555时基电路应用电路设计.docx
《555时基电路应用电路设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《555时基电路应用电路设计.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
555时基电路应用电路设计
长春师范学院
毕业设计（论文）
题目555时基电路应用电路设计
由NE555构成的网线检测器电路
院系名称长春师范学院
班级05级3班
学生姓名王曼学号0520140302
指导教师丛芳琦副教授
评阅教师丛芳琦副教授
时间2009.5
摘要
555时基电路是一个中规模集成电路，有着十分广泛的应用。
文章介绍了555时基集成电路的分类和用法，了解单稳类、双稳类、无稳类电路的特点及使用。
并就由NE555构成的网线检测器电路进行分析和总结归纳，掌握脉冲振荡电路的原理及波形。
关键词：
555时基电路；集成；单稳；双稳；振荡器
Abstract
Timebasecircuit555isamedium-scaleintegratedcircuits,hasaverywiderangeofapplications.Thispaperintroducesthe555time-baseandusageoftheclassificationofintegratedcircuitstounderstandthetypemonostable,bistabletype,non-solidtypeofcircuitcharacteristicsanduse.AndposedbytheNE555detectorcircuitlinesforanalysisandsummarytograsptheprincipleofpulseoscillationcircuitandwaveforms.
Keywords:
555time-basecircuit;integration;monostable;Bistable;oscillator
目录
中文摘要…………………………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要…………………………………………………………………………………Ⅱ
1、绪论………………………………………………………………………………………1
2、555时基集成电路的应用…………………………………………………………1
2.1单稳类电路……………………………………………………………………2
2.2双稳类电路……………………………………………………………………3
2.3无稳类电路……………………………………………………………………4
3、由NE555构成的网线检测器线路……………………………………6
3.1电路组成…………………………………………………………………………7
3.2工作原理………………………………………………………………………8
参考文献…………………………………………………………………………………14
致谢…………………………………………………………………………………15
1绪论
555时基电路是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙地结合在同一硅片上的组合集成电路。
它设计新颖,构思奇巧,用途广泛,备受电子专业人员和电子爱好者的青睐,人们将其戏称为伟大的小IC（集成电路）。
在投入市场后,其用途远远超出原设计使用范围,几乎应用于电子的各个领域。
555时基电路用途非常广泛,不仅因为它具有成本低,易使用,适应面广,稳定性好,兼容了模拟和数字电路等优点,还在于它具有与众不同的特点。
2555时基集成电路的应用
555内部电原理图
我们知道，555电路在应用和工作方式上一般可归纳为3类。
每类工作方式又有很多个不同的电路。
在实际应用中，除了单一品种的电路外，还可组合出很多不同电路，如：
多个单稳、多个双稳、单稳和无稳，双稳和无稳的组合等。
这样一来，电路变的更加复杂。
为了便于我们分析和识别电路，更好的理解555电路，这里我们这里按555
电路的结构特点进行分类和归纳，把555电路分为3大类、8种、共18个单元电路。
每个电路除画出它的标准图型，指出他们的结构特点或识别方法外，还给出了计算公式和他们的用途。
方便大家识别、分析555电路。
下面将分别介绍这3类电路。
2.1单稳类电路
单稳工作方式，它可分为三种。
见图示。
第1种（图1）是人工启动单稳，又因为定时电阻定时电容位置不同而分为2个不同的单元，并分别以1.1.1和1.1.2为代号。
他们的输入端的形式，也就是电路的结构特点是：
“RT-6.2-CT”和“CT-6.2-RT”。
第2种（图2）是脉冲启动型单稳，也可以分为2个不同的单元。
他们的输入特点都是“RT-7.6-CT”，都是从2端输入。
1.2.1电路的2端不带任何元件，具有最简单的形式；1.2.2电路则带有一个RC微分电路。
第3种（图3）是压控振荡器。
单稳型压控振荡器电路有很多，都比较复杂。
为简单起见，我们只把它分为2个不同单元。
不带任何辅助器件的电路为1.3.1；使用晶体管、运放放大器等辅助器件的电路为1.3.2。
图中列出了2个常用电路。
2.2双稳类电路
这里我们将对555双稳电路工作方式进行总结、归纳。
555双稳电路可分成2种。
第一种（见图1）是触发电路，有双端输入（2.1.1）和单端输入（2.1.2）2个单元。
