畢業(yè)設(shè)計(jì)---555構(gòu)成的多用途定時(shí)控制器電路的設(shè)計(jì)

1、<p>　　555構(gòu)成的多用途定時(shí)控制器電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：設(shè)計(jì)一個(gè)由555構(gòu)成的實(shí)用定時(shí)控制電路，這種定時(shí)控制器具有簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、調(diào)整方便等特點(diǎn)。設(shè)用于電飯煲的定時(shí)開啟、關(guān)閉和保溫，電風(fēng)扇或其他用電器的定時(shí)開啟和循環(huán)間歇通電等，也可用于替代已損壞的電冰箱溫控器，控制冰箱電源的通斷循環(huán)過程。</p><p>　　關(guān)鍵詞：555定時(shí)器；觸發(fā)信號(hào)；延時(shí)時(shí)間；繼電器

2、；晶閘管</p><p>　　Abstract:555 constituted by the design of a practical timing control circuit, the timing controller circuit with a simple,stable performance, easy adjustment.From time to time appropriate to a

3、rice cooker on, off and heat,electrict fans or other appliances used to open the regular cycle of intermittent electricity and so on,can also be used to replace damaged thermostat of the refrigerator to control the refri

4、gerator’s power-off cycle.</p><p>　　Keywords:555 Timer;Trigger signals;Delay timer;Relay;Thyristor</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)

5、域，有利地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。時(shí)間對(duì)于人們來說總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當(dāng)前的時(shí)間，忘記了要做的事情。</p><p>　　在日常生活和工作中，我們常常用到定時(shí)控制器，如電飯煲的定時(shí)開啟、關(guān)閉和保溫，電風(fēng)扇或其他用電器的定時(shí)開啟和循環(huán)間歇通電等。早期常用的一些時(shí)間控制單元都是使用模擬電路設(shè)計(jì)制作的，其定

6、時(shí)準(zhǔn)確性和重復(fù)精度都不是很理想，現(xiàn)在基本都是基于數(shù)字技術(shù)的新一代產(chǎn)品，隨著555定時(shí)器的性能價(jià)格比的不斷提高，新一代產(chǎn)品的應(yīng)用也越來越廣泛，可以用于家電控制，甚至可以用于兒童玩具。它具有電路簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、調(diào)整方便等特點(diǎn)。</p><p>　　隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，家用電器和辦公電子設(shè)備逐漸增多，不同的設(shè)備都有自己的控制器，使用起來很不方便。根據(jù)這種實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了555構(gòu)成的多用途定時(shí)系統(tǒng)，可以利用一個(gè)控制器

7、對(duì)多路電器進(jìn)行控制。這種具有人們所需要的智能化特性的產(chǎn)品減輕了人的勞動(dòng)，擴(kuò)大了數(shù)字化的范圍，為家庭數(shù)字化提供了可能。</p><p>　　本設(shè)計(jì)以555定時(shí)器為核心，與電源電路、控制電路、驅(qū)動(dòng)電路等共同組成的一個(gè)多用途的定時(shí)控制器。本文對(duì)多用途的定時(shí)控制器組成、結(jié)構(gòu)和工作原理作了詳細(xì)的介紹，并給出了各個(gè)組成部分的原理電路圖，并對(duì)它們作了具體的介紹。</p><p><b>　　第

8、一章 設(shè)計(jì)方案</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)555構(gòu)成的多用途定時(shí)控制器電路，具體要求如下：</p><p>　　1. 可設(shè)定定時(shí)啟動(dòng)的時(shí)間，按照設(shè)定好的時(shí)間，自動(dòng)循環(huán)地工作下去；</p><p>　　2. 設(shè)計(jì)的電路盡量用最簡(jiǎn)單的元器件來實(shí)現(xiàn)所要

9、求的功能，要具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值；</p><p>　　可以自動(dòng)控制電路的整個(gè)工作過程；</p><p>　　4. 定時(shí)時(shí)間范圍可以選擇；</p><p>　　5. 接通電源，指示燈亮；定時(shí)開始，指示燈亮。</p><p><b>　　1．2設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　本課題是設(shè)計(jì)一個(gè)

10、555構(gòu)成的多用途定時(shí)控制器電路，通過本設(shè)計(jì)了解掌握定時(shí)控制器電路的工作原理，進(jìn)而研究電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的技術(shù)方法。</p><p>　　通過對(duì)555構(gòu)成的多用途定時(shí)控制器電路的設(shè)計(jì)、安裝于調(diào)試，熟練掌握各種電子儀器、儀表的正確使用方法，熟悉掌握數(shù)字邏輯電路原理及各類型數(shù)字單元電路的工作原理、電路形式、調(diào)試方法等方面知識(shí)；同時(shí)，通過對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果的理論分析，加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的工作能力，對(duì)加強(qiáng)數(shù)字邏輯電路原理與技術(shù)方法的

