555单稳态占空比可调触发器

１Protues简介
Protues软件是一个EDA 工具软件。

它具有EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。

Protues具有四大功能模块：（1）智能原理图设计（ISIS）；（2）完善的电路仿真功能（Prospice）；（3）独特的单片机协同仿真功能（VSM）；（4）实用的PCB设计平台。

这就保证protues的强大功能。

Protues软件具有原理布图，PCB自动或人工布线等功能。

Protues可提供仿真数字和模拟，交流和直流等多种元器件，仿真仪表资源：其中包括示波器，逻辑分析仪，信号发生器。

它是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等
2 555定时器
2.1 555定时器原理
555集成电路是由集成运算放大器组成的单门限电压比较器，基本RS 触发器及工作于开关状态的双极型三极管集成一起的电路模块。

555定时器内部结构如图1.1所示。

它由三个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器、两个
图2.1 555定时器内部结构
555定时器电路的工作原理：
电压比较器C1和C2、基本RS 触发器、放电晶体管T 、与非门和反相器组成。

分压器为两个电压比较器C1、C2提供参考电压。

如5端悬空，则比较器C1的参考电压为cc U 3
2
⋅，加在同相端；C2
的参考电压为cc U 3
1⋅，加在反相端。

’D R 是复位输入端。

当0R D =’
时，基本RS 触发器被置0，晶体管T 导通，输出
端u0为低电平。

正常工作时，1R D =’。

11U 和12U 分别为6端和2端的输入电压。

当
cc 11U 3
2
⋅ U ，cc 12U 3
1
⋅
U 时， C1输出为低电平，C2输出为高电平，即0R D =，1S D =，基本RS 触发器被置0，晶体管T 导通，输出端0U 为低电平。

当cc 11U 32⋅ U ，cc 12U 3
1⋅ U 时，C1输出为高电平，C2输出为低电平，1R D =，
0S D =，基本RS 触发器被置1，晶体管T 截止，输出端0U 为高电平。

当cc 11U 32⋅ U ，cc 12
U 3
1
⋅
U 时，基本RS 触发器状态不变，电路亦保持原
状态不变。

555集成电路的逻辑功能如表1所示。

表1 555集成电路的逻辑功能
555定时器一般情况下具有较强的带负载能力。

双极型三极管构成的555定时器输出电流可以达到20mA 。

CMOS 管构成的定时器负载电流在4mA 以下。

电源电压范围也较宽，在5~16V 之间都可以安全工作。

因此，555定时器使用比较灵活。

2.2 单稳态触发器
单稳态触发器,是指电路达到稳定之后,只有一个稳定状态的触发器。

一般具有以下特点：
（1） 电路的输出可以的高电平，也可以的低电平，但稳定的输出状态是唯一的。

（2） 在外界触发信号的作用下，电路的输出状态将进入暂时的工作状态，称为暂稳态。

暂稳态是暂时的，经历一定时间后电路的输出一定会自动回到其稳定输出状态。

（3） 暂稳态的维持时间取决于电路的参数，与外界的触发信号脉冲宽度和幅度大小无
关。

只要触发信号的幅度足够高或足够低，就能使电路进入暂稳态工作。

由于以上特点，单稳态触发器广泛应用于将尖脉冲转换呈矩形脉冲信号，延时脉冲产生电路。

用555定时器构成的单稳态触发器的电路如图2.2所示。

这种触发器具有两个触发信
图2.2 555定时器单稳态电路
号输入端，可以用高电平触发，也可以用低电平触发。

555定时器的2端为触发信号的输入端，6端和7端并联后，连接到电阻电容的串联点，构成电容，电阻充放电定时电路结构。

3 电路设计
占空比是指在一串理想的脉冲序列中（如方波），正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值或者高电平所占周期时间与整个周期时间的比值。

例如:正脉冲宽度1μs,信号周期10μs 的脉冲序列占空比为0.1。

本次设计的555定时器单稳态可调占空比触发器电路图如图3.1所示。

它通过调节电位器不变，故能，而总电路充放电时间此来改变电路充电时间的箭头来改变电阻，以1V R
图3.1 电路设计图
改变电路占空比。

如图3.1所示，电路只要一加上电压Vcc ，振荡器便起振。

刚通电时，由于C 上的电压不能突变，即2脚电位的起始电平为地电位，使555定时器置位，3脚呈高电平。

C 通过111,,D R R V 上部分对其充电，充电时间为
1A R 693.0T C 充
当C 上电压充到阈值电平2/3 VDD 时，555复位，3脚转呈低电平，此时C 通过Dl 、RB 、555内部的放电管放电，放电时间
1B R 693.0T C =放。

设占空比为D ，则
B
A A
R R R T T D +=
=
充。

调节1V R ，当其中心头滑向最上端时：
00min 3.811
11
T T D ≈+==
充 当1V R 中心头滑向最下端时：
00max 7.9111
111T T D ≈+==
充。

4仿真和总结
4.1 protues 仿真
用Protues 在电路编辑画面中画完设计电路之后，检查电路各个元件的具体参数以及电路连接。

若没有问题，则点击play 按钮，对电路实行仿真。

当1V R 滑到最下边时，即1V R 为100%时的电路仿真结果如图4.1所示。

图4.1 1V R 最大时Protues 仿真图
当1V R 箭头指在中间时，即1V R 为50%的电路仿真图如图4.2所示。

图4.2 1V R 为中间值时Protues 仿真图
当1V R 箭头到达最上边时，即1V R 为0%的电路仿真图如图4.3所示。

图4.3 1V R 最小时Protues 仿真图
4.2 设计总结
在设计555定时器单稳态占空比可调触发器电路中，要正确认识555定时器的内部结构以及它的工作原理，通过计算触发器的充电时间以及充放电总时间，由公式
B
A A
R R R T T D +=
=
充求得占空比值。

要学会运用protues 软件画出电路图和对电路进行仿真。

5 心得体会
经过这次课程设计，使我更加深刻体会了电路课程中所教软件。

熟练地运用了Protues 软件，熟悉了各仿真器件的操作过程。

通过这次课程设计我大致掌握了555定时器单稳态触发器的设计过程以及Protus运用。

我觉得通过这次课程设计，使我对《数字电子技术》这门课有了进一步了解。

把课堂上学到的书本知识灵活的应用到了实际操作当中，这是一个很有意义的进步。

在这次基础强化训练使我懂得了理论与实际相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实践动手能力。

从拿到题目到具体设计，从学习到实践，在一个多星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，如对Protus软件的应用还不够熟悉，以及其中很多功能应用还未有深刻理解，要通过不断的实用和查找资料来完善自己此方面的能力。

课程设计不仅仅是一项任务，而且是一项使命，我们必须靠自己的能力拿出解决问题的方法。

只有认真，灵活，严谨才能较好的完成整个设计，整个电路。

这次课程设计使我得到了多方面的锻炼，无论从毅力，能力，还是定力都得到了大大的提高。

总之，这次做课程设计不仅是对自己的能力的一个考验，更是一个让自己学习新的知识的机会。

总的来说，本次课程设计是很有意义的，是一个很好的考验对课程知识的掌握和应用的机会。

武汉理工大学《基础强化训练》课程设计说明书
参考文献
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[5] 阎石.数字电子技术基础.第四版.北京：高等教育出版社，1998
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