555定时器及其应用.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/10/10,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/10/10,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/10/10,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/10/10,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/10/10,*,6.555定时器及应用,多谐振荡器、单稳态触发器、,施密特触发器,1,2,3,4,555,定时器,多,谐,振荡,器,单,稳,触发,器,施,密,特,触,发,器,主要内容,555,定时器,时钟脉冲信号,作用：,控制时序逻辑电路中各触发器,同步工作,。,要求：,时钟脉冲信号必须,稳定、精确、规则,。,一般使用,矩形脉冲,。,2021/10/10,4,脉冲周期,T,脉冲幅度,V,m,脉冲宽度,上升时间,t,r,下降时间,t,f,占空比：,矩形时钟脉冲基本知识,2021/10/10,5,时钟脉冲信号获取,时钟脉冲信号的获取方法有两种：,产生,:,不用信号源，加上电源自激振荡，,直接,产生波形。,整形,:,输入信号源，对已有波形进行整形,.,脉冲产生电路,:,脉冲整形（变换）电路,:,施密特触发器、,单稳态触发器,多谐振荡器,2021/10/10,6,555,定时器,是一种多用途的数字模拟混合集成电路。该电路功能灵活、适用范围广，只要在其外部,配接少量阻容元件,就可构成,单稳态触发器,、,多谐振荡器,或,施密特触发器,。因而可应用于定时、测量、控制、报警等方面。,集成,555,定时器,2021/10/10,7,集成,555,定时器,因为其内部有三个精密的,5K,电阻而得名。又名,时基电路,，,按照内部元件的不同，分为,双极型（,TTL),和,单极型,(CMOS),。,按单片集成电路中包括定时器的个数，分为,单时基,和,双时基,。,常用的单时基定时器有,5G555,（双极型）和,CC7555,单极型。常用的双时基定时器有,5G556,和,CD7556,.,555,定时器名字由来,2021/10/10,8,555,定时器的封装一般有两种：,八脚圆形封装,八脚双列直插式封装。,集成,555,定时器封装,2021/10/10,9,放电三极管,电阻分压器,比较器,SR,锁存器,555,定时器内部结构图,输出缓冲器,2021/10/10,10,555,定时器引脚图,2,：低,电平,触发输入端,6,：高,电平,触发输入端,5,：电压控制端，如不使用,CO,端，一般,通过一个,0.01F,的电容接地。,4,：复位端,低,电平有效,7,：放电端,8,：,V,CC,电源端,双极型（,TTL,）：,4.5,16V,单极型（,CMOS,）：,3,15V,1,：,GND,接地端,3,：输出端,2021/10/10,11,输入,输出,R,D,V,TH,V,TR,V,O,放电管,T,0,0,导通,1,2/3V,CC,2/3V,CC,1/3V,CC,0,导通,1,1/3V,CC,不变,不变,此时，,U,1,=2/3,V,cc,U,2,=1/3,V,cc,注意：工作中不使用,V,CO,时，一般都通过一个,0.01F,的电容接地,(,交流接地），以旁路高频干扰。,U,1,U,2,555,定时器功能表,2021/10/10,12,比较器,C,1,输出,U,C1,=1,比较器,C,2,输出,U,C2,=0,，,RS,锁存器置,1,，,u,O,为,1,，,T,截止。,比较器,C,1,输出,U,C1,=0,比较器,C,2,输出,U,C2,=1,，,RS,锁存器,Q,置,0,，,u,O,为,0,，,T,导通。,1,比较器,C,1,输出,U,C1,=1,比较器,C,2,输出,U,C2,=1,，,RS,锁存器状态保持不变，,T,和,v,O,均保持不变。,0,1,0,1,输入,输出,R,D,V,TH,V,TR,V,O,放电管,T,0,0,导通,1,2/3V,CC,2/3V,CC,1/3V,CC,0,导通,1,1/3V,CC,不变,不变,0,1,0,R,=0,时，,Q,=0,，,u,o,=0,，,T,导通,。