11、掌握，得到全面的、系統(tǒng)的訓(xùn)練，為今后從事本專業(yè)工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　第二章 設(shè)計(jì)方案</b></p><p><b>　　2.1元器件介紹</b></p><p>　　2.1.1 555定時(shí)器的原理</p><p>　　555定時(shí)器是一種集模擬、數(shù)字于一體的中規(guī)模集成電

12、路，其應(yīng)用極為廣泛。它不僅用于信號(hào)的產(chǎn)生和變換，還常用于控制和檢測(cè)電路中。</p><p>　　定時(shí)器有雙極性和CMOS兩種類型的產(chǎn)品，它們的結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同，沒有本質(zhì)的區(qū)別。一般來說，雙極型定時(shí)器的驅(qū)動(dòng)能力較強(qiáng)，電源電壓范圍為5至16V，最大負(fù)載電流可達(dá)200mA,而CMOS定時(shí)器的電源電壓范圍為3至18V，最大負(fù)載電流在4mA,以下，它具有功耗低、輸入阻抗高等優(yōu)點(diǎn)。</p><p&g

13、t;<b>　　電路結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　圖 2-1 555定時(shí)器電路結(jié)構(gòu)</p><p>　　555定時(shí)器的內(nèi)部電路由分壓器、電壓比較器C1和C2、簡(jiǎn)單SR鎖存器、放電三極管T以及緩沖器G4組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。3個(gè)5KΩ的電阻串聯(lián)成分壓器，為比較器C1、C2提供參考電壓。當(dāng)控制電壓端5懸空時(shí)(可以對(duì)地接上0.01μF左右的電容)，比較器C1

14、和C2的基準(zhǔn)電壓分別為2/3VCC和1/3VCC。</p><p>　　VI1是比較器C1的信號(hào)輸入端，稱為閾值輸入端；VI2是比較器C2的信號(hào)輸入端，稱為觸發(fā)輸入端。如果控制端5外接電壓Vco和1/2Vco.比較器C1和C2的輸出控制SR鎖存器和放電三極管T的狀態(tài)。</p><p>　　放電三極管T為外接電路提供放電通路，在使用定時(shí)器時(shí)，該三極管的集電極（7腳）一般要外接上拉電阻。<

15、;/p><p>　　RD為直接復(fù)位輸入端，當(dāng)RD為低電平時(shí)，不管其他輸入端的狀態(tài)如何，輸入端VO即為低電平。</p><p>　　當(dāng)VI1>2/3Vcc, VI2>1/3Vcc,比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出高電平，簡(jiǎn)單SR鎖存器Q端置0，放電三極管T導(dǎo)通，輸出Vo為低電平。</p><p>　　當(dāng)VI1<2/3Vcc, VI2<1/3Vc

16、c,比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出低電平，簡(jiǎn)單SR鎖存器Q端置1，放電三極管T截止，輸出Vo為高電平。</p><p>　　當(dāng)VI1<2/3Vcc, VI2>1/3Vcc,簡(jiǎn)單SR鎖存器R=1,S=1，鎖存器狀態(tài)不變，電路保持原狀態(tài)不變。</p><p><b>　　2.引腳排列 </b></p><p>　　圖 2-2

17、555外部引腳排列圖</p><p>　　由圖2-2 可以看出，555外部引腳排列為1為接地，2為觸發(fā)端，3為輸出端，4為復(fù)位端，5為控制端，6閥值端，7為放電端，8電源端。</p><p><b>　　3. 電路功能</b></p><p>　　表2-1 555定時(shí)器功能表</p><p>　　2.1.2 電子鬧鐘&

18、lt;/p><p>　　鬧鐘既能指示時(shí)間，又能按人們預(yù)定的時(shí)刻發(fā)出響鈴信號(hào)或其他信號(hào)。鬧鐘的機(jī)芯結(jié)構(gòu)主要有機(jī)械式和石英電子式兩大類，其他如晶體管擺輪游絲式、音叉式等類型已很少用。日用機(jī)械鬧鐘的走時(shí)日誤差一般在120秒/日以內(nèi)，石英電子鬧鐘的走時(shí)日誤差一般在0.2秒/日以內(nèi)。本設(shè)計(jì)中所用到的是電子鬧鐘，下面介紹了石英電子鬧鐘的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理。</p><p>　　石英電子鬧鐘的機(jī)芯結(jié)構(gòu)包括走時(shí)和

19、鬧時(shí)兩大系統(tǒng)。○1走時(shí)系統(tǒng)：指針式石英電子鬧鐘的走時(shí)系統(tǒng)包括石英諧振器、CMOS集成電路(分頻和驅(qū)動(dòng))、步進(jìn)電機(jī)（將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能）、計(jì)數(shù)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、指針結(jié)構(gòu)等部件；數(shù)字式石英電子鬧鐘的走時(shí)系統(tǒng)包括石英諧振器、CMOS集成電路（分頻、計(jì)算和驅(qū)動(dòng)）、液晶顯示屏或發(fā)光二極管、導(dǎo)電橡膠等部件；此外，指針式和數(shù)字式都包括電池、微調(diào)電容、夾板和線路板等部件?！?鬧時(shí)系統(tǒng)有兩種：一種是以集成電路或晶體管開關(guān)電路（分立元件）輸出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器或其

