555定时器

第1章 绪论 ................................................................................................................................... 2

1.1 555定时器基本结构 ..................................................................................................... 2 1.2 555定时器实例分析 ..................................................................................................... 3

1.2.1 555电路的工作原理 ............................................................................................ 3 1.2.2 555定时器的应用 ................................................................................................ 5

第2章 555定时器声光报警电路 ............................................................................................ 13

2.1 定时器声光报警电路原理 .................................................................................... 13 2.2 声光报警电路电路计算 ........................................................................................ 15

第3章 焊接与调试 ................................................................................................................... 16

3.1 电压波形图 .............................................................................................................. 16 3.2 调节电阻后的参数 ................................................................................................ 17

第4章 总结 ................................................................................................................................. 18 参考文献 ......................................................................................................................................... 19

第 1 页 共 19 页

第1章 绪论

1.1 555定时器基本结构

555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。

555 定时器成本低，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。555 定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图1.1.1 和图1.1.2所示。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 和 2VCC /3 。

第 2 页 共 19 页

图1.1.1 555定时器内部方框图

图1.1. 2 555定时器外引脚排列图

1.2 555定时器实例分析

1.2.1 555电路的工作原理

555电路的内部电路方框图如图1.1.1所示。它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关T，比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器A1同相比较端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为

和

。A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电

时，触发器复位，555的输出端3脚

时，

管开关状态。当输入信号输入并超过

输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。

是复位端，当其为0时，555输出低电平。平时该端开路或接VCC。

第 3 页 共 19 页

VC是控制电压端（5脚），平时输出作为比较器A1的参考电平，当

5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01uf的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。

T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。

第 4 页 共 19 页

1.2.2 555定时器的应用 1) 555定时器单稳态触发器

图1.2.2.1 555构成单稳态触发器

上图1.2.2.1为由555定时器和外接定时元件R、C构成的单稳态触发器。D为钳位二极管，稳态时555电路输入端处于电源电平，内部放电开关管T导通，输出端Vo输出低电平，当有一个外部负脉冲触发信号加到Vi端。并使2端电位瞬时低于

，低电平比较器动作，单稳态电路即开始一个稳态过程，电容C

时，高电平比较器动作，

开始充电，VC按指数规律增长。当VC充电到

比较器A1翻转，输出Vo从高电平返回低电平，放电开关管T重新导通，电容C上的电荷很快经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳定，为下个触发脉冲的来到作好准备。波形图见图1.2.2.2。

第 5 页 共 19 页

图1.2.2.2 单稳态触发器波形图

暂稳态的持续时间TW（即为延时时间）决定于外接元件R、C的大小。

TW=1.1RC

通过改变R、C的大小，可使延时时间在几个微秒和几十分钟之间变化。当这种单稳态电路作为计时器时，可直接驱动小型继电器，并可采用复位端接地的方法来终止暂态，重新计时。此外需用一个续流二极管与继电器线圈并接，以防继电器线圈反电势损坏内部功率管。

2) 555定时器组成施密特触发器

电路如图1.2.2.3所示，只要将脚2和6连在一起作为信号输入端，即得到施密特触发器。图1.2.2.4画出了

、Vi和Vo的波形图。

设被整形变换的电压为正弦波，其正半波通过二极管D同时加到555定

时，Vo从

时器的2脚和六脚，得到的Vi为半波整流波形。当Vi上升到高电平转换为低电平；当Vi下降到

时，Vo又从低电平转换为高电平。

第 6 页 共 19 页

回差电压：

△V=

图1.2.2.3 555构成施密特触发器 图1.2.2.4 555构成施密特触发器的波形图 3) 555定时器构成多谐振荡器

如图1.2.2.5，由555定时器和外接元件R1、R2、C构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外接触发信号，利用电源通过R1、R2向C充电，以及C通过R2向放电端产生振荡。电容C在

和

放电，使电路

之间充电和放电，从而在输出端得到一系

列的矩形波，对应的波形如图1.2.2.6所示。

第 7 页 共 19 页

图1.2.2.5.1555构成多谐振荡器 图1.2.2.6 多谐振荡器的波形图

输出信号的时间参数是： T=

=0.7（R1+R2）C

=0.7R2C

其中，

为VC由

上升到所需的时间，为电容C放电所需

的时间。555电路要求R1与R2均应不小于1KΩ，但两者之和应不大于3.3MΩ。

外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性，555定时器配以少量的元件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力。因此，这种形式的多谐振荡器应用很广。

