課程設(shè)計(jì)報(bào)告--雙光控節(jié)電開關(guān)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　姓 名： *** 學(xué) 號(hào)： ******** </p><p>　　專業(yè)與班級(jí)： ****** 指導(dǎo)教師： *** </p><p>　　課程設(shè)計(jì)名稱： 光

2、電技術(shù)課程設(shè)計(jì) </p><p>　　課程設(shè)計(jì)單位： 電子信息工程學(xué)院 </p><p><b>　　一、課程設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　加強(qiáng)對(duì)555芯片的了解，鞏固和加深課堂教學(xué)內(nèi)容；</p><p>　　提高動(dòng)手能力和工作

3、技能，培養(yǎng)科學(xué)工作作風(fēng)；</p><p>　　為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和從事實(shí)踐技術(shù)工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。</p><p><b>　　二、課程設(shè)計(jì)時(shí)間</b></p><p>　　本課程設(shè)計(jì)采用課下獨(dú)立設(shè)計(jì)和課上集中實(shí)踐相結(jié)合的方式，課上實(shí)踐包括電子元器件的識(shí)別和電路圖的設(shè)計(jì)等，課下設(shè)計(jì)包括原理的分析和設(shè)計(jì)報(bào)告的整理等。</p><p&

4、gt;<b>　　三、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p><b>　　555芯片簡(jiǎn)介</b></p><p><b>　　芯片原理</b></p><p>　　555芯片是美國(guó)Signetics公司1972年研制的用于取代機(jī)械式定時(shí)器的中規(guī)模集成電路，因輸入端設(shè)計(jì)有三個(gè)5kΩ的電阻而得名。此電路后來(lái)

5、竟風(fēng)靡世界。目前，流行的產(chǎn)品主要有4個(gè)：BJT兩個(gè)：555，556（含有兩個(gè)555）；CMOS兩個(gè)：7555，7556（含有兩個(gè)7555）。 555定時(shí)器可以說(shuō)是模擬電路與數(shù)字電路結(jié)合的典范</p><p>　　555定時(shí)器的電路如圖A所示,個(gè)阻值為5k?的電阻組成的分壓器、兩個(gè)電壓比較器C1和C2、基本RS觸發(fā)器、放電晶體管T、與非門和反相器組成。</p><p>　　55

6、5 定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時(shí)，則電壓比較器 C1 的同相輸入端的電壓為 2VCC /3，C2 的反相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 C2 的輸出為 0，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時(shí) TR 端的電壓大于VCC /3，

7、則 C1 的輸出為 0，C2 的輸出為 1，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0 電平。</p><p>　　555定時(shí)器功能如下表所示。</p><p><b>　　原理圖:</b></p><p>　　分壓器為兩個(gè)電壓比較器C1、C2提供參考電壓。如5端懸空，則比較器C1的參考電壓為，加在同相端；C2的參考電壓為，加在反相端。</p

8、><p>　　是復(fù)位輸入端。當(dāng)=0時(shí)，基本RS觸發(fā)器被置0，晶體管T導(dǎo)通，輸出端u0為低電平。正常工作時(shí)，=1。</p><p>　　和分別為6端和2端的輸入電壓。當(dāng)>，> 時(shí)，C1輸出為低電平，C2輸出為高電平，即=0，=1，基本RS觸發(fā)器被置0，晶體管T導(dǎo)通，輸出端為低電平。</p><p>　　當(dāng)<，< 時(shí)，C1輸出為高電平，C2輸出為低電

9、平，=1，=0，基本RS觸發(fā)器被置1，晶體管T截止，輸出端u0為高電平。</p><p>　　當(dāng)<，> 時(shí)，基本RS觸發(fā)器狀態(tài)不變，電路亦保持原狀態(tài)不變。</p><p><b>　　RS觸發(fā)器</b></p><p>　　RS觸發(fā)器由兩個(gè)與非門交叉耦合組成，R和S是信號(hào)輸出端，Q為觸發(fā)器的輸出端。其真值表如下。</p>

10、<p><b>　　比較器</b></p><p>　　如圖A所示，C1、C2是兩個(gè)電壓比較器，如果用U+和U-表示相應(yīng)輸入端上所加電壓，則當(dāng)U+>U-時(shí)，其輸出為高電平；當(dāng)U+<U-時(shí)，輸出為低電平。兩個(gè)輸入端基本不向外電路索取電流，即輸入電阻趨近于無(wú)窮大。</p><p><b>　　分壓器</b></p>

11、;<p>　　三個(gè)阻值均為5k歐姆的電阻串聯(lián)起來(lái)構(gòu)成分壓器（“555”芯片也因此得名），為比較器C1、C2提供參考電壓。如圖A所示，C1端“U-”=2/3*Vcc,C2端“U+”=1/3*Vcc。</p><p>　　電壓控制端5腳處如果另加控制電壓，可改變C1、C2的參考電壓，工作中不使用控制端時(shí)，一般通過(guò)接一個(gè)的電容接地，以防旁路高頻干擾。</p><p>　?。?）芯片

12、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)</p><p>　　555的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可等效成23個(gè)晶體三極管.17個(gè)電阻.兩個(gè)二極管.組成了比較器.RS觸發(fā)器.等多組單元電路.特別是由三只精度較高5k電阻構(gòu)成了一個(gè)電阻分壓器.為上.下比較器提供基準(zhǔn)電壓.所以稱之為555.</p><p>　　555引腳圖介紹如下: 1腳：GND(或Vss)外接電源負(fù)端VSS或接地，</p><p>&