20、他聲響裝置；另一種是直接利用電磁原理，通過線圈的通、斷電流，吸動(dòng)打錘敲擊鬧鈴，或吸動(dòng)其他聲響裝置。</p><p>　　石英電子鬧鐘用石英晶體產(chǎn)生基本振蕩，通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪組帶動(dòng)指針組。</p><p>　　2.1.3 三極管的開關(guān)作用</p><p>　　圖 2-3 NPN 三極管共射級(jí)電路</p><p>　　圖2-4共射級(jí)電路輸出特

21、性曲線</p><p>　　圖2-3 所示是NPN三極管的共射級(jí)電路。圖2-4所示是它的特性曲線圖，圖中有3種工作區(qū)域：截止區(qū)（Cutoff Region）、線性區(qū)（Active Region）、飽和區(qū)（Saturation Region）。三極管是以B級(jí)電流IB作為輸入，操縱整個(gè)三極管的工作狀態(tài)。若三極管是在截止區(qū)，IB趨近于0，C極與E極間約為斷路狀態(tài)，IC=0,VCE=VCC。</p><

22、;p>　　若三極管是在線性區(qū)，B-E接面為順向偏壓，B-C面為逆向偏壓，IB值適中（VBE=0.7V）,IC=hFEIB成比例放大，Vce=Vcc-RcIc=Vcc-RchFEIB可被IB操控。若三極管在飽和區(qū)，IB很大，VBE=0.8V, VCE=0.2V,VBC=0.6V,B-C與B-E兩接面均為正向偏壓，C-E間等同于一個(gè)帶有0.2V電位落差的通路，可得IC=(VCC-0.2)/RC,IC與IB無關(guān)了，因此時(shí)的IB大過線性放

23、大區(qū)的IB，IC<hFEIB是必然的。三極管在截止?fàn)顟B(tài)時(shí)C-E間如同斷路，在飽和態(tài)時(shí)C-E間如同通路（帶有0.2V電位降），因此可以作為開關(guān)?？刂拼碎_關(guān)的是IB，也可以用VBB作為控制的輸入訊號(hào)。圖2-5、2-6分別顯示三極管開關(guān)的通路、斷路狀態(tài)及其對(duì)應(yīng)的等效電路。</p><p>　　圖 2-5 截止?fàn)顟B(tài)如同斷路 圖 2-6 飽和狀態(tài)如同通路 </p><p>　　

24、2.1.4 單向晶閘管</p><p>　　單向晶閘管的結(jié)構(gòu)和電路符號(hào)如圖2-7所示，它是具有PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的開關(guān)元件，它有三個(gè)PN結(jié)和陽級(jí)A、陰極K，門級(jí)（控制極）G三個(gè)電極。</p><p>　　a) b)</p><p>　　圖2-7 單向晶閘管的結(jié)構(gòu)和電路符號(hào)</p><p>

25、　　a) 單向晶閘管的結(jié)構(gòu)圖 b) 電路符號(hào)</p><p>　　單向晶閘管的工作特性</p><p>　　單向晶閘管具有可控的單向?qū)щ娦?。如圖 2-8所示的電路中，只有圖2-8a所示的晶閘管正向?qū)?，燈泡點(diǎn)亮，另兩種接法，晶閘管都不導(dǎo)通。</p><p><b>　　正向?qū)ㄌ匦?lt;/b></p><p>　

26、　如圖2-8a所示，晶閘管加上正向電壓時(shí)，陽極A與陰極K之間呈現(xiàn)低阻導(dǎo)通狀態(tài)，A-K間壓降約為1V，電壓大部分都加在了小燈泡上面，所以燈泡亮。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)證明，晶閘管的正向?qū)妷弘S控制級(jí)電流的增大而迅速降低，當(dāng)控制級(jí)有足夠大的電流，晶閘管會(huì)在較低的正向陽極電壓下導(dǎo)通。</p><p>　　a) 正向?qū)?b) 正向阻斷 c) 反向阻斷</p&

27、gt;<p>　　圖2-8單向晶閘管的工作特性</p><p><b>　　正向阻斷特性</b></p><p>　　當(dāng)門級(jí)無觸發(fā)電壓時(shí)，晶閘管雖有正向陽極電壓，但不能導(dǎo)通，</p><p>　　A-K之間阻值很大，相當(dāng)于開關(guān)斷開，燈泡不亮，這時(shí)的晶閘管處于正向阻斷狀態(tài)，如圖2-8b所示。</p><p>

