1968_延時(shí)電路設(shè)計(jì)

1968_延時(shí)電路設(shè)計(jì),延時(shí),電路設(shè)計(jì) 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 I 頁(yè)延時(shí)電路設(shè)計(jì)摘要我 的 設(shè) 計(jì) 主 要 介 紹 的 是 關(guān) 于 延 時(shí) 電 路 的 設(shè) 計(jì) 。 延 時(shí) 電 路 是 機(jī) 電設(shè) 備 常 用 的 控 制 電 路 ， 是 重 要 的 輔 助 電 路 之 一 。 在 機(jī) 電 設(shè) 備 中 經(jīng) 常 會(huì) 遇到 某 電 路 或 大 功 率 管 子 需 要 通 電 預(yù) 熱 一 段 時(shí) 間 后 才 加 高 壓 ， 以 起 到 保 護(hù)作 用 。在 本 設(shè) 計(jì) 中 介 紹 了 延 時(shí) 電 路 555 延 時(shí) 電 路 、 工 作 原 理 ， 時(shí) 基集 成 電 路 555 是 以 后 總 將 模 擬 功 能 和 數(shù) 字 功 能 巧 妙 地 結(jié) 合 在 統(tǒng) 一 硅 片上 的 線(xiàn) 性 集 成 電 路 ， 它 是 數(shù) 字 電 路 和 模 擬 蒂 娜 路 相 結(jié) 合 的 電 路 ， 能 夠 產(chǎn)生 時(shí) 間 延 遲 和 多 脈 沖 信 號(hào) 。 它 具 有 線(xiàn) 路 簡(jiǎn) 單 、 靈 活 和 調(diào) 節(jié) 方 便 等 優(yōu) 點(diǎn) 。555 集 成 電 路 在 20 世 紀(jì) 70 年 代 初 剛 問(wèn) 世 時(shí) ， 一 般 是 用 作 定 時(shí) 器 使 用 ，這 也 是 設(shè) 計(jì) 者 的 初 衷 。 人 們 在 應(yīng) 用 555 設(shè) 計(jì) 電 路 的 實(shí) 踐 當(dāng) 中 ， 發(fā) 現(xiàn)該 電 路 有 著 非 常 靈 活 的 使 用 方 法 ， 及 其 通 用 的 電 路 功 能 。 設(shè) 計(jì) 者 將 數(shù) 字電 路 和 模 擬 電 路 巧 妙 地 結(jié) 合 ， 加 之 具 有 靈 活 的 引 出 端 腳 ， 使 用 者 盡 其 所能 ， 可 將 小 小 8 腳 IC， 演 變 成 單 穩(wěn) 態(tài) 、 雙 穩(wěn) 態(tài) 、 無(wú) 穩(wěn) 態(tài) 等 種 種 觸 發(fā) 電路 的 形 式 。關(guān) 鍵 詞 ： 555 延 時(shí) 電 路 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 II 頁(yè)A delay circuit designAuthor： ding yan leiTutor： wang feiAbstractMy design is mainly on the delay circuit design. The delay circuit is mechanical and electrical equipment commonly used control circuit, is one of important auxiliary circuit. In the mechanical and electrical equipment are often encountered in a circuit or a high-power tubes need electricity preheating time to high pressure, to protect.During the design of a delay circuitthe 555 delay circuit, The time base 555 integrated circuits is later will always simulation function and digital function is united in wedlock ably in the unity of the linear integrated circuit on silicon chips, it is digital circuit and simulation Tina way of combining the circuit, can produce time delay and pulse signal. It has a simple, flexible circuit and adjust convenience etc. 555 integrated circuits in the early 1970 s just appeared, general is used as timers to use, this is also the designer's original intention. People in the application of the practice of the 555 design circuits, and found that the circuit has a very flexible use method, and its general circuit function. Designers will analog and digital circuitry is united in wedlock ably, in addition has the flexible the derivation of the feet, users do all it can, can be a little 8 feet IC, evolved into a single state, two steady state, no steady state such as many forms of trigger circuit.Key words: 555delay circuit 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 III 頁(yè)目錄摘要 ................................................................IAbstract............................................................I1 .