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实验九 555 集成定时器及应用

实验九 555 集成定时器及应用. 实验目的： 1. 熟悉 555 集成定时器的组成及工作原理。 2. 掌握用定时器构成单稳态电路、多谐振荡电路及施密特触发电路等。 3. 进一步学习用示波器对波形进行定量分析，测量波形的周期、脉宽和幅值等。. 实验原理： 555 集成定时器简介 555 集成定时器是模拟功能和数字逻辑功能相结合的一种双极型中规模集成器件。外加电阻、电容可以组成性能稳定而精确的多谐振荡器、单稳电路、施密特触发器等，应用十分广泛。. 555 定时器的内容原理框图和外引线排列图如下图所示：.

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实验九 555 集成定时器及应用

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  1. 实验九 555集成定时器及应用

  2. 实验目的： 1. 熟悉555集成定时器的组成及工作原理。 2. 掌握用定时器构成单稳态电路、多谐振荡电路及施密特触发电路等。 3. 进一步学习用示波器对波形进行定量分析，测量波形的周期、脉宽和幅值等。

  3. 实验原理： • 555集成定时器简介 • 555集成定时器是模拟功能和数字逻辑功能相结合的一种双极型中规模集成器件。外加电阻、电容可以组成性能稳定而精确的多谐振荡器、单稳电路、施密特触发器等，应用十分广泛。

  4. 555定时器的内容原理框图和外引线排列图如下图所示：555定时器的内容原理框图和外引线排列图如下图所示：

  5. 555是由上、下两个电压比较器、三个5KΩ电阻、一个RS触发器、一个放电三极管T以及功率输出级组成。 比较器C1的反相输入端⑤接到由三个5KΩ电阻组成的分压网络的2/3Vcc处，同相输入端⑥为阀值电压输入端。比较器C2同相输入端接到分压电阻网络的1/3Vcc处，反相输入端②为触发电压输入端,用来启动电路。

  6. 两个比较器的输出控制RS触发器。当比较器C2②端的触发输入电压V2<1/3Vcc、比较器C1⑥端的阀值输入电压V6<2/3Vcc时，C2输出为１，C1输出为０，即RS触发器的S=1,R=0,故触发器置位，Q=0,所以放电三极管T截止。两个比较器的输出控制RS触发器。当比较器C2②端的触发输入电压V2<1/3Vcc、比较器C1⑥端的阀值输入电压V6<2/3Vcc时，C2输出为１，C1输出为０，即RS触发器的S=1,R=0,故触发器置位，Q=0,所以放电三极管T截止。 而当V2>1/3Vcc,V6>2/3Vcc 时，S=0,R=1,触发器被复位（置０），Q=1，放电三极管T导通。此外，RS触发器还设有复位端Rd④,当复位端处于低电平时，输出③为低电平。

  7. 控制电压端⑤是比较器C1的基准电压端，通过外接元件或电压源可改变控制端的电压值，即可改变比较器C1,C2的参考电压。不同时可将它与地之间接一个0.01uF的电容，可防止干扰电压引入。555的电源电压范围是+4.5～+18V,输出电流可达100～200mA,能直接驱动小型电机、继电器和低阻抗扬声器。控制电压端⑤是比较器C1的基准电压端，通过外接元件或电压源可改变控制端的电压值，即可改变比较器C1,C2的参考电压。不同时可将它与地之间接一个0.01uF的电容，可防止干扰电压引入。555的电源电压范围是+4.5～+18V,输出电流可达100～200mA,能直接驱动小型电机、继电器和低阻抗扬声器。

  8. 输入 输出 阈值输入⑥ 触发输入② 复位④ 输出③ 放电管T⑦ × × 0 0 导通 <2Vcc/3 <Vcc/3 1 1 截止 >2Vcc/3 >Vcc/3 1 0 导通 <2Vcc/3 >Vcc/3 1 不变 不变 555定时器的基本功能如下表所示：

  9. 555定时器的应用：单稳态电路；多谐振荡器 单稳态电路 多谐振荡器

  10. ⑴单稳态电路 当电源接通后，Vcc通过电阻R向电容C充电，待电容上电压Vc上升到2/3Vcc时，RS触发器置０，即输出V0为低电平，同时电容C通过三极管T放电。当触发端②的外接输入信号电压V1<1/3Vcc时，RS触发器置１，即输出V0为高电平，同时，三极管T截止。电源Vcc再次通过R向C充电。

  11. 输出电压维持高电平的时间取决于RC的充电时间，当t=tpo时，电容上的充电电压为：输出电压维持高电平的时间取决于RC的充电时间，当t=tpo时，电容上的充电电压为： 所以输出电压的脉宽： 一般R取1kΩ～10MΩ,C>1000pF。

  12. 值得注意的是： V1的重复周期必须大于tpo,才能保证每一个正倒置脉冲起作用。由上式可知，单稳态电路的暂态时间与Vcc无关。因此用555定时器组成的单稳电路可以作为较精确定时器。

  13. 多谐振荡器　 电源接通后，Vcc通过电阻R1、R2向电容C 充电。电容上的电压按指数规律上升，当Vc上升至2/3Vcc时，因Vc与阀值输入端⑥相连，有Vc=V6,使比较器C1输出翻转，输出电压V0=0，同时，放电管T导通，电容C通过R2放电；当电容上电压Vc下降至1/3Vcc时，比较器C2工作，输出电压V0变为高电平C放电终止，Vcc通过电阻R1、R2又开始充电；周而复始，形成振荡。

  14. 实验元、器件 集成定时器 NE555 2片 电阻100k、10k各2只，51k、5.1、4.7k 各1只，33k 1只 电容 100µ、47μ、30μ、10μ、0.1μ、0.02μ各1只 电位器 100k 1只

  15. 思考题 1. 实验内容2中，改变电容C的大小能够改变振荡器输出电压的周期和占空系数吗？试说明要想改变占空系数，必须改变哪些电路参数。 2. 试设计一个过压报警器，用声（喇叭）和光（发光二极管）同时报警。当工作电压超过+10V( 包括10V)时，喇叭发出报警声，同时发光二极管闪烁，闪烁频率为2Hz。 3. 实验内容6中，若将前级的输出信号加到后一级的放电端⑦，声音将会如何变化？

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