《课题四-555定时器的原理及应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课题四-555定时器的原理及应用（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、理实一体化课程教师教案（ 2012 2013 学年第一学期）专业名称高级维修电工课程名称高级电子单片机授课教师李明郭涛系部电气工程系唐山劳动技师学院理实一体化教案首页教学高级电子李明授课时数模块任课教师审阅单片机郭涛章节理论课时课题教学实训课时方法基本合计课时教材授课班级授课时间1知识目标：教学2能力目标：目标3素质目标：教学分析教学重点教学难点教案说明1组织教学2复习旧课3引入新课教学1组织教学4讲授新课、模仿练习设计5归纳总结6布置作业7板书设计课题四555定时器的原理及应用【理论讲解 】旧课复习：1、 LED数码管的工作原理及应用2、 7448 驱动电路的原理及应用新课引入：555 定时
2、器是一种多用途的数字模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。由于使用灵活、方便，所以555 定时器在波形的产生与交换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了广泛应用。本课主要介绍 555 定时器的工作原理及其在单稳态触发器、多谐振荡器方面的应用。正课内容：一、 555 定时器（一） 555 定时器的简介555 定时器是一种多用途的数字模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。由于使用灵活、方便，所以555 定时器在波形的产生与交换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了广泛应用。自从signeti
3、cs 公司于1972 年推出这种产品以后，国际上个主要的电子器件公司也都相继的生产了各自的 555定时器产品。尽管产品型号繁多，但是所有双极型产品型号最后的3位数码都是 555，所有 CMOS产品型号最后的 4 位数码都是 7555. 而且，它们的功能和外部引脚排列完全相同。（二） 555 定时器的应用（ 1）构成施密特触发器，用于TTL 系统的接口，整形电路或脉冲鉴幅等；（ 2）构成多谐振荡器，组成信号产生电路；（ 3）构成单稳态触发器，用于定时延时整形及一些定时开关中。555 应用电路采用这3 种方式中的1 种或多种组合起来可以组成各种实用的电子电路，如定时器、分频器、元件参数和电路检测电
4、路、玩具游戏机电路、音响告警电路、电源交换电路、频率变换电路、自动控制电路等。（三） 555 定时器的电路结构与工作原理图 1555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器C1的同相输入端的电压为2VCC /3 ， C2的反相输入端的电压为VCC 若触发输入端TR的电压小于VCC/3 ，则比较器C2的输出为0 ，可使RS触发器置1 ，使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3 ，同时TR端的电压大于VCC /3 ，则C1的输出为0，C2的输出为1 ，可将RS触发器置0 ，使输出为0
5、电平。它的各个引脚功能如下：1 脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。8脚：外接电源 VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 16V，CMOS型时基电路 VCC的范围为 3 18V 。一般用 5V。3脚：输出端 Vo2 脚：低触发端6 脚： TH 高触发端4 脚：是直接清零端。当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、 TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。5 脚： VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01 F电容接地，以防引入干扰。7 脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容
6、的放电。在 1 脚接地， 5 脚未外接电压，两个比较器A1、 A2 基准电压分别为的情况下，555 时基电路的功能表如表1 示。表 1清零端高触发端 TH低触发端Q放电管 T功能0xx0导通直接清零101x保持上一状保持上一状态态110x保持上一状保持上一状态态1001导通截止置 1110清零二、 555 定时器与触发器的联系3.1 、 555 定时器构成单稳态触发器图2上图为由 555 定时器和外接定时元件 R、C 构成的单稳态触发器。时 555 电路输入端处于电源电平，内部放电开关管 T 导通，输出端D为钳位二极管，稳态Vo 输出低电平，当有一个外部负脉冲触发信号加到Vi端。并使2 端电位
7、瞬时低于1/3VCC，低电平比较器动作，单稳态电路即开始一个稳态过程，电容C开始充电，Vc 按指数规律增长。当Vc 充电到2/3VCC 时，高电平比较器动作，比较器A1 翻转，输出Vo 从高电平返回低电平，放电开关管T 重新导通，电容C 上的电荷很快经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳定，为下个触发脉冲的来到作好准备。波形图见图3。图 3 单稳态触发器波形图暂稳态的持续时间Tw（即为延时时间）决定于外接元件R、 C的大小。Tw=1.1RC通过改变 R、C 的大小，可使延时时间在几个微秒和几十分钟之间变化。当这种单稳态电路作为计时器时，可直接驱动小型继电器，并可采用复位端接地的方法来终止暂态，重新
8、计时。此外需用一个续流二极管与继电器线圈并接，以防继电器线圈反电势损坏内部功率管。三、 555 定时器接成多谐振荡器多谐振荡器又称为无稳态触发器，它没有稳定的输出状态，只有两个暂稳态。在电路处于某一暂稳态后，经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态。两个暂稳态自行相互转换而输出一系列矩形波。多谐振荡器可用作方波发生器。图 4多谐振荡器和工作波形接通电源后，假定是高电平，则T 截止，电容C 充电。充电回路是VCC R1 R2C地，按指数规律上升，当上升到时（TH、端电平大于），输出翻转为低电平。是低电平， T 导通， C 放电，放电回路为C R2T地， 按指数规律下降，当下降到时 （ TH、端电
9、平小于），输出翻转为高电平，放电管T 截止，电容再次充电，如此周而复始，产生振荡，经分析可得输出高电平时间T=(R1+R2)Cln2输出低电平时间T=R2Cln2振荡周期T=(R1+2R2)Cln2四、 555 定时器在现实生活中的应用实例图 5门控灯开关该控制电路的核心是555 定时器和 D 型触发器。 555 定时器接成单稳态触发器, 去除触点跳动对电路工作的影响,D 型触发器接成T 触发器形式 , 利用其输出去控制可控硅开通和关闭 , 从而控制电灯的亮灭。平时当房门关闭时,安装在门扇边缘的小磁铁正好靠在干簧管旁边 , 干簧管的两常开触点受外磁力作用吸合,单稳态电路因输入脉冲为高电平而处于
10、待触发状态 , 此时双稳态电路的输出为低电平, 可控硅因无触发电流而阻断, 灯不亮。当有人推门时 , 小磁铁会随门扇离开干簧管一次, 干簧管的常开触点会因暂时失去外磁力作用而靠自身弹力张开、吸合一次。实际上, 由于干簧管的触点的抖动, 要重复几次这种张开、吸合的过程 . 单稳态触发器的CP 端能够在干簧管的 1 触点第一次张开时获得一负脉冲触发信号 , 使单稳态触发器翻转为暂稳态, 其输出由低电平变为高电平此时, 电容器C 经 R 充电 , 复位端 R 电位上升 , 当上升到复位电平2/3V 时 , 单稳态触发器复位 ,Q恢复为低电平。单稳态电路的时间常数T=1.1R C ,它有效地将干簧管的具有抖动信号现象的脉冲信号展宽为单个脉冲 , 此正脉冲同时加至T 触发器器的CP2 端, 其输出由低电平变为高电平,可控硅的控制极获得正向触发电流而导通, 电灯通电发光 . 当进来的人离开时 , 随着门的再一次打开、关闭 , 干簧管重复同样的动作, 单稳态触发器同样输出一正脉冲信号, 于是T触发器再次翻转为低电平, 可控硅失去触发电流并在交流电过零时关断, 电灯自动熄灭。光敏电阻 R 和可调电阻R 构成光控电路