13、lt;b>　　一般情況下接地。</b></p><p>　　2腳：TR低觸發(fā)端。 3腳：OUT（或Vo）輸出端。 4腳：R是直接清零端。當(dāng)R端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論TR、TH處于何電平，時(shí)基電路輸出為“0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。 5腳：CO(或VC)為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該

14、端串入一只0.01μF電容接地，以防引入干擾</p><p>　　6腳：TH高觸發(fā)端。 7腳：D放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。電阻分壓器由三個(gè)5kΩ的等值電阻串聯(lián)而成。電阻分壓器為比較器C1、C2提供參考電壓，比較器C1的參考電壓為2/3Vcc，加在同相輸入端，比較器C2的參考電壓為1/3Vcc，加在反相輸入端。比較器由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的集成運(yùn)放C1、C2組成。高電平觸發(fā)信號(hào)

15、加在C1的反相輸入端，與同相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本RS觸發(fā)器R端的輸入信號(hào)；低電平觸發(fā)信號(hào)加在C2的同相輸入端，與反相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本RS觸發(fā)器S端的輸入信號(hào)?；綬S觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受比較器C1、C2的輸出端控制。 8腳：VCC(或VDD)外接電源VCC，雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.5～16V，CMOS型時(shí)基電路VCC的范圍為3～18V。一般用5V。</p>&l

16、t;p><b>　　特點(diǎn)： </b></p><p>　?、?555在電路結(jié)構(gòu)上是由模擬電路和數(shù)字電路組合而成，它將模擬功能與邏輯功能兼容為一體，能夠產(chǎn)生精確的時(shí)間延遲和振蕩。它拓寬了模擬集成電路的應(yīng)用范同。</p><p>　?、?該電路采用單電源。雙極型555的電壓范圍為4.5V～15V;而CMOS型的電源適應(yīng)范圍更寬，為2V～18V。這樣，它就可以和模擬運(yùn)

17、算放大器和TTL或CMOS數(shù)字電路共用一個(gè)電源。</p><p>　?、?555可獨(dú)立構(gòu)成個(gè)定時(shí)電路，且定時(shí)精度高。</p><p>　?、?555的最大輸出電流選200mA，帶負(fù)載能力強(qiáng)?？芍苯域?qū)動(dòng)小電機(jī)、喇叭、繼電器等負(fù)載。</p><p>　?、?該電路使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等，因而廣泛用于信號(hào)的產(chǎn)生、變換、控

18、制與檢測(cè)。</p><p>　?、?555 定時(shí)器成本低，性能可靠。</p><p><b>　?。?）芯片種類</b></p><p>　　555定時(shí)器產(chǎn)品有TTL型和CMOS型兩類。一般用雙極性工藝制作的稱為 555，用 CMOS 工藝制作的稱為 7555，除單定時(shí)器外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器 556/7556。555 定時(shí)器的電源電壓范圍寬，

19、可在 4.5V~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。TTL型產(chǎn)品型號(hào)的最后三位都是555，CMOS型產(chǎn)品的最后四位都是7555，它們的邏輯功能和外部引線排列完全相同。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（雙光控節(jié)電開關(guān)）：要求詳細(xì)敘述電路原理、工作過(guò)程、要有電路圖</p><p><b>

20、　　電路圖</b></p><p><b>　?。?）電路原理</b></p><p>　　在本電路圖中，光控三極管相當(dāng)于開關(guān)作用，采用光控更好在適時(shí)時(shí)候自動(dòng)控制整個(gè)電路的導(dǎo)通導(dǎo)通，采用+5V電源供電，R1是對(duì)光電耦合發(fā)光管的限流電阻，發(fā)光光來(lái)控制VT1在導(dǎo)通，進(jìn)而控制VT2的導(dǎo)通，進(jìn)而控制燈在亮與否，其最終都會(huì)受到管腳4的控制，當(dāng)4為低電平，整個(gè)芯片不工

21、作，輸出仍為零，當(dāng)4為高電平是，VT1的控制才起作用，4 的電平受到光電三極管VT3的控制，VT3導(dǎo)通進(jìn)而會(huì)讓VT4導(dǎo)通，此時(shí)相當(dāng)于4直接接地為低電平。</p><p><b>　?。?）電路工作過(guò)程</b></p><p>　　下面分光線充足和光線不足兩種情況分討論雙光控節(jié)電開關(guān)的工作原理。</p><p><b>　　光線充足：

22、</b></p><p>　　當(dāng)白天有光照射到VT3時(shí)，VT3呈現(xiàn)導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)VT4的基極為高電平，VT4導(dǎo)通，芯片的4管腳為低電平，此時(shí)芯片不工作，因此芯片3管腳輸出為低電平，無(wú)輸出，LED不亮。</p><p>　　光線不充足（夜晚）：</p><p>　　當(dāng)夜晚沒有光照（或光線較弱時(shí)）射到VT3時(shí)，VT3呈現(xiàn)截止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)VT4的基極為低電平，V

23、T4截止，VT4的集電極為高電平,此時(shí)芯片4管腳為高電平，此時(shí)555芯片處于暫穩(wěn)態(tài)。當(dāng)無(wú)人通過(guò)有光照射到VT1時(shí)，VT1導(dǎo)通，VT2的基極為低電平，此時(shí)VT2截止，芯片2管腳為高電平，因此3管腳輸出低電平，LED不亮。當(dāng)有人通過(guò)無(wú)光照到VT1時(shí)，VT1呈現(xiàn)高阻狀態(tài), 此時(shí)呈現(xiàn)截止?fàn)顟B(tài)，VT2的基極為高電平，此時(shí)VT2導(dǎo)通，在VT2集電極是低電平,芯片2管腳為低電平，因此3管腳輸出高電平，LED亮。</p><p>