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        一種由555定時器實現(xiàn)的雙音報警電路

        2012-04-15 09:11:40周曉玨
        數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用 2012年2期
        關(guān)鍵詞:雙音三極管觸發(fā)器

        摘要:555定時器是一種數(shù)?;旌系闹幸?guī)模集成電路,它使用靈活、方便,被廣泛應(yīng)用于脈沖的產(chǎn)生、整形變換等電路中。本文介紹了555定時器的組成、功能及由它構(gòu)成的多諧振蕩器的工作原理,論述了一種由555多諧振蕩器實現(xiàn)的雙音報警電路,說明在實際生產(chǎn)中,只要將555定時器各個功能加以綜合應(yīng)用,便可得到許多實用電路。

        關(guān)鍵詞:555定時器多諧振蕩器雙音報警電路

        中圖分類號:TN495 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-9416(2012)02-0098-02

        555定時器是一種將模擬電路和數(shù)字電路集成于一體的中規(guī)模集成電路,只要在外部配上適當(dāng)阻容元件,就可方便構(gòu)成脈沖產(chǎn)生、整形和變換電路,如多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器以及施密特觸發(fā)器等。

        1、555定時器

        555定時電路有TTL集成定時電路和CMOS集成定時電路,它們的邏輯功能及引線排列都一樣。雙極型產(chǎn)品型號最后數(shù)碼為555,CMOS型產(chǎn)品型號最后數(shù)碼為7555。下面以5G555為例說明555定時器的組成及功能。

        由圖1可知,555定時器由電阻分壓器、電壓比較器、基本R-S觸發(fā)器、放電三極管和輸出緩沖器等五部分組成,其引腳排列如圖2所示。當(dāng)CO端外接控制電壓時,5G555的邏輯功能如表1所示。當(dāng)CO端不外接控制電壓時,5G555的邏輯功能如表2所示。

        電阻分壓器是由三個阻值均為5kΩ的電阻串聯(lián)起來,為比較器C1和C2提供參考電壓。當(dāng)電壓控制端CO不外加控制電壓時,;當(dāng)外加控制電壓時,比較器的參考電壓將發(fā)生變化,相應(yīng)地電路的閾值、觸發(fā)電平也隨之改變,從而影響電路的定時參數(shù)。若工作中不用CO 端,為防止旁路高頻干擾,一般都將其通過一個0.01μF的電容接地。

        電壓比較器C1和C2是兩個結(jié)構(gòu)完全相同的理想運算放大器。當(dāng)運算放大器的同相輸入大于反相輸入時,其輸出信號為高電平1;當(dāng)同相輸入小于反相輸入時,其輸出信號為低電平0。比較器的同相端接參考電壓,反相端接閾值輸入TH,閾值輸入信號與的比較結(jié)果決定其輸出R端的狀態(tài)。當(dāng)時,輸出R為高電平1;當(dāng)時,輸出R為高電平0。當(dāng)比較器的同相輸入端接觸發(fā)輸入端,反相輸入端接參考電壓時。觸發(fā)輸入信號與的比較結(jié)果決定了其輸出端S的狀態(tài)。當(dāng)時,輸出S為低電平0;當(dāng)時,其輸出S為高電平1。

        基本RS觸發(fā)器由兩個與非門組成,比較器C1、C2的輸出為RS觸發(fā)器的輸入信號R、S,觸發(fā)器端狀態(tài)為電路輸出OUT的狀態(tài),觸發(fā)器端狀態(tài)控制著放電三極管T的導(dǎo)通與截止。當(dāng)外部復(fù)位信號為0時,可使555定時器輸出直接復(fù)位為0。

        放電三極管T的D端如果經(jīng)過一個外接電阻接至電源,可組成一個反相器。當(dāng)=0(=1)時,T導(dǎo)通,D端輸出為低電平0,當(dāng)=1(=0)時,T截止,D端輸出為高電平1,即D端的邏輯狀態(tài)與555定時器輸出端OUT的狀態(tài)一樣。