,0,1,0,1,0,1,1,555,定时器功能表,2021/10/10,13,多谐振荡器,6.1,多谐振荡器,性能特点：,没有稳态，有,两个暂稳态,。,工作,不需要外加输入信号,，只需要电源便自激振荡，可以,产生矩形脉冲,。,产生的矩形脉冲含有,丰富,的高次,谐波,分量。,可,由门电路,、,石英晶体,、,555,定时器,构成多谐振荡器。,要想得到,频率稳定性高,的时钟脉冲时，应采用,石英晶体多谐振荡器,。,能产生矩形脉冲的自激振荡电路叫做多谐振荡器。,2021/10/10,15,5,脚,：工作中不使用,V,CO,时，一般都通过一个,0.01F,的电容接地,(,交流接地），以旁路高频干扰。,6.1.1,555,构成多谐振荡器,电路,此时，,U,1,=2/3,V,cc,U,2,=1/3,V,cc,8,脚：电源,1,脚：地,4,脚：接高电平使复位功能无效。,R,1,、,R,2,、,C,为外接定时元件,2,脚、,6,脚,：接电容，使两比较器输入电压都为电容上的电压,V,C,。,7,脚,：接两电阻之间，使放电电阻为,R,2,，与充电电阻不同。,二六搭一，接电容,2021/10/10,16,10.5.4 555定时器接成多谐振荡器,充电时间：,放电时间：,振荡周期：,T,=0.7(,R,1,+2,R,2,),C,输出脉冲占空比,:,充电回路,放电回路,6.1.2 555构成多谐振荡器分析,第一暂稳态,T-,T,+,T-,第二暂稳态,2021/10/10,17,6.1,.3,555,构成多谐振荡器,仿真,2021/10/10,18,已知,V,CC,=12V,，电容,C,=0.01F,，,R,1,=,R,2,=5.1k,。,习题,5,：,求电路振荡的周期和占空比。,P,203,解,:,2021/10/10,19,已知,V,CC,=5V,，电容,C,=1F,，求,R,1,、,R,2,例：,要求输出脉冲频率为,1HZ,，占空比为,0.6,解,:,将,C,=1F,代入上面两式，得,R,1,=286k,R,2,=572k,2021/10/10,20,输出脉冲占空比,:,充电回路,放电回路,充电时间：,放电时间：,6.1.5 555构成多谐振荡器-占空比调节,2021/10/10,21,1,、秒脉冲发生器：,6.1.6 多谐振荡器的应用举例,石英晶体,：石英晶体多谐振荡器能够获得稳定可靠的时钟信号，经分频得到秒脉冲信号。,555,构成的多谐振荡器,配以适当的参数构成,50HZ,的脉冲信号，再经计数器进行,50,分频得到秒脉冲信号。,2021/10/10,22,1,、报警器：,音频振荡电路,：,555,多谐振荡器产生一定的音频信号，通过控制,555,的,4,脚复位与否来控制扬声器是否发声。,3AX31,V,RV2,2021/10/10,23,施密特触发器,6.2,施密特触发器,性能特点：,具有,两个稳定的状态,0,、,1,。,工作时需要,外加信号源,，状态改变受外加信号控制。,具有,滞回特性,（即输入电压的上升过程和下降过程的阈值电平不同）。所以抗干扰能力也很强。,可以用,分立元件,、,门电路,或,555,定时器,构成。,施密特触发器是一种能将输入波形整形成数字电路所需矩形波的电路。,2021/10/10,25,回差电压：,U,T-,U,T+,6.2.1 施密特触发器传输特性,b),逻辑符号,a),传输特性,负向阈值电压,正向阈值电压,2021/10/10,26,8,4,6,2,1,5,3,V,cc,6.2.2 555构成施密特触发器-分析,二六搭一,接输入信号,5,脚：工作中不使用,U,CO,，通过一个,0.01F,的电容接地,(,交流接地），以旁路高频干扰。,4,脚：接高电平，使清零端无效,此时,U,1,=2/3,V,cc,U,2,=1/3,V,cc,习题,3,：,P,203,2021/10/10,27,6.2.3 555构成施密特触发器-仿真,2021/10/10,28,U,T+,=,U,CO,U,T-,=1/2,U,CO,回差电压,:,6.2.4 555构成施密特触发器电压调节,2021/10/10,29,1,、用于波形变换：,6.2.5 施密特触发器的应用举例,2021/10/10,30,2,、用于脉冲整形：,2021/10/10,31,3,、用于脉冲鉴幅：,施密特触发器能将幅度大于,U,T+,的脉冲选出。