毕业设计555构成的多用途定时控制器电路的设计.docx

1、毕业设计555构成的多用途定时控制器电路的设计555构成的多用途定时控制器电路的设计摘要：设计一个由555构成的实用定时控制电路，这种定时控制器具有简单、性能稳定、调整方便等特点。设用于电饭煲的定时开启、关闭和保温，电风扇或其他用电器的定时开启和循环间歇通电等，也可用于替代已损坏的电冰箱温控器，控制冰箱电源的通断循环过程。关键词：555定时器；触发信号；延时时间；继电器；晶闸管Abstract:555 constituted by the design of a practical timing control circuit, the timing controller circuit wi

2、th a simple,stable performance, easy adjustment.From time to time appropriate to a rice cooker on, off and heat,electrict fans or other appliances used to open the regular cycle of intermittent electricity and so on,can also be used to replace damaged thermostat of the refrigerator to control the re

3、frigerators power-off cycle.Keywords:555 Timer;Trigger signals;Delay timer;Relay;Thyristor前言20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有利地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。时间对于人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间，忘记了要做的事情。在日常生活和工作中，我们常常用到定时控制器，如电饭煲的定时开启、关闭和保温，电风扇或其他用电器的定时开启和循环间歇通电

4、等。早期常用的一些时间控制单元都是使用模拟电路设计制作的，其定时准确性和重复精度都不是很理想，现在基本都是基于数字技术的新一代产品，随着555定时器的性能价格比的不断提高，新一代产品的应用也越来越广泛，可以用于家电控制，甚至可以用于儿童玩具。它具有电路简单、性能稳定、调整方便等特点。随着电子技术的飞速发展，家用电器和办公电子设备逐渐增多，不同的设备都有自己的控制器，使用起来很不方便。根据这种实际情况，设计了555构成的多用途定时系统，可以利用一个控制器对多路电器进行控制。这种具有人们所需要的智能化特性的产品减轻了人的劳动，扩大了数字化的范围，为家庭数字化提供了可能。本设计以555定时器为核心，

5、与电源电路、控制电路、驱动电路等共同组成的一个多用途的定时控制器。本文对多用途的定时控制器组成、结构和工作原理作了详细的介绍，并给出了各个组成部分的原理电路图，并对它们作了具体的介绍。第一章 设计方案1.1设计要求设计一个555构成的多用途定时控制器电路，具体要求如下：1. 可设定定时启动的时间，按照设定好的时间，自动循环地工作下去；2. 设计的电路尽量用最简单的元器件来实现所要求的功能，要具有一定的实际应用价值；3. 可以自动控制电路的整个工作过程；4. 定时时间范围可以选择；5. 接通电源，指示灯亮；定时开始，指示灯亮。12设计目的 本课题是设计一个555构成的多用途定时控制器电路，通过本

6、设计了解掌握定时控制器电路的工作原理，进而研究电子产品设计的技术方法。通过对555构成的多用途定时控制器电路的设计、安装于调试，熟练掌握各种电子仪器、仪表的正确使用方法，熟悉掌握数字逻辑电路原理及各类型数字单元电路的工作原理、电路形式、调试方法等方面知识；同时，通过对系统设计结果的理论分析，加强理论联系实际的工作能力，对加强数字逻辑电路原理与技术方法的掌握，得到全面的、系统的训练，为今后从事本专业工作奠定坚实的基础。第二章 设计方案2.1元器件介绍2.1.1 555定时器的原理555定时器是一种集模拟、数字于一体的中规模集成电路，其应用极为广泛。它不仅用于信号的产生和变换，还常用于控制和检测电

7、路中。定时器有双极性和CMOS两种类型的产品，它们的结构和工作原理基本相同，没有本质的区别。一般来说，双极型定时器的驱动能力较强，电源电压范围为5至16V，最大负载电流可达200mA,而CMOS定时器的电源电压范围为3至18V，最大负载电流在4mA,以下，它具有功耗低、输入阻抗高等优点。1. 电路结构图 2-1 555定时器电路结构555定时器的内部电路由分压器、电压比较器C1和C2、简单SR锁存器、放电三极管T以及缓冲器G4组成，其内部结构如图2-1所示。3个5K的电阻串联成分压器，为比较器C1、C2提供参考电压。当控制电压端5悬空时(可以对地接上0.01F左右的电容)，比较器C1和C2的基

8、准电压分别为2/3VCC和1/3VCC。VI1是比较器C1的信号输入端，称为阈值输入端；VI2是比较器C2的信号输入端，称为触发输入端。如果控制端5外接电压Vco和1/2Vco.比较器C1和C2的输出控制SR锁存器和放电三极管T的状态。放电三极管T为外接电路提供放电通路，在使用定时器时，该三极管的集电极（7脚）一般要外接上拉电阻。RD为直接复位输入端，当RD为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输入端VO即为低电平。当VI12/3Vcc, VI21/3Vcc,比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，简单SR锁存器Q端置0，放电三极管T导通，输出Vo为低电平。当VI12/3Vcc, VI21

9、/3Vcc,比较器C1输出高电平，比较器C2输出低电平，简单SR锁存器Q端置1，放电三极管T截止，输出Vo为高电平。当VI11/3Vcc,简单SR锁存器R=1,S=1，锁存器状态不变，电路保持原状态不变。2.引脚排列 图 2-2 555外部引脚排列图由图2-2 可以看出，555外部引脚排列为1为接地，2为触发端，3为输出端，4为复位端，5为控制端，6阀值端，7为放电端，8电源端。3. 电路功能表2-1 555定时器功能表输入输出阀值输入(VI1)触发输入（VI2）复位端R0输出V0放电管TXX00导通2/3VCC1/3VCC11截止2/3VCC1/3VCC10导通2/3VCC1/3VCC1不变