引言 .............................................................11.1. 課題的來(lái)源和意義 ...........................................11.2. 延時(shí)電路的應(yīng)用 ..............................................11.3. 延時(shí)電路的發(fā)展前景 ..........................................21.4. 研究目的 ...................................................22. 方案確定 .........................................................22.1. 555 電路的型號(hào)、封裝和引腳及型號(hào) ...........................32.2. 555 時(shí)基電路的主要參數(shù) .....................................62.2.1．電源電壓和靜態(tài)電流 ....................................62.2.2．定時(shí)精度 ..............................................62.2.3．閾值電壓和閾值電流 ....................................72.2.4．觸發(fā)電壓觸發(fā)電流 ......................................72.2.5．復(fù)位電壓和復(fù)位電流 ....................................72.2.6．放電電流 ..............................................72.2.7．驅(qū)動(dòng)電流 ..............................................72.2.8．最高工作頻率 ..........................................92.3. 使用 555 電路時(shí)的注意事項(xiàng)。 ................................92.3.1．負(fù)載的接法 ............................................92.3.2．負(fù)載能力的擴(kuò)大 .......................................112.3.3．NE555 與 NE7555 的性能比較和選用 ....................112.3.4. 注意特殊型號(hào)和特殊封裝 ...............................113.555 時(shí)基電路的單穩(wěn)態(tài)工作方式和應(yīng)用 ...............................133.1、什么是單穩(wěn)電路 ............................................133.2. 兩種 555 單穩(wěn)電路 .........................................143.2.1．人工啟動(dòng)式 ...........................................14黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 IV 頁(yè)3.2.2. 脈沖啟動(dòng)式 ..........................................164.計(jì)算參數(shù) .........................................................185.電路圖 ...........................................................20設(shè)計(jì)總結(jié) ...........................................................21致 謝 ..............................................................22參考文獻(xiàn) ...........................................................23黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 1 頁(yè)1 .引言我們?cè)谌粘Ｉ钪校?jīng)常碰到一些需要定時(shí)的事情，例如：印相或放大照片，需要定在零點(diǎn)幾秒的時(shí)間，洗衣機(jī)洗滌衣物需要定在幾分鐘到幾十分鐘的時(shí)間，電風(fēng)扇需要定在數(shù)十分鐘的時(shí)間。完成這種定時(shí)的定時(shí)器有多種多樣，在家用電器中采用機(jī)械定時(shí)器就是根據(jù)一般上弦鐘表原理設(shè)計(jì)的，這種定時(shí)器雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，維修也比較方便，但是它的觸頭頻繁接觸和斷開(kāi)，大大的縮減了它的使用壽命，也不利于進(jìn)一步全自動(dòng)化。在電子技術(shù)突飛猛進(jìn)的今天，電子定時(shí)器一定會(huì)逐步取而代之，這是不言而喻的。本文是基于 555 時(shí)基定時(shí)的控制高低壓電路自動(dòng)轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)方案。1.1. 課題的來(lái)源和意義本課題是通過(guò)導(dǎo)師篩選提出的，電子設(shè)計(jì)課題不一定很大，只要通過(guò)親手做一遍全過(guò)程，完成一個(gè)產(chǎn)品制作，收獲是很大的。本課題的意義在于通過(guò)設(shè)計(jì)和制作本課題把在學(xué)校學(xué)習(xí)到的知識(shí)融會(huì)貫通并應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中。