数电论文

北京交通大学

模拟电子技术研究论文流水控制电路的设计

学院：电信学院

专业：

学号：

学生：

指导教师：

2012年12月

XXX：流水电路的设计

目录

1 单稳态电路 (1)

1.1单稳态触发器的工作原理 (2)

1.2555设计单稳态触发器 (2)

1.2.1基于555定时器的单稳态触发器逻辑组成 (2)

1.2.2单稳态触发器的特点及工作原理 (3)

1.3单稳态触发器应用 (4)

1.3.1定时 (4)

1.3.2看门狗 (4)

2 集成定时器 (4)

2.1 概述 (4)

2.2 工作原理 (5)

2.3 引脚功能以及功能表 (6)

2.4 555定时器的应用举例 (7)

2.4.1多谐振荡器 (7)

2.4.2单稳态电路 (8)

3 流水控制电路的设计 (10)

3.1时钟信号发生 (10)

3.2电路实现方法一 (11)

3.3电路实现方法二 (12)

4 总结 (13)

流水控制电路的设计

XXX

北京交通大学电子信息工程学院自动化1001班

摘要：本文阐述了用集成555电路设计一流水自动控制生产线电路的设计原理和设计思路。生产线有3道工序，第一道工序需要加工10s，第二道工序需要加工15s，第三道工序需要加工20s。原理方面以单稳态电路和集成定时器的原理为重点。

关键字：流水电路单稳态电路集成定时器 555

1单稳态电路

在电路设计过程中，把只有一种稳定运行工作状态的触发器就称为单稳态触发器。其在运行过程中的主要状态特征为：当电路外围没有接受到外加触发脉冲信号时，整个电路就处于一种稳定运行工况状态，即单稳态；而当电路接受到外部相关触发脉冲信号(包括上升沿或下降沿脉冲信号，具体由电路功能决定)时，触发器电路的输出状态就会间发生跳变，并进入一个暂时稳定工况状态，即暂稳态。按照电路结构功能来划分，单稳态触发器包括微分型和积分型2大类。前者主要适用于窄脉冲触发领域，后者主要适用于宽脉冲触发领域。从单稳态触发器的工作原理来看，无论哪种结构的单稳态触发器，其单稳态状态的产生是通过外围电容充放电过程来实现的。具有555定时器的单稳态触发器电路逻辑组成如图1所示。

1.1单稳态触发器的工作原理

图11基本的单稳态触发器

图12单稳态触发器工作波形当A=1时，由于B=0，因此Q=1，Q=0。电路工作在稳定状态。当A负跳变时，G1门输出为高电平，Q由0变为1，B跟随Q上升，Q维持1，电阻电压逐步下降。Q由1变为0。B点电压下降，达到阈值电压以下时，Q翻转回1，Q翻转为0。

单稳态触发器的一般特性:

a.只有一个稳态，另有一个暂稳态。

b.何时翻转到暂稳态取决于输入信号

c.何时翻转回稳态取决于电路参数R与C。

1.2555设计单稳态触发器

1.2.1基于555定时器的单稳态触发器逻辑组成

图13 基于555单稳态触发器原理图

555定时器是一种多用途8脚的单片集成电路，555定时器的主要功能是由其内部2个

比较器来共同决定的，2个比较器中输出电压直接控制单稳态触发器和放电管的运行状态。为了防止触发器在运行过程中受外部电磁干扰，通常可以通过一个小电容(如0．01uF)来实现工作接地，以减少单稳态触发器外围旁路高频对整个电路的干扰。

1.2.2单稳态触发器的特点及工作原理

从前面分析可知，单稳态触发器在运行过程中具有稳态、暂稳态和恢复稳态3种状态。本文在时刻给单稳态电路一个外部脉冲，然后在时刻恢复到原稳定状态。即0～f 时间范围内电路属于稳态工况，t ～时间范围内电路属于暂稳态工况，～时间范围内电路属于恢复稳态工况。单稳态触发器的工作波形图如图1-4所示。

图14 单稳态触发器工作波形

基于555定时器的单稳态触发器南输入脉冲信号(图中输入电压)的下降(从1状态变到0状态)触发，使整个电路输出工况状态产生翻转。在触发器暂稳态工况结束前，输入脉冲信号必须恢复到稳定1状态，否则电路中的RS触发器将处于不确定状态工况，即输出电压不能维持到0状态工况。也就是说图1所示的单稳态触发电路只能适用于负窄脉冲触发电路中。如果需要输入脉宽大于输出脉宽的电路，则可以在单稳态触发器的输入端加相应的RC微分电路，从而使触发器输入脉宽变窄，以达到触发

器电路功能需求。

1.3单稳态触发器应用

1.3.1定时

单稳态触发器输出端控制一个与门，在tW时间内与门输出CP脉冲。

图15 单稳态触发器定时

1.3.2看门狗

由可重复触发特性，只要定时间隔小于暂稳态时间，单稳态触发器就可连续输出高电平，系统工作正常；当“死机”发生后，单稳态触发器因得不到连续触发而输出低电平，系统复位，进入初始化程序。

1.3.

2.1第四级

图15 看门狗

2集成定时器

2.1概述

555定时器是美国Signetics公司1972年研制的用于取代机械式定时器的中规模集成电路，因输入端设计有三个5kΩ的电阻而得名。此电路后来竟风靡世界。555定时器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。目前，流行的产品主要

有4个：BJT两个：555，556（含有两个555）；CMOS两个：7555，7556（含有两个7555）555集成定时器。

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。

2.2工作原理

555 定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图2.1 和图2.2 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。

555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当5 脚悬空时，则电压比较器C1 的同相输入端的电压为2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端TR 的电压小于VCC /3，则比较器C2 的输出为0，可使RS 触发器置1，使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH 的电压大于2VCC/3，同时TR 端的电压大于VCC /3，则C1 的输出为0，C2 的输出为1，可将RS 触发器置0，使输出为0 电平。