        輸出緩沖器就是反相器G3,其作用是提高定時器的帶負(fù)載能力并隔離負(fù)載對定時器的影響。

        2、多諧振蕩器

        多諧振蕩器有兩個暫穩(wěn)態(tài),一旦電路起振,兩個暫穩(wěn)態(tài)就交替變化,輸出矩形脈沖信號。

        2.1 電路構(gòu)成及工作原理

        出波形如圖4所示。

        設(shè)電容的初始電壓為0,剛接通電源,由于電容兩端的電壓不能突變,所以閾值輸入TH端的電壓小于,觸發(fā)輸入端電壓小于,輸出端輸出為高電平1,放電三極管T截止,電源經(jīng)過R1、R2對電容C進(jìn)行充電,電容電壓逐漸上升,電路處在第一個暫穩(wěn)態(tài)。當(dāng)電容兩端的電壓逐漸上升到時,由于閾值輸入TH端和觸發(fā)輸入端的電壓為,使輸出端狀態(tài)變?yōu)榈碗娖?,放電三極管T導(dǎo)通,電容C經(jīng)過R2和T放電,逐漸下降,電路處于第二個暫穩(wěn)態(tài)。當(dāng)電容C兩端的電壓下降至?xí)r,其輸出又從低電平0變?yōu)楦唠娖?,放電三極管T截止,電源再次經(jīng)過R1、R2向電容C充電,電路返回第一個暫穩(wěn)態(tài)。如此周而復(fù)始在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間交替變換,便產(chǎn)生了矩形脈沖信號輸出。

        2.2 振蕩周期

        由圖4可知,振蕩周期,其中為電容充電時間,為電容放電時間。電容充電時間 ,電容放電時間,則矩形波的振蕩周期 ,所以改變電阻、和電容C的值,即可改變矩形波的周期和頻率。

        3、雙音報警電路實現(xiàn)

        雙音報警電路如圖5所示,它是由兩塊555定時器和外接元件R、C 構(gòu)成的兩個不同頻率的多諧振蕩電路。由元件參數(shù)可知,兩級多諧振蕩電路電阻參數(shù)接近,而=1000,則產(chǎn)生的多諧振蕩頻率較低,產(chǎn)生的多諧振蕩頻率較高。

        555定時器的5腳為控制端,芯片內(nèi)接比較器的同相輸入端,電位為。而若工作中不用控制端5腳,將5腳通過一個0.01μF的小電容接地,以防止旁路高頻干擾;當(dāng)需要把它變成可控多諧振蕩器時,可以在定時器的控制端5腳上加一個控制電壓,這個電壓可改變芯片內(nèi)的比較電平,從而改變振蕩頻率,當(dāng)控制電壓升高(降低)時,振蕩頻率降低(升高),這就是控制電壓對振蕩信號頻率的調(diào)制。如圖5,輸出的方波信號,通過R5控制的5腳電平。當(dāng)輸出高電平時,的振蕩頻率低,當(dāng)輸出低電平時,的振蕩頻率高,輸出波形如圖6所示。第二塊555定時器的振蕩頻率被第一塊555定時器IC1的輸出電壓調(diào)制為兩種音頻頻率,使揚聲器發(fā)出雙音聲響。

        4、結(jié)語

        555定時器的芯片價格很便宜,引腳很少,內(nèi)部結(jié)構(gòu)也很簡單。但可以實現(xiàn)的功能很多,是一般是電子愛好者的首選。從一種由555定時器實現(xiàn)的雙音報警電路可以看出,只要在555定時器芯片搭接外圍電路,便可得到許多實用電路。

        參考文獻(xiàn)

        [1]歐陽星明.數(shù)字邏輯[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社,2000.

        [2]曾令琴.數(shù)字電子技術(shù)[M].北京:人民郵電出版社,2009.4.

        作者簡介

        周曉玨(1982.3——),女,江蘇南通人,高校講師,主要從事自動控制方面的教學(xué)與研究工作。

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