单稳态触发器输出低低电平。电平。n暂稳态暂稳态时，这个触发器输出时，这个触发器输出高高电平。电平。n该电路输出脉冲宽度为该电路输出脉冲宽度为tw w1.11.1RC 。集成单稳态触发器集成单稳态触发器tW=0.69RextCext 集成单稳集成单稳74LS121功能表功能表 外接电阻外接电阻（下降沿触发）（下降沿触发） 内部电阻内部电阻（上升沿触发）（上升沿触发）1) 触摸定时控制开关触摸定时控制开关84762153

8、555+VCCRLR100kC100C10.01(+6V)P555定时器构成单稳态触发器。只要用手触摸一下定时器构成单稳态触发器。只要用手触摸一下金属片金属片P，由于人体感应电压相当于在触发，由于人体感应电压相当于在触发输入端（管脚输入端（管脚2）加入一个负）加入一个负脉冲，脉冲，555输出端输出高电平，输出端输出高电平，灯泡（灯泡（RL）发光，当暂稳态）发光，当暂稳态时间（时间（tW）结束时，）结束时，555输出输出端恢复低电平，灯泡熄灭。端恢复低电平，灯泡熄灭。该触摸开关可用于夜间定时该触摸开关可用于夜间定时照明，定时时间可由照明，定时时间可由RC参数参数调节。调节。4、单稳态触发器的应用

9、单稳态触发器的应用2）定时）定时由于单稳态电路能够产生一定由于单稳态电路能够产生一定宽度宽度tW的矩形脉冲，利用这个的矩形脉冲，利用这个矩形脉冲去控制某个电路，则矩形脉冲去控制某个电路，则可以使其在时间可以使其在时间tW内动作（或内动作（或不动作），如图。不动作），如图。 3）延时）延时 利用单稳可以取得延时作用利用单稳可以取得延时作用,延长的时间可以延长的时间可以通过通过 R、C调节。调节。单稳电路单稳电路&uAtW延迟时间延迟时间 uo uo ui uA tw 4）脉冲的整形）脉冲的整形5）方波发生器）方波发生器脉宽不同脉宽不同 脉宽相同脉宽相同 单稳电路单稳电路uo2ui1=uo

10、2 uo1=ui2 合理调节两电路的参数，可以得到符合要求的输出脉冲。合理调节两电路的参数，可以得到符合要求的输出脉冲。 ui1ui2红：自动返回红：自动返回蓝：触发翻转蓝：触发翻转通常噪声多表现为尖脉冲，宽度较窄，而有用的信号都具有通常噪声多表现为尖脉冲，宽度较窄，而有用的信号都具有一定的宽度。因此，利用单稳态电路，将输出脉宽调节到大一定的宽度。因此，利用单稳态电路，将输出脉宽调节到大于噪声宽度而小于信号宽度即可消除噪声。于噪声宽度而小于信号宽度即可消除噪声。6）消除噪声）消除噪声18.2.1 18.2.1 多谐振荡器概述多谐振荡器概述 多谐振荡器又称无稳电路多谐振荡器又称无稳电路，主要用于

11、产生各种，主要用于产生各种方波或时间脉冲信号方波或时间脉冲信号。它是一种自激振荡器，在接。它是一种自激振荡器，在接通电源之后，不需要外加触发信号，便能自动地产通电源之后，不需要外加触发信号，便能自动地产生矩形脉冲波。由于矩形脉冲波中含有丰富的高次生矩形脉冲波。由于矩形脉冲波中含有丰富的高次谐波分量，所以习惯上又把矩形波振荡器称为多谐谐波分量，所以习惯上又把矩形波振荡器称为多谐振荡器。振荡器。 性能特点：性能特点： 没有稳态，有没有稳态，有两个暂稳态两个暂稳态。 工作工作不需要外加信号源不需要外加信号源，只需要电源。，只需要电源。18-2 18-2 555555定时器构成多谐振荡器定时器构成多谐