单端比较器（2.1.2）可以是6端固定，2端输入；也可是2端固定，6端输入。
第二种（见图2）是施密特触发电路，有最简单形式的（2.2.1）和输入端电阻调整偏置或在控制端（5）加控制电压VCT以改变阀值电压的（2.2.2）共2个单元电路。
双稳电路的输入端的输入电压端一般没有定时电阻和定时电容。
这是双稳工作方式的结构特点。
2.2.2单元电路中的C1只起耦合作用，R1和R2起直流偏置作用。
2.3无稳类电路
第三类是无稳工作方式。
无稳电路就是多谐振荡电路，是555电路中应用最广的一类。
电路的变化形式也最多。
为简单起见，也把它分为三种。
第一种（见图1）是直接反馈型，振荡电阻是连在输出端VO的。
第二种（见图2）是间接反馈型，振荡电阻是连在电源VCC上的。
其中第1个单元电路（3.2.1）是应用最广的。
第2个单元电路（3.2.2）是方波振荡电路。
第3、4个单元电路都是占空比可调的脉冲振荡电路，功能相同而电路结构略有不同，因此分别以3.2.3a和3.2.3b的代号。
第三种（见图3）是压控振荡器。
由于电路变化形式很复杂，为简单起见，只分成最简单的形式（3.3.1）和带辅助器件的（3.3.2）两个单元。
图中举了两个应用实例。
无稳电路的输入端一般都有两个振荡电阻和一个振荡电容。
只有一个振荡电阻的可以认为是特例。
例如：
3.1.2单元可以认为是省略RA的结果。
有时会遇上7.6.2三端并联，只有一个电阻RA的无稳电路，这时可把它看成是3.2.1单元电路省掉RB后的变形。
以上归纳了555的3类8种18个单元电路，虽然它们不可能包罗所有555应用电路，古话讲：
万变不离其中，相信它对我们理解大多数555电路还是很有帮助的。
3由NE555构成的网线检测器电路
图3-1所示是由NE555构成的网线检测器电路。
可以用于检测网线的连通情况和线序是否正确，适用于局域网布线以及日常维护等场合。
图3-1由NE555构成的网线检测器电路
3.1电路组成
图3-1电路主要由IC1、IC2两块集成电路和19只发光二极等组成。
其中：
IC1的型号为NE555，是一块时基电路，在电路中与外围元器件共同构成了脉冲震荡器。
NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉冲信号。
NE555的特点有：
1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。
其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。
2.它的操作电源电压范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，也就是它的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合。
3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。
4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。
5.静态电流最大值VCC=5V,RL=∞=6mAVCC=15V,RL=∞=15mA
IC2的型号为CD4017B，是一块十进制数计数器、分配器，在电路中用于驱动发光而激光顺序点亮，以检测网线和同轴电缆；SA1为频率切换开关；手持端LED1-LED8发光二极管与一只RJ45插座盒相连，远程端LED10-LED17发光二极管也与RJ45插座盒相连，两者与待测网线的两端相连接；LED9、LED18各接一只BNC同轴电缆插头，以便与待测同轴电缆相连接进行检测。
3.2工作原理
3.2.1脉冲振荡电路
脉冲震荡电路是由IC1、R2、R1、R3、C1等组成，产生的脉冲信号从IC1③脚输出加到IC2⑭脚（CP端），作为计数器的计时脉冲。
无单稳态多谐振荡器电路如图1所示，当加上电源后，电容器C1经外接电阻Ra与Rb由Vcc充电，电容器C1两端电压一直上升到2/3Vcc（第六脚之临界电压），于是触发NE555的第三脚的输出为低态。
此外，放电电晶体被驱动而导通，使得第七脚的输出将电容C1经电阻Rb放电，电容器的电压就开始下降，直到它降到触发位准1/3Vcc，正反器再次被触发，使第三脚输出回到高态，且放电晶体管截流，于是电容器C1再次经由电阻Ra及Rb充电，重复这些动作就会产生振荡。
充电路径：
由Vcc出发，经由Ra及Rb至电容器C1。
放电路径：
由电容器C1出发，经由Rb至NE555之第七脚。
周期T=[0.7（Ra+Rb）*C1]+[0.7*Rb*C1]
555构成的占空比可调的方波产生器电路
图3-2
如图所示，电路只要一加上电压VDD，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置位，3脚呈高电平。
C通过RA、D1对其充电，
充电时间t充=0.693RAC,
当C上电压充到阈值电平2/3VDD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t放=0.693RBC
设占空比为D，则
D=
=
调节RP1，当其中心头滑向最上端时，
Dmin=
=
≈8.3%，
当RP1中心头滑向最下端时，
Dmax=
≈91.7%。
对于图3-1：
当SA1开关处于②挡位置时，使R1电阻并接R2两端，同时也使电源被接通，IC1③脚将由时钟脉冲输出，输出的频率约为2.5HZ，这以信号加到IC2⑭脚以后，使电路处于快速检测状态。