做到學(xué)有所成，學(xué)有所用。并且希望通過(guò)本設(shè)計(jì)為節(jié)能減排做出貢獻(xiàn)。1.2. 延時(shí)電路的應(yīng)用延時(shí)電路在家用電器中經(jīng)常用于延時(shí)自動(dòng)關(guān)機(jī)、定時(shí)。延時(shí)自動(dòng)關(guān)機(jī)可用于：收音機(jī)、電視機(jī)、錄音機(jī)、催眠器、門(mén)燈、路燈、汽車(chē)頭燈、轉(zhuǎn)彎燈以及其他電器的延時(shí)斷電及延時(shí)自停電源等。定時(shí)可用于：照相定時(shí)曝光、定時(shí)閃光、定時(shí)放大、定時(shí)調(diào)速、定時(shí)烘箱、冰箱門(mén)開(kāi)定時(shí)報(bào)警、水位定時(shí)報(bào)警、延時(shí)催眠器、延時(shí)電鈴、延時(shí)電子鎖、觸摸定時(shí)開(kāi)關(guān)等。例如：空調(diào)中的定時(shí)器，黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 2 頁(yè)在工作一段時(shí)間之后便能自動(dòng)切斷電源停止工作。夏季夜間使用，入睡前先頂好時(shí)間，等睡熟后到了預(yù)定時(shí)間，空調(diào)自動(dòng)關(guān)機(jī)。方便節(jié)能。1.3. 延時(shí)電路的發(fā)展前景傳統(tǒng)的定時(shí)器用作延時(shí)作用絕大多數(shù)都是發(fā)條驅(qū)動(dòng)式、電機(jī)傳動(dòng)式或電鐘式等機(jī)械定時(shí)器，部分電子器械中也有試用時(shí)間繼電器的。相對(duì)于傳統(tǒng)的定時(shí)器，本文中的延時(shí)電路用 555 時(shí)基延時(shí)電路和 plc 來(lái)完成延時(shí)作用和高低壓電路轉(zhuǎn)換。555 時(shí)基電路成本低、使用方便、穩(wěn)定性好，因此受到各界電子、電器設(shè)計(jì)與制作人員的歡迎，其應(yīng)用范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了的設(shè)計(jì)者的初衷，其用途幾乎涉及電子應(yīng)用的各個(gè)領(lǐng)域。自世界上第一塊 NE555 集成電路誕生至今 30 多年以來(lái)，其市場(chǎng)一直經(jīng)久不衰，直至今天世界各國(guó)集成電路生產(chǎn)廠商仍紛紛競(jìng)相仿制。1.4. 研究目的通過(guò)這次的課題研究我希望在理清它的發(fā)展脈絡(luò)上進(jìn)一步了解它的發(fā)明原理，將平時(shí)所學(xué)習(xí)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)探索上，這對(duì)提高我的動(dòng)手能力、創(chuàng)新意識(shí)及鍛煉思維活動(dòng)無(wú)疑是一個(gè)莫大的幫助。為了進(jìn)一步鞏固學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用能力和運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。通過(guò)設(shè)計(jì)使學(xué)生在鞏固所學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上具有初步的電路設(shè)計(jì)和相應(yīng)軟件使用能力。2. 方案確定555時(shí)基電路的基本特性和用法黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 3 頁(yè)我們?cè)谑褂?55時(shí)基電路之前應(yīng)該先了解它的基本特性。按照集成電路的分類(lèi)方法，數(shù)字集成電路以外的集成電路都?xì)w入模擬集成電路中，因此關(guān)于555時(shí)基電路的特性可以從非線(xiàn)性模擬集成電路手冊(cè)中查找。2.1. 555 電路的型號(hào)、封裝和引腳及型號(hào)我國(guó)目前廣泛使用的 555 時(shí)基電路的統(tǒng)一型號(hào)是：雙極型（TTL）為NE555，而互補(bǔ)金屬氧化半導(dǎo)體（CMOS ）型代表的為 NE7555。這兩種電路每個(gè)集成片內(nèi)只有一個(gè)時(shí)基電路，稱(chēng)為單時(shí)基電路。此外還有一種雙時(shí)基電路，在一個(gè)集成片內(nèi)包含有兩個(gè)完全相同、又各自獨(dú)立的時(shí)基電路。它的內(nèi)部含有與 555 完全相同的兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，僅公用電源和地線(xiàn)。它們的型號(hào)分別是NE556 和 NE7556。雙極型 555 電路內(nèi)部有二十幾個(gè)晶體三極管和二極管，十幾個(gè)電阻器等元器件構(gòu)成，其內(nèi)部電路圖如下。大致可以分為分壓器、比較器、R-S 觸發(fā)器、輸出級(jí)及放電電子開(kāi)關(guān)五部分，其內(nèi)部電路框圖如下。CMOS 型 555 電路由于工藝制造的原因，它的內(nèi)部電路和雙極型 555 電路是不同的，其內(nèi)部電路方框圖如下。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 4 頁(yè)TTL 的555內(nèi)電路圖封裝和引腳：555單時(shí)基電路的封裝有8 腳圓形和8腳雙列直插型兩種。圓形集成電路引腳的編號(hào)方法是把引腳朝下，帶標(biāo)志的引腳置于上倒，從帶標(biāo)志的引腳左邊開(kāi)始按逆時(shí)針?lè)较蝽樞蚓幪?hào)，見(jiàn)圖（a） 。雙列直插型單時(shí)基電路的引腳編號(hào)方法是把集成片平放，從帶標(biāo)志的引腳開(kāi)始按逆時(shí)針?lè)较蝽樞蚓幪?hào)，見(jiàn)圖（b） 。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 5 頁(yè)556雙時(shí)基電路的封裝只有14 腳雙列直插型一種。引腳按雙列直插型集成電路的統(tǒng)一方法編號(hào)，見(jiàn)圖（C） 。