定时器工作原理及应用

定时器工作原理及应用文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]

555定时器

摘要：555定时器是一种多用途的数字——模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。由于使用灵活、方便，所以555定时器在波形的产生与交换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了广泛应用。本文主要介绍了555定时器的工作原理及其在单稳态触发器、多谐振荡器方面的应用。

关键词：数字——模拟混合集成电路；施密特触发器；波形的产生与交换

555 Timer

Abstract: 555 the timer is a general-purpose digital simulation hybrid integrated circuit, and use it to a very convenient to constitute schmidt flip-flop, single state trigger and harmonic oscillator. Due to the use of flexible, convenient, so 555 in the produce of the waveform timer and exchange, measurement and control, home appliances, electronic toys in many areas have been widely applied.

Key words: Digital-simulation hybrid integrated circuit；Schmitt toggle；Waveform generation and exchange

1概述

555定时器的简介

555定时器是一种多用途的数字——模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。由于使用灵活、方便，所以555定时器在波形的产生与交换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了广泛应用。自从signetics公司于1972年推出这种产品以后，国际上个主要的电子器件公司也都相继的生产了各自的555定时器产品。尽管产品型号繁多，但是所有双极型产品型号最后的3位数码都是555，所有CMOS产品型号最后的4位数码都是7555.而且，它们的功能和外部引脚排列完全相同。

555定时器的应用

（1）构成施密特触发器，用于TTL系统的接口，整形电路或脉冲鉴幅等；

（2）构成多谐振荡器，组成信号产生电路；

（3）构成单稳态触发器，用于定时延时整形及一些定时开关中。

555应用电路采用这3种方式中的1种或多种组合起来可以组成各种实用的电子电路，如定时器、分频器、元件参数和电路检测电路、玩具游戏机电路、音响告警电路、电源交换电路、频率变换电路、自动控制电路等。

2 555定时器的电路结构与工作原理

图 1

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 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

3、555定时器与触发器的联系、555定时器构成单稳态触发器

图 2

上图为由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1/3VCC，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开始充电，Vc按指数规律增长。当Vc充电到

2/3VCC时，高电平比较器动作，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3。

图3 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=

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。

555定时器接成多谐振荡器

多谐振荡器又称为无稳态触发器，它没有稳定的输出状态，只有两个暂稳态。在电路处于某一暂稳态后，经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态。两个暂稳态自行相互转换而输出一系列矩形波。多谐振荡器可用作方波发生器。

图 4 多谐振荡器和工作波形

接通电源后，假定是高电平，则T截止，电容C充电。充电回路是VCC—R1—R2—

C—地，按指数规律上升，当上升到时（TH、端电平大于），输出翻转为低电平。是低电平，T导通，C放电，放电回路为C—R2—T—地，按指数规律下降，当下降到时（TH、端电平小于），输出翻转为高电平，放电管T截止，电容再次充电，如此周而复始，产生振荡，经分析可得输出高电平时间 T=(R1+R2)Cln2

输出低电平时间T=R2Cln2

振荡周期 T=(R1+2R2)Cln2

4 555定时器在现实生活中的应用实例

图 5 门控灯开关

该控制电路的核心是555定时器和D型触发器。555定时器接成单稳态触发器,去除触点跳动对电路工作的影响,D型触发器接成 T′触发器形式,利用其输出去控制可控硅开通和关闭,从而控制电灯的亮灭。平时当房门关

闭时,安装在门扇边缘的小磁铁正好靠在干簧管旁边,干簧管的两常开触点受外磁力作用吸合,单稳态电路因输入脉冲为高电平而处于待触发状态,此时双稳态电路的输出为低电平,可控硅因无触发电流而阻断,灯不亮。当有人推门时,小磁铁会随门扇离开干簧管一次,干簧管的常开触点会因暂时失去外磁力作用而靠自身弹力张开、吸合一次。实际上,由于干簧管的触点的抖动,要重复几次这种张开、吸合的过程.单稳态触发器的 CP 端能够在干簧管的1触

点第一次张开时获得一负脉冲触发信号,使单稳态触发器翻转为暂稳态,其输出由低电平变为高电平此时,电容器 C 经 R 充电,复位端 R 电位上升,当上升到复位电平2/3V 时,单稳态触发器复位,Q 恢复为低电平。

单稳态电路的时间常数 T= C ,它有效地将干簧管的具有抖动信号现象

的脉冲信号展宽为单个脉冲,此正脉冲同时加至 T′触发器器的 CP2端,其

输出由低电平变为高电平,可控硅的控制极获得正向触发电流而导通,电灯通电发光.当进来的人离开时,随着门的再一次打开、关闭,干簧管重复同样的

动作,单稳态触发器同样输出一正脉冲信号,于是T′触发器再次翻转为低电平,可控硅失去触发电流并在交流电过零时关断,电灯自动熄灭。光敏电阻 R 和可调电阻 R 构成光控电路。在白天 ,光敏电阻受自然光照射阻值很

小 ,T′触发器的置“0”端 R电位 >1/2V ,无论此门被开闭多少次 ,DD电