第7章555定时器及其应用教学材料.ppt

模块七 555定时器及其应用 555定时器是一种多用途的中规模单片集成电路,它由美国Sginetics公司于1972年最早开发研制的，因输入端设计有三个5k的电阻而得名用它可以构成单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器等多种电路它是将模拟功能和逻辑功能巧妙地结合在一起,具有功能强大、使用灵活、应用范围广等优点,广泛地用于工业控制、家用电器、电子玩具乐器、数字设备等方面,俗称“万能块” 项目一 555集成定时器结构及基本原理 555集成定时器按内部器件类型可分双极型（TTL型）和单极型（CMOS型） TTL型产品型号的最后3位数码是555或556（含有两个555）,CMOS型产品型号的最后4位数码都是7555或7556（含有两个7555）,它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同555芯片和7555芯片是单定时器,556芯片和7556芯片是双定时器TTL型的定时器静态功耗高,电源电压使用范围为515V；CMOS型的定时器静态功耗较低,输入阻抗高,电源电压使用范围为318V,且在大多数的应用场合可以直接代换TTL型的定时器这里的定时器，指的是555电路 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7-1 （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1/3VCC2. 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+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是续流二极管在功放管截止期间为电驱电流提供通路，既保证电驱电流的连续性，又防止电驱线圈的自感反电动势损坏功放管电容C2和电阻R3是补偿网络，它可使负载呈电阻性整个电路的脉冲频率选在35千赫之间频率太低电机会抖动，太高时因占空比范围小使电机调速范围减小。