NE555（ NE7555）單時(shí)基電路各引腳的作用見(jiàn)圖（a） 、 （b）和圖 2。6腳是閾值輸入端 TH，2 腳是觸發(fā)輸人端 ，5 腳是控制端 VC，4 腳是主復(fù)位端 ，8 腳是 電源正極 Vcc 或 VDD。3 腳是輸出端 VO，7 腳是放電端 DIS，1 腳是公共地端 GND 或 VSS。對(duì)雙時(shí)基電路 NE556（NE7556)來(lái)講，兩個(gè)時(shí)基電路共用一個(gè)電源端（14）一個(gè)地端（7） ，其余 12 個(gè)腳按左右分開(kāi)，各為一個(gè)獨(dú)立的時(shí)基電路，見(jiàn)圖（c） 。為了便于應(yīng)用，在圖 2 上，用圓圈內(nèi)的數(shù)碼表示出單時(shí)基電路的引腳號(hào)。在小方框內(nèi)用斜線(xiàn)隔開(kāi)的 2 個(gè)數(shù)碼表示出雙時(shí)基電路左右兩個(gè)時(shí)基電路的引腳號(hào)。例如 5／9 表示左邊時(shí)基電路輸出端 V01 的引腳號(hào)是 5，右邊時(shí)基電路輸出端 V02 的引腳號(hào)是 9。雙極型和 CMOS 型 555 電路的內(nèi)部電路和參數(shù)雖然不同，但它們的引腳編號(hào)和功能是完全相同的。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 6 頁(yè)( c )雙時(shí)基電路5562.2. 555 時(shí)基電路的主要參數(shù)為了正確使用555時(shí)基電路，必須對(duì)它的基本特性有所了解。雙極型和CMOS 型時(shí)基電路在電特性上是有差別的，應(yīng)該分別給出。至于雙時(shí)基電路和單時(shí)基電路，除了靜態(tài)電流，雙時(shí)基電路應(yīng)該是單時(shí)基電路的一倍以外，其余參數(shù)是完全相同的。所以只要列出 NE 555和 NE 7555的主要參數(shù)并予以說(shuō)明就可以了。2.2.1．電源電壓和靜態(tài)電流NE 555使用的電源電壓是 4．5～16 伏，NE 7555的電壓范圍比較寬，可以從3～18伏。靜態(tài)電流也叫電源電流，是空載時(shí)消耗的電流。在電源電壓是15伏是，NE555的靜態(tài)電流典型值是 10 mA，NE 7555是0 ．12mA。電源電壓和靜態(tài)電流的乘積就是靜態(tài)功耗。可見(jiàn) CMOS 型時(shí)基電路的靜態(tài)功耗遠(yuǎn)小于雙極型時(shí)基電路。2.2.2．定時(shí)精度555電路在作定時(shí)器使用時(shí)，NE555和 NE7555的定時(shí)精度分別是 l％和黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 7 頁(yè)2％。2.2.3．閾值電壓和閾值電流當(dāng)555電路閾值輸入端所加的電壓＞=2/3Vcc（或*VDD）時(shí)，能使它的輸出從高電平1翻轉(zhuǎn)成低電平0。電壓值2/3VCC 就是它的閾值電壓 VTH。促使它翻轉(zhuǎn)所需的電流稱(chēng)為閾值電流 ITH。 NE555的 ITH 值約為0．1mA；而 NE 7555的 ITH 值只需50pA（1pA=10－6mA） 。2.2.4．觸發(fā)電壓觸發(fā)電流當(dāng)555電路觸發(fā)輸入端所加的電壓＜=1/3Vcc（或 VDD）時(shí)，能使它的輸出從0 翻轉(zhuǎn)成1 。電壓值1/3Vcc 就是它的觸發(fā)電壓 VTR。促使它翻轉(zhuǎn)所需的電流稱(chēng)為觸發(fā)電流 ITR。NE555的 ITR 值約為0．5mA；而 NE7555的 ITR值只需50pA。2.2.5．復(fù)位電壓和復(fù)位電流在555電路的主復(fù)使端 上加低電平可以使輸出復(fù)位，即 V0=0。所加的復(fù)位電壓 VMR 應(yīng)低于1伏。復(fù)位端所需的電流稱(chēng)為復(fù)位電流 IMR。NE555的IMR 約為400mA ；而 NE7555的 IMR 只需0.1mA 。2.2.6．放電電流555電路在作定時(shí)器或多諧振蕩器使用時(shí)，常常利用放電端給外接電容一個(gè)接地放電的通路。從圖2看到，放電電流要通過(guò)放電管 VT1，因此它的電流要受到限制，電流太大會(huì)把放電管燒壞。規(guī)定 NE 555的放電電流 IDIS 不大于200mA。NE7555因?yàn)槭?MOS 管幾何尺寸的限制，放電電流 IDIS 的值比較小，約在10 ~ 50mA 之間，而且是隨電源電壓 VDD 的數(shù)值變化的；使用的電源電壓越高，放電電流值越大。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 8 頁(yè)2.2.7．驅(qū)動(dòng)電流驅(qū)動(dòng)電流是指 555 電路向負(fù)載提供的電流，也叫負(fù)載電流 IL。根據(jù) 555電路的輸出狀態(tài)和負(fù)載的接法可以分成拉出電流和吸入電流兩種。當(dāng)輸出是高電平而負(fù)載的一端接地時(shí)，負(fù)載電流從 555 電路內(nèi)部流出經(jīng)過(guò)負(fù)載入地，因此稱(chēng)為拉出電流。當(dāng)輸出是低電平而負(fù)載的一端接在電源正極時(shí)，負(fù)載電流從電源正極通過(guò)負(fù)載流入 555 內(nèi)部后入地，因此稱(chēng)為吸入電流。這兩種電流都起到驅(qū)動(dòng)負(fù)載的作用，因此統(tǒng)稱(chēng)為負(fù)載電流或驅(qū)動(dòng)電流。對(duì) NE 555 來(lái)講，這兩種電流的最大值都是 200mA。對(duì) NE 7555 來(lái)講，吸入電流稍大，大約是5～20mA；拉出電流較小，約是 1～5mA。而且它們的數(shù)值也是隨著電源電壓的提高而增大的。時(shí)基電路拉出電流連接方式黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 9 頁(yè)時(shí)基電路吸入電流連接方式2.2.8．最高工作頻率555電路在作振蕩器使用時(shí)，輸出脈沖的最高頻率可達(dá)500千赫。555 電路與557電路主要參數(shù)對(duì)比如下：黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 10 頁(yè)2.3. 