自动控制小车电路的设计制作

正弦波及其他不规则信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。用施密特 触发器进行波形变换如图5一9所示，只要输入信号的幅度大于UT+和 UT_，即可在施密特触发器的输出端得到同频率的矩形脉冲信号。 • 2)幅度鉴别 • 当输入为一组幅度不等的脉冲而要求去掉幅度较小的脉冲时，可将 这些脉冲送到施密特触发器的输入端进行鉴别，从而选出幅度大于 UT+的脉冲输出。
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模块5.2 脉冲波形的产生和整形
• 施密特触发器的主要用途:把变化缓慢的信号波形变换为边沿陡峭的 矩形波。
• 施密特触发器特点:①电路有两个稳定状态;②触发方式:电平触发; ③电压传输特性特殊，电路有两个转换电平(正向阀值电压UT+和负 向阀值电压UT- } i④状态翻转时有正反馈过程，从而输出边沿陡峭的 矩形脉冲。
• 单稳态触发器的特点:①它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态;②在 外界触发信号作用下，电路能由稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一 段时间以后，电路会自动返回到稳态;③暂稳态持续时间的长短取决 于电路本身的参数，与触发脉冲无关。
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模块5.2 脉冲波形的产生和整形
• 单稳态触发器的电路形式很多，既有由分立元器件组成的，也有由 专用的集成芯片组成的。
项目5 自动控制小车电路的设计制作
• 模块5.1 555定时器 • 模块5.2 脉冲波形的产生和整形 • 模块5.3 项目的实施
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模块5.1 555定时器
• 5.1.1 555定时器的特点、分类、引脚
• 555定时器又称为时基电路，是一种多用途集成器件。它按内部器 件类型可分为双极型(晶体管)与单极型(场效应晶体管)。其产品型号 繁多，但几乎所有双极型产品型号的最后三位数码都是555和556(含 有两个555 )，电源电压为5一16 V;输出最大负载电流可达200 mA;特 点是驱动能力强，可直接驱动微型电动机、指示灯及扬声器等。所有 单极型型号最后的四位数都是7555和7556(含有两个7555)，电源电 压为3一18 V;输出最大电流为4 mA;特点是功耗低，输入阻抗高，最 低工作电压小。单极型和双极型定时器的逻辑功能和外部引脚排列完 全相同。
由分压器、比较器、触发器和开关及输出等四部分组成。
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模块5.2 脉冲波形的产生和整形
• 5. 2. 1施密特触发器
• 1.基本概念 • 施密特触发器是一种受输入信号电平直接控制的双稳态触发器。它
有两个稳定状态。在外加输入信号的作用下，只要输入信号变化到正 向阀值电压UT+时，电路就从一个稳定状态转换到另一个稳定状态， 当输入信号下降到负向阀值电压UT_时，电路又会自动翻转回到原来 的状态。图5 -3所示为施密特触发器的输入和输出波形。施密特触发 器的正向I值电压和负向阀值电压是不相等的，把两者之差定义为回 差电压，即△ UT = UT+一UT _ 。
模块5.2 脉冲波形的产生和整形
• 由555定时器构成的施密特触发器的电压传输特性如图5一8所示，从 图中可以看出，它具有反向电压传输特性。
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模块5.2 脉冲波形的产生和整形
• 3.施密特触发器的典型应用 • 1)波形变换 • 利用施密特触发器在状态转换过程中的正反馈作用，可以把三角波、
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模块5.3 项目的实施
• 1.自动控制小车的设计 • 自动控制小车的电路原理图如图5一17所示。 • 图中“555”集成电路构成单稳态触发器，Rs, Gs为定时元件。低电
• 施密特触发器是具有电压滞后特性的数字传输门。 • 施密特触发器的电压传输特性可分为反向传输特性和同向传输特性，
如图5 -4所示。 • 施密特触发器的反向、同向输入和输出波形图及对应的逻辑符号如图
5 -5所示。
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模块5.2 脉冲波形的产生和整形
• 2.由555定时器构成的施密特触发器 • 1)电路组成 • 将555定时器的第2, 6引脚连接到一起作为输入端即可构成施密特
• 5. 2. 3多谐振荡器
• 多谐振荡器是产生矩形脉冲信号的自激振荡器。它不需要输入信号， 接通电源就可以自动输出矩形脉冲信号。由于矩形脉冲是很多谐波分 量叠加的结果，所以矩形波振荡器又称为多谐振荡器。
• 多谐振荡器的特点是:没有稳定状态，只有两个暂稳态;电路通过电 容的充电和放电，使这两个暂稳态相互转换，从而产生自激振荡;电 路无须外加触发信号;能输出周期性的矩形脉冲信号。
触发器电路，其第5脚通过0. O1 μF电容接地防止外界信号对参考电 压的干扰。电路如图5 -6所示，其中图( a)为工作原理图，图(b)为引 脚线图。 • 2)工作原理及波形 • 图5 -7所示为由555定时器构成的施密特触发器的工作波形图。
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模块5.2 脉冲波形的产生和整形
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模块5.2 脉冲波形的产生和整形
• 5.2.2单稳态触发器
• 单稳态触发器又称为单稳态电路，它是只有一种稳定状态的电路。 如果没有外界信号触发，它就始终保持在稳定状态(简称为稳态)不变; 当有外界信号触发时，它将由稳定状态转变成另外一种状态，但这种 状态经过一段时间(时间长短由定时元器件确定)后会自动返回到稳定 状态，它是不稳定状态，故称为暂态。
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模块5.1 555定时器
• 555定时器采用双列直插式封装形式，共有8个引脚，如图5一1所示。 外引脚的功能分别为:1脚为接地端;2脚为低电平触发端。
• 555定时器内部5. 1 .2 555电路结构及工作原理 • 电路如图5一2 (a}所示，5一2 (b)为其逻辑符号图。555集成电路一般
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模块5.2 脉冲波形的产生和整形
• 如果输入脉冲信号如图5一10所示，把它送人具有反向电压传输特性 的施密特触发器的输入端，则它的输出如图5一10所示，从而实现脉 冲的幅度鉴别。
• 3)信号整形 • 脉冲信号经传输线传输受到干扰后，其上升沿和下降沿都将明显变
坏，这时可用施密特触发器的回差特性，将受到干扰的信号整形成较 好的矩形脉冲。只要施密特触发器的UT+和UT_设置得合适，就均能 收到满意的信号整形效果。用施密特触发器进行信号整形如图5一11 所示。