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基于555定时器闪光电路设计与制作

发表时间:2015-4-25  作者:admin  浏览次数:8403  
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基于555定时器闪光电路设计与制作

江西冶金职业技术学院  刘昆山 刘星慧

我们主张,电子初学者要采用万能板焊接电子制作作品,因为这种电子制作方法,不仅能培养电子爱好者的焊接技术,还能提高他们识别电路图和分析原理图的能力,为日后维修、设计电子产品打下坚实的基础。

上一篇文章《多谐振荡器双闪灯电路设计与制作》我们重点介绍了电容、三极管、简单的电路图的识别等知识,并能讲原理图中的元件符号与实物一一对应,能分析多谐振荡器的工作原理。本文我们将要介绍555定时器的结构、引脚功能以及构成单稳态触发器、多谐振荡器、施密特触发器等电路,进一步掌握集成电路的使用方法,并利用多谐振荡器产生的脉冲信号控制二个发光二极管实现闪光电路。

一、基于555定时器闪光电路功能介绍

每辆车上电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例由16%增至23%以上,目前电子技术的应用几乎已经深入到汽车所有的系统。汽车上的左、右闪光灯就是最普通的电子产品,今天我们就来学习如何使用555定时器设计闪光电路。

本制作套件就是利用555定时器设计的多谐振荡器,进而构成闪光电路,如图1所示。


1  基于555定时器闪光电路成品图

 

二、基于555定时器闪光电路原理图

基于555定时器闪光电路原理图

三、基于555定时器闪光电路工作原理

1、可调电阻的特性及用法

可调电阻也叫可变电阻,是电阻的一类,其电阻值的大小可以人为调节,以满足电路的需要。可以逐渐地改变和它串联的用电器中的电流,也可以逐渐地改变和它串联的用电器的电压,还可以起到保护用电器的作用。

可调电阻100K可调范围

电位器是可调电阻的一种,通常是由电阻体与转动或滑动系统组成,即靠一个动触点在电阻体上移动,获得部分电压输出。

电位器的电阻体有两个固定端,通过手动调节转轴或滑柄,改变动触点在电阻体上的位置,则改变了动触点与任一个固定端之间的电阻值,从而改变了电压与电流的大小。

4 电位器5K可调范围

2555定时器的结构及用法

集成时基电路又称为集成定时器或555电路,是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路,应用十分广泛。它是一种产生时间延迟和多种脉冲信号的电路,由于内部电压标准使用了三个5K电阻,故取名555电路。

5集成定时器555及配套的IC管坐

555定时器性能可靠,只需要外接几个电阻、电容,就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。

它内部包括两个电压比较器,三个等值串联电阻,一个 RS 触发器,一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 2VCC /3

555 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 的反相输入端的电压为 2VCC /3C2 的同相输入端的电压为VCC /3。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 0C2 的输出为 1,可将 RS 触发器置 0,使输出为 0 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。

2脚:低触发端TR

3脚:输出端Vo

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TRTH处于何电平,时基电路输出为“0”,该端正常工作时应接高电平。

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0.01μF103)电容接地,以防引入干扰。

6脚:高触发端TH

7脚:放电端。该端与放电管集电极相连,用做定时器时电容的放电。

8脚:外接电源VCC,双极型时基电路VCC的范围是4.5 -16VCMOS型时基电路VCC的范围为3-18V,一般用5V

1脚接地,5脚未外接电压,两个比较器A1A2基准电压分别为的情况下,555时基电路的功能表如下:

555定时器的功能表

输入

输出

清零端4

高触发端6TH

低触发端2TR

放电管T

输出功能3

0

×

×

导通

直接清零

1

< VCC2/3

<=VCC1/3

截止

1

1

>VCC2/3

> VCC1/3

导通

0

1

< VCC2/3

> VCC1/3

不变

保持

3、基于555定时器闪光电路工作原理

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。

分析工作原理的时候,可以参照图2基于555定时器设计的闪光电路原理图。接通电源后,假定是高电平,则T截止,电容C1充电。充电回路是VCC-R1-RP1- C1-地,按指数规律上升,当上升到时VCC2/3THTL端电平大于VCC2/3),输出翻转为低电平。是低电平,T导通,C放电,放电回路为C1-RP1-7-T-地,按指数规律下降,当下降到时(THTL端电平小于VCC1/3),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+Rp1)C*ln2