555定时器组成占空比可调的多谐振荡器

电路如图1.2.2.7，它比图1.2.2.5电路增加了一个电位器和两个引导二极管。D1、D2用来决定电容充、放电电流流经电阻的途径（充电时D1导通，D2截止；放电时D2导通，D1截止）。

第 8 页 共 19 页

图1.2.2.7 555构成占空比可调的多谐振荡器

占空比

可见，若取

，电路即可输出占空比为50℅的方波信号。

图1.2.2.8 CB555的电路结构

第 9 页 共 19 页

555定时器是一种集成电路[图1.2.2.8]，因集成电路内部含有三个5千欧电阻而得名。利用555定时器可以构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。

图1.2.2.9 用555定时器接成的施密特触发器

图1.2.2.10图1.2.2.9电路的电压传输特性

只要将555定时器的2号脚和6号脚接在一起，就可以构成施密特触发器[图1.2.2.9]。我们简记为“二六一搭”。这个施密特触发器的电压传

第 10 页 共 19 页

输特性是反相的[图1.2.2.10]。5号脚悬空时，正向阈值电压和负向阈值电

压分别为和。5号脚接控制电压时，正向阈值电压和负向阈

值电压分别为和。

图1.2.2.11 用555定时器接成的单稳态触发器

将555定时器的6号脚和7号脚接在一起，并添加一个电容电阻

和一个

，就可以构成单稳态触发器[图1.2.2.11]。电容接在电源与6号脚之

上

”。这

间，电阻接在7号脚和地之间。我们简记为“七六一搭，下

个单稳态触发器是负脉冲触发的。稳态时，这个单稳态触发器输出低电平。暂稳态时，这个触发器输出高电平。5号脚悬空时，输出脉冲宽度为

。

5号脚接控制电压时，输出脉冲宽度为。

我们知道，利用施密特触发器可以构成多谐振荡器[图1.2.2.12]。理论上，我们只需要添加一个电阻和一个电容即可。

第 11 页 共 19 页

图1.2.2.12 用施密特触发器构成的多谐振荡器

图1.2.2.13 用555定时器接成的多谐振荡器

电阻和电容构成一个积分电路，其输入端接施密特触发器的输出

端，其输出端接施密特触发器的输入端。用555定时器构成多谐振荡器就是这个思路。于是，我们先用555定时器构成一个施密特触发器，再把这个施密特触发器改接成多谐振荡器[图1.2.2.13]。不过，我们这个施密特触发器稍微复杂一些，除了“二六一搭”以外，又增加了一个电阻555定时器内部的放电管

。

与

构成了一个反相器。逻辑上，这个反相器的输

第 12 页 共 19 页

出与555定时器的输出完全相同。因此，这个施密特触发器有两个输出端，分别为555定时器的3号脚和7号脚。我们看到，电阻

积分电路，施密特触发器的一个输出端（7号脚）接入端，

和电容

构成了

积分电路的输

积分电路的输出端接施密特触发器的输入端。这样，一个多谐振

荡器就成了。也许有人会问，为什么要用两个输出端的施密特触发器呢？一个输出端的施密特触发器也可以呀！因为施密特触发器的另外一个输出端（3号脚）专门作为多谐振荡器的输出，所以我们可以最大限度地保证多谐振荡器的带负载能力。这个多谐振荡器可以驱动小型继电器！

第2章 555定时器声光报警电路

2.1 定时器声光报警电路原理

电路由两个555多谐振荡器组成，第一个振荡器的振荡频率为1~2Hz时，第二个振荡器的振荡频率为1000Hz。将第一个振荡器的输出(3脚)接到第二个振荡器的复位端(4脚)。在输出高电平时，第二个振荡器振荡;输出低电平时，第二个振荡器停振。这样，蜂鸣器将发出间隙声响。

如图2.1.1，由555定时器和外接元件R1、R2、C构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外接触发信号，利用电源通过R1、R2向C充电，以及C通过R2向放电端