28、<b>　　反向阻斷特性</b></p><p>　　當(dāng)晶閘管兩端加反向電壓時(shí)，即使控制級(jí)有觸發(fā)電壓，晶閘管也不會(huì)導(dǎo)通，燈泡不亮，晶閘管處于反向阻斷狀態(tài)，如圖2-8c所示。</p><p>　　綜上所述，晶閘管的導(dǎo)通和阻斷相當(dāng)于開關(guān)的閉合和斷開，只是它的開、合是有條件的，所以可以用它構(gòu)成各種控制電路的開關(guān)電路。</p><p>　　單向晶閘管的

29、通、斷轉(zhuǎn)化條件</p><p>　　通過前面的分析我們知道，晶閘管的通、斷工作狀態(tài)是隨著陽極電壓、電流和控制級(jí)電流等條件相互轉(zhuǎn)化的，具體見表2-2</p><p>　　從表2-2中可知，單向晶閘管一旦導(dǎo)通，其控制級(jí)就失去了控制作用，即無觸發(fā)電壓，只要陽極A比陰極K電位高，陽極電流大于維持電流，晶閘管仍將維持導(dǎo)通狀態(tài)。只有在陽極電流降到維持電流以下或陽極電位比陰極電位低時(shí)，單向晶閘管才由導(dǎo)通

30、轉(zhuǎn)為關(guān)斷。</p><p>　　2.1.5 電磁繼電器</p><p>　　電磁繼電器是一種用電磁鐵控制的電路開關(guān)，其種類繁多，但其基本原理都是利用電磁鐵控制電路的通斷。故繼電器在自動(dòng)控制、遠(yuǎn)距離操縱、轉(zhuǎn)換電路等方面有著重要作用。電磁繼電器的靜觸點(diǎn)有“常開”和“常閉” 之分。在繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)“。</p>

31、<p>　　繼電器是電子電路中常用的一種元件，在一般由晶體管、繼電器等元器件組成的電子開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路中，往往還要加上一些附加電路以改變繼電器的工作特性或起保護(hù)作用。繼電器的附加電路主要有以下三種形式：</p><p><b>　　繼電器串聯(lián)RC電路</b></p><p>　　電路如圖2-10，這種形式主要應(yīng)用于繼電器的額定工作電壓低于電源電壓的電路中。當(dāng)

32、電路閉合時(shí)，繼電器線圈由于自感現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)阻礙線圈中電流的增大，從而延長(zhǎng)了吸合時(shí)間。原理是電路閉合的瞬間，電容C兩端電壓不能突變可視為斷路，這樣就將比繼電器線圈額定工作電壓高的電源電壓加到線圈上，從而加快了線圈中電流增大的速度，使繼電器迅速吸合。電源穩(wěn)定后電容C不再起作用，電源R起限流作用。</p><p>　　圖2-9 圖2-10</p&

33、gt;<p>　　圖2-11 </p><p>　　2.繼電器并聯(lián)RC電路</p><p>　　電路如圖2-9所示，電路閉合后，當(dāng)電流穩(wěn)定時(shí)，RC電路不再起作用，斷開電路時(shí)，繼電器線圈由于自感而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)RC電路放電，使線圈中電流衰減放慢，從而延長(zhǎng)了繼電器的銜鐵釋放時(shí)間，起延時(shí)作用。</p

34、><p>　　3．繼電器并聯(lián)二極管電路</p><p>　　電路如圖2-11所示，主要是為了保護(hù)晶體管等驅(qū)動(dòng)元器件。當(dāng)圖中晶體管VT由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)，流經(jīng)繼電器線圈的電流將迅速減小，這時(shí)線圈將產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢(shì)，與電源電壓疊加后加在VT的C與E之間，會(huì)使晶體管擊穿，并聯(lián)上二極管后，即可將線圈的自感電動(dòng)勢(shì)嵌為二極管的正向?qū)妷?，此時(shí)硅管約為0.7V,鍺管約為0.2V，否則容易損壞晶體管等驅(qū)動(dòng)

35、元件。</p><p>　　第三章 主要單元電路的組成與設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1總電路設(shè)計(jì)的原理框圖</p><p>　　多用途定時(shí)控制器電路由電源電路、控制電路、延時(shí)電路（1）、延時(shí)電路（2）、延時(shí)電路（3）、驅(qū)動(dòng)電路等共同組成，其硬件電路框如圖3-1</p><p><b>　　圖3-1原理框圖</b><

36、;/p><p>　　3.2各單元電路的設(shè)計(jì)及原理</p><p>　　3.2.1電源電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　電子電路工作時(shí)都需要直流電源提供能量，電池因使用費(fèi)用高，一般只用于低功耗便攜式的儀器設(shè)備中。所以這里我選用了半波整流濾波提供直流電源。吧交流電源換為直流穩(wěn)壓電流，一般直流電源由如下部分組成：整流電路是將工頻交流電轉(zhuǎn)為具有直流電成分的脈動(dòng)直流電。濾波電路時(shí)將

