搜索
基于555多谐振荡器的探究及应用摘要：本文通过对555多谐振荡器的频段测量、设计、测量、测量分析等过程研究,说明555多谐振荡器是一个产生稳定、低频段的方波电路。555定时器是一种中规模集成电路它使用灵活方便被广泛应用于脉冲的产生整形定时和延迟等。电路中介绍了555定时器及其逻辑功能以及由其构成的多谐振荡器的工作原理。通过举例论述了555多谐振荡器在流水灯电路中的应用，说明在实际生产中只要将其各个功能加以综合应用便可得到许多实用电路。关键词：555定时器频段测量设计多谐振荡器流水灯电路1引言电子技术自上个世纪七十年代以来,一直是促进科技发展、社会文明的主要技术,既是近代科学技术的支柱,又是高新技术的基础.在高等学府的实验教学中,数字电子技术是一门重要的基础学科.通过实验验证数字电子技术的基本理论,培养良好职业素质和动手操作的能力,且探究式的系列实验,能够激发人的学习兴趣,促进创造性的思维发展,在有限的时间里,进行既有实用性又有前途的数字电子技术的基础实验,是一个值得探索的课题.2555芯片简介555是一个八脚集成芯片，主要由分压器,两个高精度电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电管和输出驱动反相器组成。其电路组成见图1-1符号，见图1-2，功能表见表1。图1-1555电路结构图1-2逻辑符号2.1对555时基集成电路的测量及分析数字电路中同步时钟信号Cp是一种矩形脉冲信号,其作用是控制并协调系统各个部件的运作.多谐振荡器可以产生这种Cp信号,故又被称为方波发生器.图2-1是由555时基集成电路构成的多谐振荡器及其波形图.555电路是一个数模混合电路,可在单稳态或多谐振荡方式下工作,应用范围十分广泛.观察多谐振荡器波形、测量频率及外电阻Ra和Rb的线路图,其中可变电阻R等于R’a加上R’b,Ra与R’a之和相当于图1中的RA,类似地,RB相当于Rb与R’b之和.通过调节可变电阻R(100K),波形的峰值为5V,频率f在40。26~52。19Hz之间连续变化的方波.具体测量记录如表1所示.图2-1基于555的多谐振荡器图2-2观察多谐振荡器波形，测量频率及外电阻Ra和Rb的线路图3555多谐振荡器的工作原理由555定时器构成的多谐振荡器如图3-1所示，R1，R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端（6脚）和低电平触发端（2脚）并接后接到R2和C的连接处，将放电端（7脚）接到R1，R2的连接处。由于接通电源瞬间，电容C来不及充电，电容器两端电压Uc为低电平，小于（1/3）Vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出uo为高电平，放电管VT截止。这时，电源经R1，R2对电容C充电，使电压uc按指数规律上升，当uc上升到（2/3）Vcc时，输出uo为低电平，放电管VT导通，把uc从（1/3）Vcc上升到（2/3）Vcc这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关。充电时间常数T充=（R1＋R2）C。由于放电管VT导通，电容C通过电阻R2和放电管放电，电路进人第二暂稳态.其维持时间TPL的长短与电容的放电时间有关，放电时间常数T放＝R2C0随着C的放电，uc下降，当uc下降到（1/3）Vcc时，输出uo。为高电平，放电管VT截止，Vcc再次对电容c充电，电路又翻转到第一暂稳态。接通电源后，电路就在两个暂稳态之间来回翻转，则输出可得矩形波。电路一旦起振后，uc电压总是在（1/3～2/3）Vcc之间变化。如图3-2所示为工作波形。图3-1555定时器构成多谐振荡器电路图3-2工作波形4555多谐振荡器在流水灯电路中的应用采用数字集成电路的控制方法,结合十进制计数器/译码电路设计了该控制系统。该系统由电源、时钟电路、计数器和译码显示电路4部分组成。能实现任意方式的流水,只要改变每路发光二极管的数目和图案,就可以实现随心所欲的流水花样。它可作为工作状态指示,具有环保、节能等特点。4.1流水灯电路原理电路由时基集成电路NE555构成的多谐振荡器和CD4017十进制计数/译码电路组成如图4-1。电源接通后，经R1、R2给电容C1充电，使逐渐升高，当时，3脚(Q端)输出为高电平。当上升到超过时，3脚输出仍为高电平。当继续上升到略超过时，RS触发器状态发生翻转，3脚输出为低电平，同时C1经R2及7脚内导通的放电管VT到地放电，迅速下降。当下降到略低于时，触发器状态又翻转，3脚输出变为高电平。同时，7脚内导通的放电管VT截止，电容C1再次进行充电，其电位再次上升，一直循环下去。根据，可以看出，通过改变电位器R2的电阻值的大小，即可以改变振荡器的振荡周期，从而改变3脚输出高低电平的转换时间，进而改变流水灯的速度。图4-1流水灯的电路原理图对于CD4017，其14脚接收来自555定时器3脚的输出脉冲。当555定时器的3脚的输出电平状态发生翻转时，14脚接收到高低电平的变化，触发十个输出引脚交替输出高电平，点亮相应引脚的LED灯。随着时间的进行，十个LED灯相继被点亮，形成流水灯。5结论通过555振荡器的测量、设计测量、分析研究,进一步认知了该电路是产生稳定、低频段的方波(多次谐波)电路.在示波器参数设定、使用调节,以及数字万用表对可变电阻的测量等方面,得到锻炼与培养.激发了学习无线电、电子通信等知识,以及探索数字调频等领域的欲望.通过对整个系统的性能测试可以发现，整个系统可以满足实际应用要求，输出比较理想的调制信号。本文所设计的电路，仅是流水灯电路中的一种，可在此基础上进行改进、扩展，如可将ＬＥＤ指示灯扩展为16个、24个等，或设计成单灯双向循环、三灯双向循环、交替闪烁循环等。上述花样电路均可在图5电路的基础上改进得到，设计的关键在计数器电路部分，一是计数器的模值要与寄存器完成一次循环的次数相同，二是计数器的ＱＤ端控制寄存器的工作状态，要使ＱＤ端在计数时０、１的数目相同，三是寄存器开始工作时Ⅰ片的ＲＩＮ端输入１的数目，要根据所设计的花样电路做适当的修改。注意到以上三点，就可设计出花样繁多的流水灯电路。参考文献[1]门宏。无线电发射与接收原理[J]。无线电杂志，2008，(9):30-32[2]钮金真,廖芳,康凤兴.数字电路与数字系统实验[M].北京:中央民族大学出版社[3]姜学庸,赵九捷,赵一群.数字电子技术[M].天津:天津大学出版社,1998[4]阎石.数字电子技术[M].北京:高等教育出版社,2003童诗白．模拟电子技术基础Ｍ．北京高等教育出版社[5]徐雪松。常用电子器具电路Ｍ。北京新时代出版社[6]江晓安．数字电子技术Ｍ．西安电子科技大学出版社