按键触发型双稳态电路研究与应用

1、按键触发型双稳态电路研究与应用摘要：按键触发型双稳态电路是一种依靠按键开关触发的双稳态电路，它有两个稳定状态，在没有外加触发信号的作用下，电路始终处于原来的稳定状态，在通过按键输入触发信号作用下，双稳态电路从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态。这就是双稳态电路的特点。该文从实际应用出发，着重介绍几种按键触发型双稳态电路的构成、工作原理及应用领域。关键词：按键触发双稳态电路CD4069CD4013中图分类号：TN79文献标识码：A文章编号：1672-3791202101a-00-02按键触发型双稳态电路主要由按键触发电路、控制电路、执行电路等组成的，被广泛应用在自动化控制中。该文从实际应用出发，着

2、重介绍几种典型的按键触发型双稳态电路的构成、工作原理及应用领域。首先，我们来了解一下什么是双稳态电路？双稳态电路是具有两个稳定状态的电路。未加外力双稳态电路处于一种稳定状态，加上外力之后它会从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态。这种暂时稳定的状态持续一段时间时间由你设定后会自动恢复到稳定的状态，该文主要介绍由按键触发的双稳态电路，该电路设计简单、操作方便、性能稳定，广泛用于一键控制开关中。1几种典型的按键触发型双稳态电路1.1由门电路构成的按键触发型双稳态电路电路如图1所示。该双稳态电路由CD4069中的3个非门、电阻R1和R2、电容C1、按键开关共同构成的。CD4069中的1脚与按键相连，2脚

3、与3脚相连，4脚与5脚相连，R1接在1脚和4脚之间，R2接在2脚和按键之间，按键与C1串联，1脚为该电路的输入端，6脚为电路的输出端。电路的工作过程如下。1在没有按下按键时，U1：A的1脚为低电平信号，U1：A的2脚为高电平信号，电路通过R2为C1充电，电容C1的两端为高电压，U1：B的3脚为高电平信号，U1：B的4脚为低电平信号，U1：C的5脚为低电平信号，U1：C的6脚为高电平信号，即双稳态电路的输入为低电平信号，输出为高电平信号，电路处于第一种稳定状态。2在按下按键时，由于电容C1的两端为高电压，所以U1：A的1脚变为高电平信号，U1：A的2脚变为低电平信号，电容C1通过R2放电，C1的

4、两端变为低电压，U1：B的3脚变为低电平信号，U1：B的4脚变为高电平信号，U1：C的5脚变为高电平信号，U1：C的6脚为低电平信号，即雙稳态电路的输入为高电平信号，输出为低电平信号，电路处于第二种稳定状态。3如果再按下按键，由于电容C1的两端为低电压，所以U1：A的1脚又变回为低电平信号，U1：A的2脚又变为高电平信号，电路通过R2又为C1充电，电容C1的两端又变为高电压，电路又回到了第一种稳定状态，如此循环下去。所以，该双稳态电路的现象为：每按一次按键，电路就会由一种稳定状态变为另外一种稳定状态。每一种稳定状态维持的时间由用户按键的时间决定，控制起来非常的灵活、方便。1.2由CD4013构

5、成的按键触发型双稳态电路电路如图2所示。该双稳态电路由集成块CD4013、电阻R1、按键开关共同构成的。CD4013的R、S端接地，Q非端与D端相连，CLK接在按键和电阻R1串联电路中间，作为该电路的输入端，Q为该电路的输出端。该双稳态电路的工作过程如下。1该电路中，CD4013的清零端R、置1端S均为低电平，在没有按下按键时，时钟输入端CLK为低电平，集成块CD4013处于保持状态，其输出端Q输出0，Q非端为高电平信号，D端也为高电平信号，电路处于第一稳定状态。2按下按键时，时钟输入端CLK由低电平变为高电平接受到上升沿脉冲信号，集成块CD4013处于触发状态，输出端Q=D，而D端为高电平，

6、所以Q端也输出高电平，电路进入另一种稳定状态，此时Q非端变成了低电平信号，D端也跟着变成了低电平信号。3当用户再次按下按键时，时钟输入端CLK再一次接受到上升沿脉冲信号，集成块CD4013又处于触发状态，输出端Q=D，而此时D端已经变成了低电平，所以Q端也回到了低电平状态，电路又回到了第一种稳定状态，此时Q非端又变成了高电平信号，D端也跟着变成了高电平信号。该双稳态电路的现象为：每按一次按键，时钟输入端CLK接受到一个上升沿脉冲信号，电路输出端就会由一种稳定状态转换到另外一种稳定状态，实现两种稳态的自由切换。2双稳态电路的特点通过对以上电路的分析，可以总结出按键触发型双稳态电路的几大特点。1双

7、稳态电路中有两个稳态。2在按下按键时，双稳态电路能立即从一种稳态跳转到另一种稳态。3按键触发型双稳态电路稳态维持的时间由相邻两次按键间隔的时间决定。4按键触发型双稳态电路的每个稳态时间可以任意设定，操作非常方便。利用双稳态电路的这些特点可以实现多种功能电路的控制。3双稳态电路的应用3.1锁存信号利用双稳态电路有两个稳定状态，触发翻转后会一直保持，有记忆效用，可用于锁存信号。只需要将图2的输出端接入与非门的其中一个输入端，与非门的另一输入端与信号源相连，即可实现信号的锁存。该电路的初始状态为低电平信号，即Q=0，输入信号UI被锁存，输出U0=1；当按下按键时，Q=1，并维持此状态不变，输入信号U

8、I可以通过，输出U0=UI。当再次按下按键时，Q=0，并维持此状态不变，输入信号UI被锁存，输出U0=1，从而实现单键锁存信号的能力。3.2电源一键开关机利用按键触发型双稳态电路每按一下按键输出就会翻转一次的特点，可用于单键控制负载开关电路中。只需在图2的输出端1脚接一个1K电阻R2和一个PNP型三极管Q1即可，其中Q1的发射极接9V直流电源，直流电源和地线之间接一个100F的电解电容，基极接R2的另一端，集电极为输出端U0，输出端U0与地线之间接一个470F的电解电容。该电路的初始状态为低电平信号，即Q=0，三极管Q1导通，输出U0=9V，负载工作电源接通，正常工作；当按下按键时，Q=1，并维持此状态不变，三极管Q1截止，输出U0=0V，负载工作电源被切断，停止工作。当再次按下按键时，Q=0，并维持此状态不变，三极管Q1导通，输出U0=9V，负载工作电源接通，正常工作，从而实现单键控制负载的能力。4结语由于按键触发型双稳态电路具有两个稳态，可以通过按键自由控制两种稳态的切换，操作方便，设计简单，性能稳定，因此广泛应用于自动化控制中。该文中的按键也可