12、振荡器 TC1C2+-+(4)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC(8)G(1)(2)(5)(6)(7)vovoC)(-CCV-1R-2R18.2.2 用用555定时器组成定时器组成多谐振荡器多谐振荡器1、电路组成电路组成2、工作原理、工作原理uC0tVCC /32VCC /30tuo输出波形输出波形1 1）电路第一暂态，输出为电路第一暂态，输出为1 1。电容充电，电路转换到第。电容充电，电路转换到第二暂态二暂态, ,输出为输出为0 02 2）电路第二暂稳态，电容放电，电路转换到第一暂态电路第二暂稳态，电容放电，电路转换到第一暂态3、参数计算、参数计算2lnC)RR(V

13、VVVlnC)RR(T21TCCTCC211 充电时间充电时间 2lnCRV0V0lnCRT2TT22 放电时间放电时间 振荡周期：振荡周期：T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C输出脉冲占空比输出脉冲占空比:21211R2RRRTTq 占空比可调的多谐振荡器占空比可调的多谐振荡器输出脉冲占空比输出脉冲占空比:BABARRRRq2输出脉冲占空比输出脉冲占空比:BAARRRq48162357R1C555uoVCCR21R28S8S1简易电子琴电路图简易电子琴电路图 1） 简易电子琴就是通过改变简易电子琴就是通过改变R2 的阻值来改变输出方波的周的阻值来改变输出方波的周期期 , 使外接的喇叭发出

14、不同的音调使外接的喇叭发出不同的音调 。4、多谐振荡器应用、多谐振荡器应用C1R1uo18 47 3 6 5552 5 10.01Fuo1VCCR2(a) 电路(b) 工作波形C2R3uo28 47 3 6 5552 5 10.01Fuo2R4C将振荡器将振荡器的输出电压的输出电压uo1，接到振荡器，接到振荡器中中555定时器的复定时器的复位端（位端（4脚），当脚），当uo1为高电平时振荡器为高电平时振荡器振荡，为低电平时振荡，为低电平时555定时器复位，振荡器定时器复位，振荡器停止震荡。停止震荡。间歇振荡器间歇振荡器 I输出接输出接IIVCO,控制其阈值电压控制其阈值电压VT+和和VT-。I

15、的输的输出高低电平的持续时间决定了电路高低音持续时间，出高低电平的持续时间决定了电路高低音持续时间，II的频率决定了高低音频率。的频率决定了高低音频率。双音发生器双音发生器（1）vO1的高电平持续时间为：的高电平持续时间为：sCRRtH1 . 169. 0101010)15010(2ln)(63121此时，此时，vO1为为11V。 VCC=12V，由叠加定，由叠加定理可求得右边理可求得右边555定时器定时器5脚电压脚电压VCO=8.8V。因此，。因此，VT+=8.8V，VT-=4.4V片片555定时器振荡频率，及扬声器定时器振荡频率，及扬声器声音的周期为：声音的周期为：Hz611T1f11 s

16、1063. 12ln1001. 0101008 . 8124 . 412ln1001. 010)10010(V0V0lnCRVVVVlnC)RR(T36363TT25TCCTCC2541 （2）vO1的低电平持续时间为：的低电平持续时间为：sCRtL04. 169. 01010101502ln6312此时，此时，vO1为为0.2V。VCC=12V，由叠，由叠加定理可求得右边加定理可求得右边555定时器定时器5脚电压脚电压VCO=6V。因此，。因此，VT+=6V，VT-=3V片片555定时器振荡频率，及扬声器定时器振荡频率，及扬声器声音的周期为：声音的周期为：s1014. 12ln1001. 010100612312ln1001. 010)10010(V0V0lnCRVVVVlnC)RR(T36363TT25TCCTCC2542 Hz876T1f22 因此可知，高音频率为因此可知，高音频率为876Hz，持续时间，持续时间1.04s。低音频。低音频率为率为611Hz，持续时