37、脈動(dòng)直流電中的交流成分濾除，減少交流成分，增加直流成分。</p><p><b>　　電路組成與工作原理</b></p><p>　　半波整流電容濾波電路如圖3-2a所示。設(shè)u2(0)=0,在0-t1期間，二極管VD正偏導(dǎo)通，電流分成兩路：①iL②ic充。因充電時(shí)間常數(shù)t充=trc(r//RL)C~rC,很小，uC快速上升，在t1時(shí)刻，uC達(dá)到峰值U2,VD反偏截止。

38、C向RL放電，t放=Trc=RLC。RL ＞＞r,tRC＞＞trc,故放電過程緩慢，uc下降緩慢，因二極管陽極電位卻隨u2迅速下降，使二極管在一段時(shí)間內(nèi)處于截止?fàn)顟B(tài)。</p><p>　　當(dāng)u2自負(fù)半周向正半周上升，在t2時(shí)刻，u2＞uc,VD開始導(dǎo)通，向電容C迅速充電，在t2~t3期間，u0波形按圖3-2b中B~C段變化。到t3時(shí)刻，uc=u2,二極管又截止，C又對(duì)RL放電。</p><p&

39、gt;<b>　　2．波形圖</b></p><p>　　綜上所述，畫出的輸出電壓u0亦即電容C上電壓uc波形如圖3－2b所示。</p><p><b>　　a)</b></p><p><b>　　b)</b></p><p>　　圖 3-2 半波整流濾波電路及波形<

40、/p><p>　?。常娙轂V波作用的物理意義</p><p>　　電容C多直流分量相當(dāng)與開路，而對(duì)輸出電路中的基波及更高次諧波，只要C足夠大，XC可以很小，相當(dāng)與短路，使輸出波形趨于平滑。</p><p>　　3.2.2定時(shí)電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　定時(shí)電有555定時(shí)電路,脈沖定時(shí)電路基于單片機(jī)的定時(shí)電路等多種形式，本設(shè)計(jì)從簡(jiǎn)單實(shí)用角度出發(fā)

41、，選擇了電路結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單的555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，如圖3-3所示，該電路的觸發(fā)信號(hào)在2腳輸入，R和C是外接定時(shí)電路。</p><p><b>　　a) 電路</b></p><p><b>　　b) 簡(jiǎn)化電路</b></p><p>　　圖 3-3 用555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器</p>&l

42、t;p>　　沒有觸發(fā)信號(hào)時(shí)Vi處于高電平（VI＞1/3Vcc）,如果接通電源后Q=0,Vo=0,T導(dǎo)通，電容通過放電三極管T放電，使Vcc=0,Vo保持低電平不變。如果接通電源后Q=1,放電三極管T就會(huì)截止，電源通過電阻R向電容C充電，當(dāng)Vcc上升到2/3Vcc時(shí)，由于R=0,S=1,鎖存器置0，Vo 為低電平。此時(shí)放電三極管T導(dǎo)通，電容C放電，Vo保持電平不變。因此，電路通電后在沒有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，電路只有一種穩(wěn)定狀態(tài)Vo=0。&l

43、t;/p><p>　　當(dāng)觸發(fā)輸入端施加信號(hào)（VI＜1/Vcc），電路的輸出狀態(tài)由低電平跳變?yōu)楦唠娖?，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，放電三極管截止。此時(shí)電容C充電到Vc=2/3Vcc時(shí)，電路的輸出電壓Vo由高電平翻轉(zhuǎn)為低電平，同時(shí)T導(dǎo)通，電路返回的穩(wěn)定狀態(tài)。電路的工作波形如圖2-15所示。</p><p>　　如果忽略T的飽和壓降，則Vc從零電平上升到2/3V的時(shí)間，即為輸出電壓Vo的脈寬tW稱為暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間。

44、</p><p>　　暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間的求取可以通過全響應(yīng)公式，根據(jù)圖3-4，可以用電容C上的電壓曲線確定三要素，初始值為uC(0)=0V,無窮大值uC(∞)=VCC, τ=RC設(shè)暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間為tW當(dāng)t=tW時(shí)，uC(tW) ==VCC,帶入全響應(yīng)公式中，即</p><p>　　解得 tW=RCln31.1RC</p><p>　　通常R的取值在幾百歐至幾百兆歐之間，電容

45、取值為幾百皮法到幾百微法。這種電路產(chǎn)生的脈沖寬度可以從幾十微妙到數(shù)分鐘，精度可達(dá)0.1%。由圖3-4可知，如果在電路的暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間內(nèi)，加入新的觸發(fā)脈沖（如圖3-4中的虛線所示），則該脈對(duì)電路不起作用，電路為不可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。</p><p>　　555定時(shí)器5腳其實(shí)內(nèi)部用作比較器的運(yùn)算放大器的正輸入端，通過內(nèi)部的分壓電阻，該腳的電壓是電源電壓的2/3，加上一個(gè)0.01uF電容后，由于電容充放電特性的影響