使用 555 電路時(shí)的注意事項(xiàng)。2.3.1．負(fù)載的接法555 電路的輸出有高電平和低電平兩種狀態(tài)，好象它內(nèi)部有一個(gè)控制開(kāi)關(guān)能自動(dòng)動(dòng)作。當(dāng)輸出是高電平時(shí)開(kāi)關(guān)向上，輸出端 VO 通過(guò)輸出內(nèi)阻 R01 接到電源正端。見(jiàn)圖 3a 和圖 3（b） 。當(dāng)輸出是低電平時(shí)開(kāi)關(guān)向下，輸出端 VO 通過(guò)輸出內(nèi)阻 R02 接到公共地端，見(jiàn)圖 4（a）和圖 4（b） 。NE555 的兩個(gè)輸出內(nèi)阻都是十幾歐。NE7555 的 R01 值較大，約為幾百歐；R02 值較小，只黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 11 頁(yè)有幾十歐。3（a）3（b）由于555電路有兩種輸出狀態(tài)，所以負(fù)載的接法有兩種。第一種接法是把負(fù)載接在555電路輸出端 VO 和地之間，這是最常用的接法，如圖3（a） 。在這種接法下．當(dāng)輸出是高電平（VO=1）時(shí)，內(nèi)部開(kāi)關(guān)接到 R01上，見(jiàn)圖 3（b） 。這時(shí)電流從電源正端經(jīng)過(guò)內(nèi)阻 R01流入負(fù)載 RL 后入地，是從555電路向外流進(jìn)負(fù)載的，所以稱(chēng)為拉出電流或輸出電流。當(dāng)輸出是低電子（V0=0）時(shí)，內(nèi)部開(kāi)關(guān)接到 R02上，見(jiàn)圖3（C） 。這時(shí)負(fù)載中沒(méi)有電流。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 12 頁(yè)第二種接法是把負(fù)載接在電源正端和555電路輸出端 Vo 之間，如圖4 （a） 。在這種接法下，當(dāng)輸出是高電平（Vo=1）時(shí)，內(nèi)部開(kāi)關(guān)接到 R01上，見(jiàn)圖4（b ） 。這時(shí)負(fù)載中沒(méi)有電流。只有當(dāng)輸出是低電平（VO=0 ）時(shí)，內(nèi)部開(kāi)關(guān)接到 R02上，如圖 4（C）時(shí)負(fù)載中才有電流流通。這時(shí)電流是從電源正端經(jīng)負(fù)載 RL 和內(nèi)阻 R02后入地的，是從外面流進(jìn)555電路的，所以稱(chēng)為吸入電流或灌入電流。由于有兩種接法，所以在連接負(fù)載時(shí)應(yīng)該根據(jù)555電路的輸出狀態(tài)和負(fù)載的要求來(lái)決定負(fù)載的連接方法。例如在使用 NE7555時(shí)為了取得較大的驅(qū)動(dòng)電流，可以選擇第二種接法。如果負(fù)載是繼電器，則因?yàn)槔^電器有常開(kāi)接點(diǎn)和常閉接點(diǎn)兩種不同的接點(diǎn)可供選擇，因此使得555電路更加變化多端，靈活方便。4（a）黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 13 頁(yè)4（b）2.3.2．負(fù)載能力的擴(kuò)大從驅(qū)動(dòng)電流這個(gè)參數(shù)來(lái)看， NE 555的驅(qū)動(dòng)能力較大，可以直接帶動(dòng) 小型繼電器、微電機(jī)和低阻抗揚(yáng)聲器。NE7555的驅(qū)動(dòng)能力較小，只能使用 LED指示燈、壓電陶瓷蜂鳴器等負(fù)載。要想使 NE7555有更大的驅(qū)動(dòng)能力，可以在輸出端加一級(jí)驅(qū)動(dòng)放大器。即把555電路輸出端 VO 接到晶體管 VT1的基極，把負(fù)載 RL 接到晶體管的集電極或發(fā)射極回路中，如圖5。這樣就可把負(fù)載電流擴(kuò)大到100mA 上下，足以帶動(dòng)繼電器、微電機(jī)等負(fù)載。2.3.3．NE555 與 NE7555 的性能比較和選用從以上介紹看到， NE 556的突出優(yōu)點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，而 NE 7555的突出優(yōu)點(diǎn)是電源電壓范圍寬、輸入阻抗高、功耗低。因此在實(shí)際應(yīng)用中，在負(fù)載輕、要求功耗低和使用較低電源電壓以及定時(shí)要求長(zhǎng)（定時(shí)電阻＞10兆歐）的場(chǎng)合，應(yīng)核選用 NE7555或 NE7556。而在負(fù)載較重的場(chǎng)合則應(yīng)選用 NE 555或 NE556。2.3.4. 注意特殊型號(hào)和特殊封裝在使用中有時(shí)會(huì)遇到一些特殊型號(hào)和特殊封裝，這時(shí)首先應(yīng)核查閱資料，黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 14 頁(yè)弄清它們的型號(hào)、封裝和引腳以及電特性。例如日本三菱公司的 M51841是時(shí)基電路；而美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的 MM555是模擬門(mén)開(kāi)關(guān)電路。3　555 時(shí)基電路的單穩(wěn)態(tài)工作方式和應(yīng)用555電路有單穩(wěn)態(tài)、雙穩(wěn)態(tài)和無(wú)穩(wěn)態(tài)3 種基本工作方式。用這3種方式中的1種或多種組合起來(lái)可以組成各種實(shí)用的電子電路，如定時(shí)器、分頻器、脈沖信號(hào)發(fā)生器、元件參數(shù)和電路檢測(cè)電路、玩具游戲機(jī)電路、音響告警電路、電源交換電路、頻率變換電路、自動(dòng)控制電路等等。讓我們先從555的單穩(wěn)電路開(kāi)始。3.1、什么是單穩(wěn)電路所謂單穩(wěn)電路就好象是一扇彈簧門(mén)。平時(shí)老是保持著關(guān)閉的狀態(tài)，只有在外力推動(dòng)時(shí)它才會(huì)打開(kāi)；但在開(kāi)了一會(huì)兒之后它又會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。