当SA1开关处于①挡位置时，R1电阻断开悬空。
IC1③脚输出的频率为1HZ，处于普通检测状态。
3.2.2计数电路
计数电路由IC2及其外围的有关元件共同组成，受IC1送来的时钟脉冲的控制进行工作。
CD4017是5位Johnson计数器具有10个译码输出端，CP、CR、INH输入端。
时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。
INH为低电平时，计数器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。
CR为高电平时，计数器清零。
Johnson计数器，提供了快速操作、2输入译码选通和无毛刺译码输出。
防锁选通，保证了正确的计数顺序。
译码输出一般为低电平，只有在对应时钟周期内保持高电平。
在每10个时钟输入周期CO信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉动时钟。
CD4017提供了16引线多层陶瓷双列直插（D）、熔封陶瓷双列直插（J）、塑料双列直插（P）和陶瓷片状载体（C）4种封装形式。
引出端功能符号：
CO：
进位脉冲输渊CP：
时钟输入端
CR：
清除端INH：
禁止端
Q0-Q9计数脉冲输出端VDD：
正电源
VSS：
地
下图3-3是CD4017B的逻辑原理图和工作波形
图3-3（a）逻辑图
图3-3（b）工作波形
无论IC1③输出脉冲的频率是多少，IC2译码输出端Q0-Q9（图2-21中Q9未使用）即③、②、④、⑦、⑩、①、⑤、⑥、⑨脚随着输入的时钟脉冲一次输出高电平。
如果接如的待测网线无断线且线序正确（按568A或568B的标准接线），就会出现以下情况：
直通网线接法：
则手持端和远程的1-8号线的LED发光二极管就会按顺序导通点亮发光。
交叉接法：
此时，手持端1-8号发光二极管LED1-LED8热然会按顺序点亮，而远程端的发光二极管则按LED12、LED15、LED10、LED13、LED14、LED11、LED16、LED17的排列顺序导通发光。
如果检测时，手持端与远程端的LED发光二极管由某个不亮点的顺序不多，则说明网线有断线或线序排错。
采用同样的方法，也可以检测同轴线电缆的接通情况。
3.2.3电源及指示电路
电源指示电路由LED10、R4组成，无论是否接入网线，直要电路接通电源，LED0就会按IC1③脚输出脉冲的频率进行闪烁。
整机可使用9V的干电池，也可以使用交流变直流的9V稳压电源供电，可根据实际情况确定。
参考文献
[1]阎石.数字电子技术基础.第4版[M].北京:
高等教育出版社,2002.
[2]陈永甫.555集成电路应用800例[M].北京:
电子工业出版社,1994.
[3]吴建华.开关磁阻电机设计与应用[M].北京:
机械工业出版社,2000.
[4]薛梅.基于模糊神经网络的开关磁阻电机自适应控制[D].天津:
天津大学,2005.8.
[5]王晓明,王玲.电动机的DSP控制[M].北京:
北京航空航天大学出版社,2004.
[6]李仁果,李天博.开关磁阻电机数字控制系统的研究和实现[J].计算机仿真,2004〔
[7]陆超，袁静.555时基电路与数字逻辑设计[J].文献资料，2006年14期;
[8]张霰雯.555时基电路的特点及应用[J];内蒙古科技与经济，2001年02期.
[9]何利民.555时基集成电路的一个实际应用[J].鄂州大学学报，2007年5期.
[10]刘之义，曹淑服.555定时器阀值电压自浮动的探讨[J].河北工业科技，2003年06期.
[11]钟海丽.555定时器在控制电路中的应用[J].长沙电力学院学报，2003年02期.
致谢
时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。
离校日期已日趋临近，毕业论文的的完成也随之进入了尾声。
从开始进入课题到论文的顺利完成，一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!
在本次毕业设计过程中，丛芳琦教授对该论文从选题、构思、资料收集到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导，使我对555时基电路有了深刻的认识，使我得以最终完成毕业设计，在此表示衷心感谢。
丛老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度、积极进取的科研精神以及诲人不倦的师者风范是我终生学习的楷模。
同时也要感谢导师组各位老师，他们在本文写作的各个阶段给出了许多宝贵意见。
导师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神将永远激励着我。
在四年的大学生涯里，还得到众多老师的关心支持和帮助，在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意!
在大学四年生活中，不断得到同学的关心与帮助，使我在学习和生活中不断得到友谊的温暖与关怀，最重要的是一种精神上的激励，让我非常感动。
最后，我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加本人论文答辩的各位师长表示感谢。
王曼
2009年5月于长春
升级会员 