,2021/10/10,32,4,、用于构成多谐振荡器：,2021/10/10,33,6.3,单稳态触发器,性能特点：,有,一个稳态（,0,态或,1,态）,和,一个暂稳态,。,在无外界触发脉冲作用下，单稳态触发器保持,稳态,。,在外界触发脉冲作用下，单稳态触发器由稳态翻转到“,暂稳态,”。,经过一断时间，单稳态触发器从暂稳态自动返回稳态。,暂稳态维持时间,即,脉冲宽度,，取决于电路本身的参数,R,、,C,，与触发脉冲无关。,可由,门电路,、,555,定时器,等组成单稳态触发器，也有集成的单稳态触发器。,单稳态触发器是一种能将输入波形整形成数字电路所需矩形波的电路。,2021/10/10,34,0,1,0,1,0,1,1),初始状态,-,稳态,没有触发器电平时，,v,I,为低电平，,v,O1,为高电平，,v,O,为低电平。,6.3.1 门电路构成单稳态触发器,2021/10/10,35,2,）触发状态（暂稳态）,当,v,I,正跳变时，,v,O1,由高到低，,v,I2,为低电平。于是,v,O,为高电平。即使,v,I,触发信号撤除，由于,v,O,的作用，,v,O1,仍可为低电平。,1,1,0,1,0,充电,2021/10/10,36,3,）自动翻转,暂稳态期间，电源经电阻,R,和门,G,1,对电容,C,充电，,v,I2,升高，经过,tw,时间后，,v,I2,升到,G2,的阈值电压,v,TH,时，,G2,翻转，,v,O,=0,。暂稳态结束，回到稳态。,0,0,1,0,1,脉冲宽度要窄,t,W,=0.7,RC,充电,2021/10/10,37,当,v,I,的脉冲宽度很宽时，在单稳态触发器的输入端加一个,RC,微分电路，否则，在电路由暂稳态返回到稳态时，由于门,G,1,被,v,I,封住了，会使,v,O,的下降沿变缓而影响波形。,2021/10/10,38,6.3.2 集成单稳74121-,不可重复触发,t,W,=0.7,R,ext,C,ext,A,1,、,A,2,两个下降沿有效触发端,B,上升沿有效触发端,3,个输入端,稳态,0,习题,6,：,P,203,2021/10/10,39,外接电阻,（下降沿触发）,内部电阻,（上升沿触发）,内置电阻,2K,C,ext,外接电容（,10pF10F,）,R,ext,外接电阻（,1.4K,40K,）,2021/10/10,40,七六搭一，上,R,下,C,，,2,接输入信号,6.3.3 555构成单稳态触发器-分析,2021/10/10,41,V,I,下降沿到达,V,O,输出高电平，,T,D,截止，,V,CC,经,R,向,C,充电，,0,0,1,1,0,0,0,1,0,当,V,C,=2/3,V,CC,时，触发器翻转，,V,O,输出低电平，,T,D,导通，电容,C,经,T,D,迅速放电。,2021/10/10,42,6.3.4 555构成单稳态触发器-仿真,2021/10/10,43,用手触摸金属片,P,，感应相当于在,2,脚加入一个负脉冲，电路进入暂稳态，,u0,输出高电平，灯泡,RL,发光，暂稳态结束后，,u0,恢复低电平，灯泡熄灭，定时时间由,RC,参数调节。,1,、定时：,触摸定时开关,定时时间为,t,=1.1,RC,6.3.5 单稳态触发器应用举例,2021/10/10,44,只有在脉冲宽度,tpo,内的信号才能通过。,2,、延时：,频率计,2021/10/10,45,单稳态触发器的应用仿真,-,延时,2021/10/10,46,3,、整形,可将脉冲宽度不等的矩形脉冲甚至不规则的输入信号整形成脉冲幅度和宽度都相等的矩形波。,2021/10/10,47,通常噪声多表现为尖脉冲，宽度较窄，而有用的信号都具有一定的宽度。因此，利用单稳态电路，将输出脉宽调节到大于噪声宽度而小于信号宽度即可消除噪声。,4,、消除噪声,2021/10/10,48,5,、硬件看门狗,CPU,正常工作时，触发信号规则发出，单稳态触发器被不断地重复触发，处于暂稳态，输出高电平；,故障出现，丢失若干个触发脉冲或触发频率降低，触发时间间隔大于暂态时间，恢复到稳态，输出低电平，,CPU,重启。,“,看门狗”是一种形象的说法，指计算机控制系统中一个相对独立的失脉冲检测电路。英文名,Watchdog Timer,即,WDT,，它是一个可重复触发的单稳态触发器。,单稳态触发器,CPU Reset,端,CPU,某一,I/O,口,2021/10/10,49,作业,P203,第,3,、,5,题,2021/10/10,50,谢谢！,