我們把關(guān)閉狀態(tài)叫做“穩(wěn)態(tài) ”，而把從推開(kāi)門(mén)到恢復(fù)到關(guān)閉這一段時(shí)間的狀態(tài)叫做“暫穩(wěn)態(tài)”。 555的單穩(wěn)電路由 555電路本身和一個(gè) RC 定時(shí)電路兩大部分組成。555電路的輸入端就接在定時(shí)電路中的定時(shí)電容 CT 上。在第1講中已介紹過(guò)：可以把555電路看成是一個(gè)特殊的 R-S 觸發(fā)器，它的兩個(gè)輸人端的觸發(fā)電平要求不黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 15 頁(yè)同，閾值要求也不同。因此，555單穩(wěn)電路的工作過(guò)程大致是：先取這個(gè)特殊觸發(fā)器兩種狀態(tài)中的一種作為單穩(wěn)電路的穩(wěn)態(tài)。然后用輸入脈沖或人工板動(dòng)開(kāi)關(guān)等方法去啟動(dòng)這個(gè)電路，使它從原來(lái)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)，即進(jìn)人暫穩(wěn)態(tài)。與此同時(shí)，開(kāi)始給定時(shí)電容 CT 充電，等 CT 上的電壓達(dá)到閾值電壓時(shí)，這個(gè)特殊的觸發(fā)器就會(huì)從暫穩(wěn)態(tài)又翻轉(zhuǎn)回到原來(lái)的穩(wěn)態(tài)。從暫穩(wěn)態(tài)開(kāi)始到完全恢復(fù)成穩(wěn)態(tài)的這段時(shí)間就是暫穩(wěn)態(tài)的時(shí)間。假定翻轉(zhuǎn)的時(shí)間小到可以忽略不計(jì)，顯然，暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)的時(shí)間只和定時(shí)電路中電阻電容的數(shù)值有關(guān)而和555電路以及觸發(fā)脈沖天關(guān)。觸發(fā)脈沖在這里只是起著啟動(dòng)或開(kāi)關(guān)的作用。至于穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)究竟是高電平還是低電平，根據(jù)電路的要求決定?？梢?jiàn)555單穩(wěn)電路中的兩大部分的分工是：555時(shí)甚電路本身好比是一扇門(mén)，它只管開(kāi)或關(guān)；定時(shí)電路則是控制開(kāi)門(mén)的時(shí)間長(zhǎng)短。這兩大部分是必不可少的。3.2. 兩種 555 單穩(wěn)電路常用的555單穩(wěn)電路有2 種：第1種是把2個(gè)輸入端都接到定時(shí)電容 CT 上，用開(kāi)關(guān)人工啟動(dòng)的電路。第2種是把閾值端 TH 和放電端 DIS 接到定時(shí)電容 CT上，用脈沖從觸發(fā)端 輸入啟動(dòng)的電路。第1種電路常用作定時(shí)控制，第2種電路的用途比較廣，除定時(shí)控制外，還可作分頻器、脈沖信號(hào)發(fā)生器、元件參數(shù)檢測(cè)、脈沖失落檢測(cè)、脈沖寬度檢測(cè)以及玩具游戲機(jī)電路等。3.2.1．人工啟動(dòng)式這種單穩(wěn)電路是把閾值端 TH（6）和觸發(fā)端 （2）同時(shí)接在定時(shí)電容 CT上，在定時(shí)電容兩端并聯(lián)一個(gè)按鈕開(kāi)關(guān) SB，用人工按動(dòng)開(kāi)關(guān)的方法來(lái)啟動(dòng)這個(gè)電路。定時(shí)電路中電阻 RT 和電容 CT 的數(shù)值是由定時(shí)時(shí)間的要求決定的。為了保證電路可靠地工作，總復(fù)位端 （4）應(yīng)該接到電源正端，電壓控制端黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 16 頁(yè)VC（5 ）在不使用時(shí)應(yīng)該接 1 個(gè)容量為 0．01 微法的電容防止干擾。放電端DIS（7）不用時(shí)可以懸空，見(jiàn)圖 5。圖5現(xiàn)在來(lái)看看它的穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)以及它們的轉(zhuǎn)換過(guò)程。.穩(wěn)態(tài)：電路接上電源后，電容 CT 上的電壓很快被充到等于電源電壓 VCC。按第1講的方法把555電路簡(jiǎn)化成 1個(gè)特殊的觸發(fā)器，因?yàn)榉烹姸?DIS 懸空不用可以略去不畫(huà)，于是可以把圖1（a）簡(jiǎn)化成圖1（b） ?？梢钥吹剑阂?yàn)?CT 上的電壓等于 VCC：VCT=VCC，對(duì)于這個(gè)特殊的觸發(fā)器來(lái)講，它的兩個(gè)輸入端都是高電平：即 R=1、 =1。對(duì)照這個(gè)特殊觸發(fā)器的邏輯功能表，它的輸出應(yīng)接是低電平，即 VO=0。它就是這個(gè)單穩(wěn)電路的穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)：按一下按鈕開(kāi)關(guān) SB，電容 CT 上的電壓很快降到零：VCT=0。對(duì)這個(gè)特殊的觸發(fā)器來(lái)講，兩個(gè)輸人端都是低電平：R=0、 =0。對(duì)照它的邏輯功能表，它的輸出應(yīng)該轉(zhuǎn)成高電平，即 VO=1。當(dāng)按鈕開(kāi)關(guān)放開(kāi)后，這個(gè)特殊的觸發(fā)器保持輸出高電平，同時(shí)電源電壓向定時(shí)電容 CT 充電，暫穩(wěn)態(tài)開(kāi)始，見(jiàn)圖1（ C） 。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間 ta 之后，CT 上的電壓上升到 VCT＞2／3 Vcc，即達(dá)到觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)的閾值電壓時(shí)，這個(gè)特殊觸發(fā)器的輸入端都成為高電子：R=1、 =1，于是它的輸出又立即翻轉(zhuǎn)成低電平。即 VO=0。也就是暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，又黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 17 頁(yè)回到穩(wěn)態(tài)。