输出低电平时间T=RP1*C*ln2

振荡周期 T=(R1+2*RP1)*C*ln2

这是一个典型的利用555设计的多谐振荡器,调节可变电阻RP1可以改变输出的振荡信号的频率,信号从3脚输出一个高低电平,控制D1D2

当输出高电平的时候,D2亮,D1不亮;当输出低电平的时候,D2不亮,D1亮;3脚不停的输出高低电平的方波,其效果看起来就是双灯闪烁,而且闪烁的速度可调。

四、元件清单及实物图

基于555定时器设计的闪光电路元件列表

序号

名称

代号

规格

数量

备注

1

电阻

R1

4.7K

1

2

电位器

RP1

100K(104)

1

蓝白

3

电阻

R2

1K

2

4

电阻

R3

100

1

5

电容

C1

10UF

1

6

电容

C2

103

2

7

发光二极管

D1,D2

3mm

2

8

555定时器

IC1

NE555

1

9

IC

DIP8P

1

10

万能板

玻纤板7*9

1

11

单排针

 

1*4PIN2.54mm

2

12

专用铜导线

0.5铜导线

1

13

焊锡

凯纳0.8

1

6 基于555定时器设计的闪光电路元件实物

五、安装与调试

参考图7基于555定时器设计的闪光电路焊接专用原理图,设计好元件布局,按照R1RP1C1IC1C2R2D1R3D2的顺序安装,当焊接555集成芯片的时候,用使用DIP8IC管坐代替,注意缺口朝下,使得1脚在右下角。当焊接2脚和6脚的时候,可以在555集成芯片内部直接连接。

7 基于555定时器设计的闪光电路焊接专用原理图

本电路是一个比较简单的由555构成的多谐振荡电路,容易用万能板(洞洞板)焊接而成,连接好线路,制作实物,当然焊接的时候,需要一定的焊接技术,如果焊接技术不行的朋友,一定要用万能板练习拖焊技术,我们提倡在电子制作过程中采用拖焊技术。焊接成功的走线图如图8所示。

8 基于555定时器设计的闪光电路底层走线图

在制作的时候,一定要注意555定时器的引脚功能,比如1脚接地,8脚接电源,和普通的DIP集成电路有些不一样,当制作完成的时候,如果LED灯不闪烁,就要检测了,基本步骤如下:


当输出高电平的时候,D2亮,D1不亮;当输出低电平的时候,D2不亮,D1亮;3脚不停的输出高低电平的方波,其效果看起来就是双灯闪烁,而且闪烁的速度可调。

当制作完成的时候,如果LED灯不闪烁,就要检测了,基本步骤如下:

1)观察法:检查每个元件是否安装正确,特别是555定时器集成电路是否安装正确。

2)观察法:观察发光二极管的正负极性是否接反。

3)电阻法:检测焊接线路是否正常连通,可用万用表检测每条线路是否导通。因为初次焊接的时候,经常出现虚焊、假焊、漏焊等焊接故障。

4)电阻法:断电后用万用表电阻档(10欧姆)测1脚是否可靠接地。

5)电阻法:检测2脚和6脚是否已经连在一起来,是否与可调电阻RP1的中间脚连接。

6)电阻法:检测7脚是否连接到了R1RP1D的中间。

7)电阻法:检测5脚是否与微调滤波电容C1可靠连接。

8)电压法:用万用表测试电源电压是否正常。

9)电压法:检测1脚和8脚电压是否正常。用万用直流表电压档(10V)测555集成电路的8脚电压,看看是否是VCC电压5V

10)电压法:再检测4脚电压是否是VCC电压5V

如果这些都正常了,故障基本会被排除了的。

特别说明:为了输出信号稳定,请一定要按照原理图焊接瓷片电容C2103)。


六、作业自我检测

   请分析图1的工作原理,并分析个元件的作用。

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