46、，使加到該處的瞬間的或高或低的干擾信號(hào)引起的電壓的變化就會(huì)緩慢下來，也可以說吸收了瞬間的干擾，可以使該腳得到的信號(hào)更加平穩(wěn)。</p><p><b>　　圖3-4工作波形</b></p><p>　　3.2.3 控制電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　圖 3-5 控制電路圖</p><p>　　在實(shí)際電路中往往需要設(shè)計(jì)一個(gè)控

47、制電路對(duì)整個(gè)電路何時(shí)開始工作進(jìn)行控制。在以往的控制電路中需要通過各種開關(guān)手動(dòng)控制來實(shí)現(xiàn)這一功能，但電子鬧鐘也可以很方便地對(duì)這一電路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。其電路圖如圖3-5所示。</p><p>　　NE555(1)的2 端需要有一個(gè)負(fù)脈沖觸發(fā)才可以工作。電路未形成回路時(shí)，NEE555(1)的2端有一個(gè)高電平電壓，通過電子鬧鐘控制晶閘管能夠控制電容C2的負(fù)極能否與地相連，即其負(fù)極能否獲得低電壓電平。若C2的負(fù)極電壓是低電

48、平，因?yàn)殡娙輧啥说碾妷翰荒芡蛔?，其正極電壓也為低電平，此時(shí)NE555(1)的2端就形成了一個(gè)負(fù)脈沖觸發(fā)信號(hào)，NE555（1）開始工作。</p><p>　　3.2.4驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　圖 3-6 驅(qū)動(dòng)電路圖</p><p>　　如圖3-6所示，本設(shè)計(jì)選擇的驅(qū)動(dòng)電路比較簡(jiǎn)單，電路由繼電器K，二極管VD2，三極管VT1，基極電阻，電阻R6以及發(fā)光二極管

49、LED2組成。電路的具體形式如圖所示，三極管VT1相當(dāng)于驅(qū)動(dòng)電路中的“開關(guān)”。NE555(1)的三端的輸出電平控制開關(guān)的開，關(guān)，從而控制繼電器K是否通電工作。間接地控制常開觸點(diǎn)K1。繼電器反接并聯(lián)一個(gè)二極管VD3，用來保護(hù)晶體管等驅(qū)動(dòng)元件。</p><p>　　3.2.5 接口電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　VT1NE555(2)之間的接口電路</p><p>　　

50、如圖3-7所示，該電路主要有VT2,基極電阻R13，集電極電阻R11,R12與C6組成的微分電路，電阻R7以及二極管VD5組成</p><p>　　圖3-7 VT1與NE555(2)之間的接口電路</p><p>　　此接口是用來向NE555(2)的2端提供觸發(fā)信號(hào)的。NE555(2)的2端需要有一個(gè)負(fù)脈沖觸發(fā)信號(hào)才可使其開始工作。若VT1的集電極處于低電平狀態(tài)，因?yàn)檎９ぷ鲿r(shí)，NEEE

51、的復(fù)位端置“1”，所以NE555(2)定時(shí)電路不工作；若VT1的集電極處于高電平狀態(tài)，VT2導(dǎo)通，經(jīng)過由R12與C6組成的微分電路使NE555(2)2端的電壓有一個(gè)負(fù)跳變，觸發(fā)其定時(shí)工作開始。</p><p>　　NE555(2)的3端與NE555(3)得2端之間的接口電路</p><p>　　如圖3-8所示，該接口電路很簡(jiǎn)單，只由一個(gè)電容組成,此電容具有耦合作用，所謂的耦合作用就是將交流

52、信號(hào)從前一級(jí)傳到下一級(jí)。為了不使后一級(jí)的工作點(diǎn)不受前一級(jí)影響，就必須在直流方面把前一級(jí)與后一級(jí)分開。同時(shí)，又能將信號(hào)順利的從前一級(jí)傳給后一級(jí)，電容能傳遞交流信號(hào)，隔斷直流信號(hào)，使前后級(jí)的工作點(diǎn)互不牽連。NE555（2）工作結(jié)束后，則3端變?yōu)榈碗娖剑珻11將NE555（2）的3端得低電平信號(hào)耦合給NE555（3）的2端，使2端產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖信號(hào)，觸發(fā)NE555（3）定時(shí)電路開始工作。</p><p>　　圖 3-

53、9 總設(shè)計(jì)電路圖</p><p>　　第四章 總設(shè)計(jì)電路圖及原理</p><p>　　4.1 總設(shè)計(jì)電路圖</p><p>　　圖3-9是555構(gòu)成的使用定時(shí)控制器。電路中，NE555(1), NE555(2), NE555(3)組成定時(shí)電路，聯(lián)合構(gòu)成時(shí)間的控制電路。VD1,C1半波整流提供直流電源。接通市電后發(fā)光二極管LED1亮表明電源已接通，但此時(shí)晶閘管VS并

