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1、了解了解555555定时器的逻辑功能；定时器的逻辑功能；了解单稳态触发器、多谐振荡器、施密特触发器的工了解单稳态触发器、多谐振荡器、施密特触发器的工作原理。作原理。学习目标学习目标学习目标学习目标掌握掌握555555定时器的仿真测试；定时器的仿真测试；掌握掌握555555定时器的简单应用；定时器的简单应用；能使用仿真软件进行能使用仿真软件进行555555应用电路的设计。应用电路的设计。 在实际工作中，能够实现流水彩灯控制要求的电在实际工作中，能够实现流水彩灯控制要求的电路形式或方案很多，本项目从学习应用数字电子技术路形式或方案很多，本项目从学习应用数字电子技术知识的角度考虑，介绍以中小规模集成
2、电路设计和仿知识的角度考虑，介绍以中小规模集成电路设计和仿真分析制作流水彩灯的方法。真分析制作流水彩灯的方法。 流水彩灯的设计要求完成的技术指标如下。 （1）彩灯能够自动循环点亮。 （2）彩灯循环显示且频率快慢可调。 （3）该控制电路具有8路以上输出。 流水彩灯控制电路主要由三部分组成，其整体框图如图9-1所示。 本项目需要完成下列内容。 （1）完成流水彩灯电路的设计。 （2）画出流水彩灯电路的逻辑图。 （3）完成流水彩灯电路的仿真调试。 要完成流水彩灯电路的设计，需要多个数字电路知识模块的综合应用，相应的知识环节如图9-2所示。 （1）由三个阻值为5 k的电阻组成的分压器。 （2）两个电压比
3、较器C1和C2，电压比较器如图9-3所示。 v+v，vO=1；v+v，vO=0。 （3）基本RS触发器。 （4）放电三极管T及缓冲器G。 单稳态触发器具有下列特点：第一，它有一个稳定状态和一个暂稳状态；第二，在外来触发脉冲作用下，能够由稳定状态翻转到暂稳状态；第三，暂稳状态维持一段时间后，将自动返回到稳定状态。暂稳态时间的长短，与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。 无触发信号输入时电路工作在稳定状态1 vIvI下降沿触发下降沿触发2 暂稳态的维持时间3 自动返回（暂稳态结束）时间4 恢复过程恢复过程5 输出脉冲宽度tW1 恢复时间恢复时间tretre2 最高工作频率fmax31.电路组成
4、电容充电时间T1（1） 电容放电时间电容放电时间T2T2（2） 电路振荡周期T（3）2.主要参数的估算 电路振荡频率f（4） 输出波形占空比输出波形占空比q q（5）1.石英晶体的选频特性 石英晶体有两个谐振频率。当f=fs时，为串联谐振，石英晶体的电抗X=0；当f=fP时，为并联谐振，石英晶体的电抗为无穷大。 石英晶体的选频特性由晶体本身的特性决定，其值为fSfPf0（晶体的标称频率）。 石英晶体的选频特性极好，f0十分稳定，其稳定度可达10-1010-11。石英晶体的电抗频率特性和符号,如图9-7所示。 串联式振荡器 1） 并联式振荡器并联式振荡器 2）2.石英晶体多谐振荡器 施密特触发器
5、具有回差电压特性，能将边沿变化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲，成为适合于数字电路需要的脉冲，而且由于具有滞回特性，所以抗干扰能力也很强。施密特触发器在脉冲的产生和整形电路中应用很广。（1）了解并掌握流水彩灯的设计与调试方法。（2）掌握使用555定时器设计应用电路的方法。（1）设计电路应能完全满足项目题目的要求。（2）绘出流水彩灯电路的逻辑图。（3）完成流水彩灯电路的仿真调试。（4）完成流水彩灯电路的模拟接线安装。（一）电路设计分析（一）电路设计分析（一）电路设计分析（一）电路设计分析1.1.振荡电路振荡电路 振荡电路主要用来产生时间基准信号(脉冲信号)。因为循环彩灯对频率的要求不高，只
6、要能产生高低电平就可以了，且脉冲信号的频率可调，所以采用555定时器组成的振荡器，其输出的脉冲作为下一级的时钟信号，电路如图9-15所示。接上示波器是为了调试振荡器输出信号波形，调试好后，示波器就可以去掉，振荡器电路作为一个模块就可以和后续电路相连接了。图9-16为调试好的振荡器输出波形。2.2.计数译码驱动电路计数译码驱动电路 计数器是用来累计和寄存输入脉冲个数的时序逻辑部件。在此电路中采用十进制计数分频器CD4017，它是一种用途非常广泛的集成电路芯片。其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序是00、01、02、09依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于
7、时钟周期。3.3.显示电路显示电路 显示电路主要由发光二极管组成，当CD4017的输出端依次输出高电平时，驱动发光二极管也依次点亮，产生一种流动变化的效果。发光二极管要求驱动电压小一点，一般电压约1.66 V，电流约5 mA。彩灯的循环速度由脉冲源频率决定。R、C构成微分电路，用于上电复位。如有兴趣也可以把发光二极管换成各种颜色的彩灯，这样循环起来就更加好看了。（二）元件选取及电路组成（二）元件选取及电路组成（二）元件选取及电路组成（二）元件选取及电路组成1.1.元件选取元件选取2.2.电路组成电路组成（三）仿真分析（三）仿真分析（三）仿真分析（三）仿真分析 打开仿真开关，可以看到发光二极管依
8、次点亮，如流动一般，调整振荡器的电阻，可以改变发光二极管闪烁的频率，仿真结果显示，该电路达到设计指标的要求。（四）彩灯循环控制的其他方案（四）彩灯循环控制的其他方案（四）彩灯循环控制的其他方案（四）彩灯循环控制的其他方案 该循环控制电路由555定时器、同步4位二进制计数器74HC163和4线-16线译码器/分配器74HC154组成。1.1.电路组成电路组成 电路中555定时器组成多谐振荡器，输出一定频率的矩形脉冲。74HC163是同步4位二进制计数器，当输入周期性脉冲信号时，其输出为二进制数形式，并且随着脉冲信号的输入，其输出在00001111之间循环变化。2.2.电路原理电路原理（1）仿真调试时可以将电路分开成子电路分别调试，合格后再合成总电路。（2）子电路调试时，可以先用信号发生器代替脉冲信号产生电路进行调试；脉冲信号产生电路可以单独用示波器来调试。
