设计任务用555定时器设计并实现一个脉冲波,通过实际测量验证设计结论

一、设计任务：用555定时器设计并实现一个脉冲波，通过实际测量验证设计结论。

二、要求：
（1）频率约为300HZ ，450HZ ，660HZ ，850HZ 或1500HZ （取其中之一，根据实验台序号不同而不同），占空比不作要求；
（2）频率1KHZ ，占空比3/5或2/3，3/4， 4/5， 0.9（取其中之一，根据实验台序号不同而不同）；
（3）只改变一个元件，使频率可从300HZ 到30KHZ 选择性粗调，或从3kHZ 到300KHZ 选择性粗调，但占空比不变；
（4）只改变一个元件，使频率从4kHZ 到10KHZ 变化，同时占空比从0.6至0.9变化；或频率从约2kHZ 至5kHZ 变化，同时占空比也从0.6至0.9变化。

三、设计原理：
555是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件，可在 4.5V~16V 工作。

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。

它也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。

555内部如图1所示，它包括两个电压比较器C 1和C 2，三个5K 的等值串联电阻R ，一个 RS 触发器，一个放电管 V 及功率输出级。

它提供两个基准电压U CC /3(V R2)和2/3U CC (V R1)。

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。

加上电源后，当 5 脚悬空时，电压比较器(C 1) 的同相输入端的电压为2/3U CC ，另一个电压比较器(C 2) 的反相输入端的电压为U CC /3。

若触发输入端 TR 的电压小于U CC /3，则 C 2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 U O = U CC 。

如果阈值输入端 TH 的电压大于 2/3U CC ，同时 TR 端的电压大于U CC /3，则 C 1 的输出为 0，C 2的输出为U CC ，可将 RS 触发器置 0，使输出为低电平。

复位
低触发1234
5
678地电源控制
放电
图 1 555的内部结构 图2 555引脚图
它的各个引脚如图2所示，功能如下：
1脚：外接电源负端或接地，一般情况下接地。

2脚：低触发端TR 。

3脚：输出端Uo
4脚：是直接清零端。

当此端接低电平有效，该端不用时应接高电平。

5脚：控制电压端。

若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF 电容接地，以防引入干扰。

6脚：高触发端TH 。

7脚：放电端。

该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。

8脚：外接电源UCC ，双极型时基电路UCC 的范围是4.5 ~ 16V 。

图3所示是将组成一个多稳态电路（自由间歇振荡器），此时555如同一个自动电压控制开关。

其工作过程如下：当上电时，电流由电源U cc 经R 1和R 2给C 充电，u c 上升；这时的输出u o 与电源相连为U cc 。

而当电容上的电压达到（2/3）U cc 时，端纽7接地，电容经R 2放电，这时的输出u o 接地为零。

当电容上电压下降至（1/3）U cc 时，端纽7又断开，使电容再次由U cc 经过经R 1和R 2给C 充电，u c 又再次上升，这时的输出u o 又与电源相连为U cc 。

整个过程依次重复，从而使得输出为脉冲波形。

波形如图4所示。

可以证明暂稳态时间C R R t )(69.0211+=；C R t 2269.0=，脉冲周期21t t T +=，占空比为T t D /1=。

四、 实验要求：
1. 预习实验内容，熟悉实验原理；
2. 根据一阶RC 电路理论，推导上述的公式C R R t )(69.0211+=；C R t 2269.0=；
3. 根据实验室已有的元器件等条件，自行选择实验电路参数；
4. 自拟实验测试方案、确定实验测试内容及步骤（可先行作MULTISIM 仿真）；
5. 排除实验故障，自主完成数据记录表格，并选择适当的仪器，记录实验波形及参数； 五、 实验总结：
1. 根据实验测试数据波形等，给出实验实现情况的结论；
2. 对实验结果进行必要的误差分析；
3. 先出实验心得体会等。