54、未觸發(fā)，主電路電源沒接通，繼電器K不會(huì)通電動(dòng)作，用電器插座無電。當(dāng)電子鬧鐘定時(shí)響鬧時(shí)，其響鬧電壓經(jīng)VD4給VS門極加上正向電壓使其導(dǎo)通（手動(dòng)壓下按鈕SB可隨時(shí)使VS導(dǎo)通），整個(gè)電路的電源接通。NE555(1)的2端需要有一個(gè)負(fù)脈沖觸發(fā)信號(hào)才可以工作。電路未形成回路時(shí)，NE555(1)的2端有一個(gè)高電平電壓，當(dāng)晶閘管VS導(dǎo)通時(shí)，電容C2的負(fù)極直接與地相連，即C2的負(fù)極電壓是低電平，因?yàn)殡娙輧啥说碾妷翰荒芡蛔?，其正極電壓也為低電平，此時(shí)在N

55、E555（1）的2端就產(chǎn)生VD2，R4給三極管VT1基極加上正電壓，VT1相當(dāng)于驅(qū)動(dòng)電路的“開關(guān)”，此時(shí)VT1導(dǎo)通相當(dāng)于驅(qū)動(dòng)電路的開關(guān)閉合，使繼電器K通電動(dòng)作，其常開觸點(diǎn)K1閉合使電器插座與市電相連；與此同時(shí)，NE555(1)的3端高電平使LED2亮，表示用電器插座有電，與發(fā)光二極管LED2串聯(lián)的電阻R6是限流保護(hù)電阻，</p><p>　　VT1截止時(shí)，其集電極處于高電平狀態(tài)，NEE555（2）的4端為高電平。

56、與此同時(shí)，VT2處于導(dǎo)通狀態(tài)，使NEE555（2）得2端由一個(gè)負(fù)跳變，觸發(fā)其定時(shí)定時(shí)電路開始工作。此時(shí)NEE555（3）定時(shí)電路不工作，而NEE555（1）定時(shí)電路定時(shí)完成后也不會(huì)再被觸發(fā)，繼電器K不通電。因此，用電器首次無電時(shí)間有NEE555（2）的定時(shí)常數(shù)RC決定。</p><p>　　NEE555（2），定時(shí)工作結(jié)束后，其3端變?yōu)榈碗娖?，使NEE555（3）定時(shí)電路開始工作，其3端輸出高電平并通過VD6使V

57、T1導(dǎo)通，繼電器K動(dòng)作，用電器再此與市電相連，通電時(shí)間有時(shí)間常數(shù)R10C10決定</p><p>　　NEE555（3）定時(shí)電路工作結(jié)束后，NEE555（2）定時(shí)電路又開始工作，如此一直反復(fù)循環(huán)?？刂朴秒娖鞑遄耐姾蛿嚯姇r(shí)間。三片定時(shí)電路的定時(shí)時(shí)間都可以設(shè)置。</p><p><b>　　第五章 心得體會(huì)</b></p><p>　　時(shí)間過得

58、真快，一眨眼的功夫就過去了。幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)馬上就要見成績(jī)啦！心里有一種說不出的喜悅，這是一次理論與實(shí)踐的融合！在這過程中，我不斷地鍛煉自己、完善自己并且肯定了自己的能力！</p><p>　　我從一開始面對(duì)課題的茫然，不斷地找資料、專研課題，到現(xiàn)在能夠完成論文，在最后的學(xué)習(xí)生涯中畫上一個(gè)圓滿的句號(hào)。</p><p>　　首先，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我養(yǎng)成了先開啟電源再接信號(hào)的習(xí)慣。因?yàn)橐话汶?/p>

59、源在開與關(guān)的瞬間往往會(huì)出現(xiàn)瞬態(tài)電壓上沖的現(xiàn)象，而集成電路最怕過電壓的沖擊，所以在調(diào)試電路時(shí)，特別是在調(diào)試有集成電路的電路時(shí)，應(yīng)注意到這一點(diǎn)。而且在實(shí)驗(yàn)中途也不要將電源關(guān)掉。這個(gè)習(xí)慣將會(huì)對(duì)我以后的工作有很大幫助。</p><p>　　其次，我在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中磨練了自己面對(duì)困難的心態(tài)。以前我在遇到困難時(shí)不知所措，焦躁不安，不斷的退縮，自己的能力的不到提高?，F(xiàn)在，我的心態(tài)得到了很大的改變。遇到問題，第一要領(lǐng)就是要心態(tài)