放电，使电路产

第 13 页 共 19 页

生振荡。电容C在和之间充电和放电，从而在输出端得到一系列

的矩形波，对应的波形如图2.1.2所示。

图2.1.1 555构成多谐振荡器 图2.1.2多谐振荡器的波形图

外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性，555定时器配以少量的元件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力。因此，这种形式的多谐振荡器应用很广。

图2.1.3 555定时器声光报警电路原理图

第 14 页 共 19 页

2.2 声光报警电路电路计算

输出信号的时间参数是： T=

=0.69（R1+R2）C=0.828

=0.69R2C=0.138

其中，

为VC由

上升到

所需的时间，

为电容C放电所需=0.996

的时间。

T=

+

=0.69(R1+2R2)C=0.996

f= ==1.004 HZ

脉冲占空比：D=/T==0.857

可见，只有在R2»R1时才能实现占空比为50%的理想方波。 555电路要求R1与R2均应不小于1KΩ，但两者之和应不大于3.3MΩ。

第 15 页 共 19 页

第3章 焊接与调试

3.1 电压波形图

图3.1.1 指示灯正端对地电压波形图

第 16 页 共 19 页

图3.1.2 电容C3正端对地电压波形图

3.2 调节电阻后的参数

表3.2.1 调节R1阻值后各参数值 R1(KΩ) T(ms) f (HZ) TW/T

4.08 540.00 1.86 0.75 6.83 722.00 1.39 0.81 8.24 819.67 1.22 0.84 10.78 700.00 1.43 0.83 15.78 860.00 1.16 0.81

第 17 页 共 19 页

表3.2.2 调节R3阻值后各参数值 R3(KΩ) T（ms) f（KHZ） TW/T 7.73 1.00 1.00 0.85 10.28 1.45 0.69 0.90 12.94 0.99 1.01 0.88 13.67 1.50 0.67 0.93 14.8 1.00 1.00 0.90

第4章 总结

这次课程设计主要涉及到555定时器的应用，包括施密特触发器，多谐振荡器，单稳态触发器。利用555定时器组成了声光报警电路，报警装置主要是扬声器和发光二极管。本实验中的波形是基于二极管正端（加电容）对地电压和扬声器正端对地电压而测量的。

接好电源后，我们可能发现二极管不亮或是扬声器没有响，此时不用担心，先用工具调节两个滑动变阻器，就会看到二极管发光并且扬声器发出响声。实验中可能由于电流过大，芯片会很快发热，所以要接一个200欧姆的电阻。

本次实验接触到了新型示波器，从示波器上根据需要可以直接读出不同的参数数值，比如调节滑动变阻器后，相应的频率会改变，想要精确地读出频率，可以按下菜单项，选择时间一栏，选择1/3，再选频率就可以了。

对于每一个波形，通过调节滑动变阻器改变频率，此时测量滑动变阻器时很容易出错，因为测的是电阻，所以最好关掉电源，接着用表笔对准正确的两个引脚。

使用电烙铁时要注意安全，烙铁放在烙铁架上，并且避免对着易燃物，仪器和人。

第 18 页 共 19 页

参考文献

[1]杨兆选，丁润涛编著. 555定时器原理及实用电路集锦. 天津市：天津大学出版社, 19.12.

[2]曾令琴主编. 数字电子技术. 北京市：人民邮电出版社, 2009. [3] 任富民主编. 数字电子技术与技能训练. 北京市：机械工业出版社, 2009.01.

[4] 刘宝玲主编. 电子电路基础及通信电子电路学习指导书. 北京市：高等教育出版社, 2009.06.

[5] 贾达主编. 电子技术基础. 北京市：石油工业出版社, 2008.

[6] 刘守义，钟苏主编. 数字电子技术基础. 北京市：清华大学出版社, 2008.

[7]殷瑞祥 朱宁西主编. 电工电子技术应用教程. 北京市：机械工业出版社, 2008.05.

[8]高文焕等编著. 电子电路实验. 北京市：清华大学出版社, 2008.

[9]李金明，刘伟主编. 电子技术实验实训指导. 北京市：电子工业出版社, 2008.08.

第 19 页 共 19 页