10、不变2.1.2 电子闹钟 闹钟既能指示时间，又能按人们预定的时刻发出响铃信号或其他信号。闹钟的机芯结构主要有机械式和石英电子式两大类，其他如晶体管摆轮游丝式、音叉式等类型已很少用。日用机械闹钟的走时日误差一般在120秒/日以内，石英电子闹钟的走时日误差一般在0.2秒/日以内。本设计中所用到的是电子闹钟，下面介绍了石英电子闹钟的内部结构及原理。石英电子闹钟的机芯结构包括走时和闹时两大系统。1走时系统：指针式石英电子闹钟的走时系统包括石英谐振器、CMOS集成电路(分频和驱动)、步进电机（将电能转换为机械能）、计数和传动机构、指针结构等部件；数字式石英电子闹钟的走时系统包括石英谐振器、CMOS集成电

11、路（分频、计算和驱动）、液晶显示屏或发光二极管、导电橡胶等部件；此外，指针式和数字式都包括电池、微调电容、夹板和线路板等部件。2闹时系统有两种：一种是以集成电路或晶体管开关电路（分立元件）输出信号，驱动扬声器或其他声响装置；另一种是直接利用电磁原理，通过线圈的通、断电流，吸动打锤敲击闹铃，或吸动其他声响装置。石英电子闹钟用石英晶体产生基本振荡，通过步进电机驱动齿轮组带动指针组。2.1.3 三极管的开关作用图 2-3 NPN 三极管共射级电路图2-4共射级电路输出特性曲线 图2-3 所示是NPN三极管的共射级电路。图2-4所示是它的特性曲线图，图中有3种工作区域：截止区（Cutoff Regio

12、n）、线性区（Active Region）、饱和区（Saturation Region）。三极管是以B级电流IB作为输入，操纵整个三极管的工作状态。若三极管是在截止区，IB趋近于0，C极与E极间约为断路状态，IC=0,VCE=VCC。若三极管是在线性区，B-E接面为顺向偏压，B-C面为逆向偏压，IB值适中（VBE=0.7V）,IC=hFEIB成比例放大，Vce=Vcc-RcIc=Vcc-RchFEIB可被IB操控。若三极管在饱和区，IB很大，VBE=0.8V, VCE=0.2V,VBC=0.6V,B-C与B-E两接面均为正向偏压，C-E间等同于一个带有0.2V电位落差的通路，可得IC=(VCC

13、-0.2)/RC,IC与IB无关了，因此时的IB大过线性放大区的IB，IChFEIB是必然的。三极管在截止状态时C-E间如同断路，在饱和态时C-E间如同通路（带有0.2V电位降），因此可以作为开关。控制此开关的是IB，也可以用VBB作为控制的输入讯号。图2-5、2-6分别显示三极管开关的通路、断路状态及其对应的等效电路。图 2-5 截止状态如同断路 图 2-6 饱和状态如同通路 2.1.4 单向晶闸管单向晶闸管的结构和电路符号如图2-7所示，它是具有PNPN四层半导体结构的开关元件，它有三个PN结和阳级A、阴极K，门级（控制极）G三个电极。 a) b)图2-7 单向晶闸管的结构和电路符号a)

14、单向晶闸管的结构图 b) 电路符号1. 单向晶闸管的工作特性单向晶闸管具有可控的单向导电性。如图 2-8所示的电路中，只有图2-8a所示的晶闸管正向导通，灯泡点亮，另两种接法，晶闸管都不导通。（1） 正向导通特性如图2-8a所示，晶闸管加上正向电压时，阳极A与阴极K之间呈现低阻导通状态，A-K间压降约为1V，电压大部分都加在了小灯泡上面，所以灯泡亮。实验证明，晶闸管的正向导通电压随控制级电流的增大而迅速降低，当控制级有足够大的电流，晶闸管会在较低的正向阳极电压下导通。 a) 正向导通 b) 正向阻断 c) 反向阻断图2-8单向晶闸管的工作特性（2） 正向阻断特性当门级无触发电压时，晶闸管虽有正

15、向阳极电压，但不能导通，A-K之间阻值很大，相当于开关断开，灯泡不亮，这时的晶闸管处于正向阻断状态，如图2-8b所示。（3） 反向阻断特性当晶闸管两端加反向电压时，即使控制级有触发电压，晶闸管也不会导通，灯泡不亮，晶闸管处于反向阻断状态，如图2-8c所示。综上所述，晶闸管的导通和阻断相当于开关的闭合和断开，只是它的开、合是有条件的，所以可以用它构成各种控制电路的开关电路。2. 单向晶闸管的通、断转化条件通过前面的分析我们知道，晶闸管的通、断工作状态是随着阳极电压、电流和控制级电流等条件相互转化的，具体见表2-2从断到通条件维持导通条件从通到断条件1）阳极电位高与阴极电位2)控制级具有足够的正向电压和电流 1）阳极电位比阴极电位高 2）阳极电流大于维持电流 1）阳极电流小于维持电流 2）阳极电位比阴极电位低以上两种条件应同时具备以上两种条件应同时具备具备以上两种条件的其中一个从表2-2中可知，单向晶闸管一旦导通，其控制级就失去了控制作用，即无触发电压，只要阳极A比阴极K电位高，阳极电流大于维持电流，晶闸管仍将维持导通状态。只有在阳极电流降到维持电流以下或阳