60、平衡，然后才能根據(jù)問題的所在查找資料，提高與書本中的理論知識(shí)相比較和對(duì)照，找到問題的癥結(jié)所在，然后提出相對(duì)完善的解決方案。這些也是我從指導(dǎo)老師那兒學(xué)來的。</p><p>　　再次，我通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)了解到了許多電子芯片的使用方法。例如在設(shè)計(jì)中使用NE555集成芯片時(shí)，應(yīng)充分了解電路的性質(zhì)和要求，根據(jù)輸出信號(hào)的性質(zhì)（方波頻率，矩形波等），還有在遇到不需要的引腳將如何處理的方法。</p><p&

61、gt;　　通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的動(dòng)手能力得到了進(jìn)一步提高，分析電路的能力，檢查電路的能力也得到了很好的鍛煉，分析問題、獨(dú)立思考問題的能力也得到了較高地提高。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　?。?］ 康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分），2006年第五版，高等教育出版社</p><p>　?。?］康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)

62、（模擬部分），2006年第五版，高等教育出版社</p><p>　?。?］張軍，電子電路識(shí)圖入門，2008年，安徽科學(xué)技術(shù)出版社</p><p>　?。?］陳有卿、葉桂娟，555時(shí)基電路原理、設(shè)計(jì)與應(yīng)用，2007年，電子</p><p><b>　　工業(yè)出版社</b></p><p>　　［5］陳海波，電子電路識(shí)圖一點(diǎn)通

63、，2009年第一版</p><p>　?。?］孫肖子，張建康，張梨，吳建設(shè)，鄧成。</p><p>　　專用集成電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。2002年第3版</p><p>　　西安：西安電子科技大學(xué)出版社</p><p>　?。?］黃繼昌，郭繼忠，張海貴，范倫才，徐巧魚。</p><p>　　數(shù)字集成電路應(yīng)用300例，2002年。

64、第1版。</p><p>　　楊崇志，康博南。半導(dǎo)體邏輯集成電路。2002年2002年。第1版</p><p><b>　　吉林大學(xué)出版社</b></p><p>　?。?］魏立君，韓華琦。CMOS 4000系列60中常用集成電路應(yīng)用。1993年第2版</p><p><b>　　北京人民郵電出版社</b

65、></p><p>　　［9］林家瑞，電子工程師指南（集成電路應(yīng)用手冊(cè)）。</p><p>　　武漢 華中工學(xué)院出版社</p><p>　?。?0］王栓柱。Protel 99 SE 印刷電路板設(shè)計(jì)技術(shù)。2002年。第2版</p><p>　　西安 西北工業(yè)出版社</p><p>　　［11］潘永雄，沙河，劉向陽。

66、電子線路CAD實(shí)用教程。2001年第2版。西安電子科技大學(xué)出版社</p><p><b>　　參考網(wǎng)絡(luò)：</b></p><p>　?。?］http://www.xie-gang.com（電子制作實(shí)驗(yàn)室）</p><p>　?。?］http://www.21IC.com</p><p><b>　　致謝<

67、/b></p><p>　　大學(xué)時(shí)接近尾聲，在這幾年里我逐步學(xué)會(huì)了獨(dú)立思考和解決問題，掌握了一定的專業(yè)知識(shí)同時(shí)具備了一定的分析問題和解決問題的能力，逐漸變得成熟和自信?；仡櫞髮W(xué)的學(xué)習(xí)生活，我要衷心的感謝我的老師、同學(xué)、父母及我的母校。</p><p>　　謝謝我的導(dǎo)師朱永樂。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在朱永樂老師的精心指導(dǎo)下完成的。他對(duì)我們指導(dǎo)、要求都很嚴(yán)肅認(rèn)真。從剛開始不知道555芯片如何工作

68、到電路制作完成，畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成，所獲取的每一點(diǎn)成績(jī)都傾注了導(dǎo)師的心血。他教導(dǎo)我們?cè)谧鋈魏我患轮岸加锌紤]周全，并要不怕艱辛，持之以恒?！袄щy就像彈簧，你弱它就強(qiáng)”在老師的幫助下，我克服了一個(gè)又一個(gè)得絆腳石。</p><p>　　導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度、淵博的知識(shí)、對(duì)事業(yè)的執(zhí)著追求的精神以及對(duì)我在學(xué)習(xí)、生活等方面的關(guān)懷和照顧，都將使我終身受益。經(jīng)過幾個(gè)月的畢業(yè)課程設(shè)計(jì)，我體會(huì)到專研的艱辛和快了。值此論文完成之際，

69、謹(jǐn)向朱永樂導(dǎo)師致以最崇高的敬意和最真誠的感謝！</p><p>　　感謝班主任王超峰、宋天麟老師在學(xué)習(xí)和生活上給與我們的關(guān)心和教育！</p><p>　　感謝大學(xué)同窗同學(xué)，由于你們，我的大學(xué)生活才更加的精彩快樂！</p><p>　　感謝我的父母和家人，他們培養(yǎng)了我做人的道理，生活的樂觀和進(jìn)取。感謝他們無私偉大的愛！</p><p>　　感謝