555電路的輸出從低電平翻轉(zhuǎn)到高電平以后到再一次恢復(fù)到低電平的這段時(shí)間就是單穩(wěn)電路的暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間 td。它也叫做定時(shí)時(shí)間或延時(shí)時(shí)間。它是和定時(shí)電路中 RT 和 CT 的數(shù)值有關(guān)的；RT 和 CT 的數(shù)值越大，定時(shí)時(shí)間 td 越長(zhǎng)。它們之間的關(guān)系: td=1.1RTCT。RT 的單位是歐姆、 CT 的單位是法拉、td 的單位是秒。例如：RT 是1兆歐、CT 是1微法時(shí)， td=1．1秒。這是555單穩(wěn)工作方式的第1 種電路。但是在具體應(yīng)用時(shí)它會(huì)有很多變型。例如定時(shí)電容和定時(shí)電阻的位置，可以是電阻在上電容在下，也可以是電容在上電阻在下；負(fù)載的按法也有接在 VO 與地之間或接在 VO 與 Vcc 之間；人工啟動(dòng)的開(kāi)關(guān)可以并聯(lián)在電容 CT 上，也可以串聯(lián)在電源中等等。于是使得電路變得更加復(fù)雜難以識(shí)別。但只要抓住這個(gè)電路的2個(gè)特點(diǎn)：①有一個(gè) RC 定時(shí)電路，2、6 輸入端同時(shí)接在定時(shí)電容 CT 上，② 用人工扳動(dòng)開(kāi)關(guān)或類(lèi)似的方法觸發(fā)啟動(dòng)的，就能確定它是屬于人工啟動(dòng)式的單穩(wěn)電路。3.2.2. 脈沖啟動(dòng)式555 單穩(wěn)工作方式的第 2 種基本電路和第 1 種基本電路不同的地方是；①把閾值端 TH（6）和放電端 DIS（7）同時(shí)接到定時(shí)電容 CT 上．使電容有自動(dòng)快速放電的功能；②用觸發(fā)器 （2）作脈沖輸入啟動(dòng)端，平時(shí)要求接高電平，輸入負(fù)脈沖時(shí)才能使電路啟動(dòng)。其它各端的接法和第 1 種基本電路相同。見(jiàn)圖 6黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 18 頁(yè)現(xiàn)在來(lái)看看這個(gè)電路是怎樣工作的。穩(wěn)態(tài)：電源接通后，因?yàn)橛|發(fā)端 平時(shí)接高電平，對(duì)這個(gè)特殊的觸發(fā)器來(lái)講，它的 輸入端是高電平： =1，所以它的輸出被置成零：VO=0。內(nèi)部放電開(kāi)關(guān) SA 接通，DIS 端接地，定時(shí)電容 CT 上電壓為 0，這個(gè)特殊觸發(fā)器的另一輸入端為 R=0。因此它的輸出保持低電平：VO=0。這是這個(gè)單穩(wěn)電路的穩(wěn)態(tài)。見(jiàn)圖2（ b） ．黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 19 頁(yè)暫穩(wěn)態(tài)：當(dāng)觸發(fā)輸入 （2）輸入一個(gè)負(fù)脈沖，而且負(fù)脈沖的幅度低于 1／3 Vcc 時(shí)，這個(gè)特殊觸發(fā)器的輸入 =0。使它的輸出翻轉(zhuǎn)成高電平：VO=1。這時(shí)內(nèi)部放電開(kāi)關(guān) SA 打開(kāi)，電源電壓通過(guò) RT 向 CT 充電，暫穩(wěn)態(tài)開(kāi)始。見(jiàn)圖2（C ） 。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間 td 之后，CT 上電壓升到＞2／3Vcc，使它的輸入 R=1，于是它又翻轉(zhuǎn)回原來(lái)的穩(wěn)態(tài)，即 VO＝0。見(jiàn)圖2 （b） 。這時(shí)內(nèi)部放電開(kāi)關(guān) SA 重新接通，CT 上的電荷快速放電到零，為下一次定時(shí)控制作好了推備。從定時(shí)電容 CT 開(kāi)始充電到充到 2／3Vcc 所需的時(shí)間就是暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間td。理論計(jì)算證明：td＝l．1RTCT。整個(gè)電路各輸入輸出端的波形見(jiàn)圖2（d ） 。從波形圖看到：①只要觸發(fā)脈沖的幅度低于 1／3Vcc ，電路就能觸發(fā)啟動(dòng)。定時(shí)時(shí)間 td 只和 RTCT 時(shí)間常數(shù)有關(guān)，而與觸發(fā)脈沖的寬度、幅度無(wú)關(guān)。因此用改變 RT 和 CT 數(shù)值的方法可調(diào)整定時(shí)時(shí)間。②外脈沖觸發(fā)啟動(dòng)后電路自動(dòng)進(jìn)人暫穩(wěn)態(tài)和自動(dòng)回到穩(wěn)態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間 td 內(nèi)出現(xiàn)的觸發(fā)脈沖是不起作用的。從圖2（ d）看，第2個(gè)脈沖在 td 內(nèi)出現(xiàn)，因而是無(wú)效的。這個(gè)單穩(wěn)電路在具體應(yīng)用時(shí)也會(huì)有很多變型。例．如定時(shí)電阻 RT 可能是光敏元件、熱敏元件或其它元器件；負(fù)載可能有繼電器、指示燈、可控硅等；電路接法上也還可以有變化，有時(shí)也可以把開(kāi)關(guān)接在觸發(fā)端用人工啟動(dòng)等等。但是只要抓住電路的2個(gè)特點(diǎn)：①有一個(gè) RTCT 定時(shí)電路．7、6端并接在定時(shí)電容 CT 上； ②從2端輸入啟動(dòng)。就可基本確定它是屬于脈沖啟動(dòng)式的單穩(wěn)電路。.4.計(jì)算參數(shù)555 時(shí)基電路選型綜上選擇 NE555 型555 時(shí)基電路的輸入端軍變?yōu)楦唠娖?，再一次恢?fù)到低電平的這段時(shí)間就是單黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 20 頁(yè)穩(wěn)態(tài)時(shí)間 td，也稱(chēng)為定時(shí)時(shí)間或延時(shí)時(shí)間。該時(shí)間與定時(shí)電路中 RT、CT 的數(shù)值有關(guān)，RT 與 CT 的數(shù)值越大，定時(shí)時(shí)間 td 越長(zhǎng)。它們之間的關(guān)系為：td＝l．1RTCT式中，RT 的單位：歐姆；CT 的單位：法；td 的單位：秒。當(dāng) RT=1 兆歐、 CT=1 微法時(shí)：td=1．1 秒RT 的取值范圍為 10 千歐-100 兆歐，CT 的取值范圍為 100 皮法-100 微法。取值：由 td 要求 40-80 秒連續(xù)可調(diào)，可求 CT=1 微法，RT 取值可調(diào)電阻阻值80 兆歐電壓控制端 VC（5）在不使用時(shí)應(yīng)該接 1 個(gè)容量為 0．01 微法的電容防止干擾。元件：NE555可調(diào)電阻 RV: 80 兆歐電容 C1: 0.01 微法CT: 1 微法繼電器 RL1: T75S5D-5VRL2: OSA-SH-205DM5Led 顯示燈 D2： LED-GREEN 和 D3： LED-BIBY雙刀單擲開(kāi)關(guān) SW1黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 21 頁(yè)5 電路圖黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 22 頁(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)經(jīng)過(guò)將近一個(gè)學(xué)期地調(diào)研、查閱資料、定方案、計(jì)算、設(shè)計(jì)，在老師的指導(dǎo)和帶領(lǐng)下我們終于完成了設(shè)計(jì)的全部過(guò)程，終于完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，回想起這幾個(gè)月來(lái)自己所做的一切，盡管辛苦，但是很值得。比如說(shuō)，自己在設(shè)計(jì)過(guò)程中所接觸到的相關(guān)知識(shí)并不能夠完全反映出來(lái)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中真正的體會(huì)到了作為一名設(shè)計(jì)者的偉大。所以，碰到問(wèn)題時(shí)要努力去弄明白，這也是復(fù)習(xí)幾年來(lái)自己專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。從開(kāi)始的實(shí)習(xí)和調(diào)研到最后的計(jì)算和出圖，其中的每一步都是至關(guān)重要的，它們是設(shè)計(jì)的一個(gè)首要條件，缺一不可。可能是在剛開(kāi)始的時(shí)候沒(méi)有能夠認(rèn)識(shí)到這些過(guò)程的重要性，只是了了而過(guò)，事后僅僅憑借自己的腦子來(lái)回憶當(dāng)時(shí)所看到的是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，所以說(shuō)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)給以后的工作打下了很好的基礎(chǔ)，這也是大學(xué)到社會(huì)的一個(gè)過(guò)渡，相信留下的這些教訓(xùn)和經(jīng)驗(yàn)會(huì)指導(dǎo)我今后的工作怎樣才能做的更好。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 23 頁(yè)致 謝通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使對(duì)以前所學(xué)知識(shí)進(jìn)行的一次系統(tǒng)而全面的鞏固和復(fù)習(xí)。在此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中,我遇到了許多的困難。在學(xué)校各個(gè)部門(mén)及老師同學(xué)的幫助下我完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，因此我真誠(chéng)的向那些給我?guī)椭椭笇?dǎo)的部門(mén)和個(gè)人致意我的謝意。在這次設(shè)計(jì)中平時(shí)的老師給予了我很大的幫助，給了我許多的意見(jiàn)和建議，在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中給予我無(wú)私的指導(dǎo)。他們平易近人的教學(xué)態(tài)度讓我們學(xué)會(huì)了謙虛待人，他們是我們學(xué)習(xí)的榜樣，是我們的良師益友，在此，我向薛老師表達(dá)我最真摯的謝意。其次還要感謝我的各位同學(xué)們，他們?cè)谖也粫?huì)的時(shí)候給予熱情的幫助，使的我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利的完成，同意祝福即將分開(kāi)的同學(xué)們，未來(lái)能在自己的努力下?lián)碛幸黄约旱奶炜?。最后學(xué)校和學(xué)院,為我們能較好進(jìn)行設(shè)計(jì)的大力支持，為我們能順利進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了條件。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 24 頁(yè)參考文獻(xiàn)[1] 555 時(shí)基電路識(shí)圖.孫余凱、項(xiàng)綺明.：電子工業(yè)出版社.2007[2] 電工學(xué)上冊(cè). 秦曾煌.北京：高等教育出版社，2004[3] 電工學(xué)下冊(cè).秦曾煌. 北京：高等教育出版社，2004[4] 模擬電子線(xiàn)路，林春景主編，機(jī)械工業(yè)出版社，出版時(shí)間：2010.4 [5] 電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)應(yīng)用手冊(cè)，張友漢 主編，福建科學(xué)技術(shù)出版社，出版時(shí)間： 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