基于555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器的應(yīng)用

1.引言 　　繁華的都市，當夜幕降臨時，五繽紛的彩燈便亮了起來，點亮這個黑暗的世界，給人民生活增添一點情趣，而流水燈是其中的角色之一。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，控制彩燈的電路不斷更新，這里主要介紹由555定時器構(gòu)成的流水燈控制電路。 　　2.555定時器 　　2.1 555定時器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(如圖1所示)： 　　(1)分壓器 　?、?腳懸空時。 　?、?腳外接控制電壓時。 　　(2)電壓比較器 　　電壓比較器C1和C2是兩個結(jié)構(gòu)完全相同的理想運算放大器。比較器有兩個輸入端，分別用1和0表示相應(yīng)輸入端上所加的電壓，用表示比較器的比較結(jié)果(1代表高電平，0代表低電平)。 　　(3)基本RS觸發(fā)器 　　(4)放電三極管 　　V1是一個集電極開路的放電三極管。當時，V1導通;當時，V1截止。 　　2.2 555定時器功能表(如圖2所示)555定時器功能表基本說明了555定時器的功能。 　　2.3 555定時器組成的多諧振蕩器 　　由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖3所示，RA、RB和C是外接定時元件，電路中將高電平觸發(fā)端(6腳)和低電平觸發(fā)端(2腳)并接后接到RB和C的連接處，將放電端(7腳)接到RA、RB的連接處。由于接通電源瞬間，電容C來不及充電，電容器兩端電壓為低電平，小于(1/3)Vcc，故高電平觸發(fā)端與低電平觸發(fā)端均為低電平，輸出為高電平，放電管V1截止。這時，電源經(jīng)RA、RB對電容C充電，使電壓按指數(shù)規(guī)律上升，當上升到(2/3)Vcc時，輸出為低電平，放電管V1導通，把從(1/3)Vcc上升到(2/3)Vcc由于放電管V1導通，電容C通過電阻RB和放電管放電，電路進人第二暫穩(wěn)態(tài)，其維持時間的長短與電容的放電時間有關(guān)，隨著C的放電，下降，當下降到(1/3)Vcc時，輸出為高電平，放電管V1截止，Vcc再次對電容C充電，電路又翻轉(zhuǎn)到第一暫穩(wěn)態(tài)。 　　3.CD4017邏輯功能 　　CD4017芯片是十進制計數(shù)器/時序譯碼器，應(yīng)用極其廣泛。圖4是CD4017的引腳圖排列，采用16腳雙列直插式塑料封裝形式。 　　CD4017的CL端在輸入時鐘脈沖的上升沿計數(shù)，時鐘允許端EN為“0”時，允許時鐘脈沖輸入，為“1”時就禁止時鐘脈沖輸入。 　　在輸入時鐘脈沖的作用下，10個譯碼輸出Y0~Y9依次為高電平。R為復位端，當R=1時，計數(shù)器清零，Y0為“1”，其余Y1~Y9均為“0”。CO為進位輸出端，CD4017記滿10個數(shù)后，CO端輸出一個正的進位脈沖。 　　4.電路實現(xiàn) 　　4.1 流水燈電路原理圖(如圖5所示)： 　　4.2 流水燈電路原理 　　該電路由時基集成電路NE555構(gòu)成的多諧振蕩器和CD4017十進制計數(shù)/譯碼電路組成。電源接通后，經(jīng)R1、R2給電容C1充電，使逐漸升高，當時，3腳(Q端)輸出為高電平。當上升到超過時，3腳輸出仍為高電平。當繼續(xù)上升到略超過時，RS觸發(fā)器狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，3腳輸出為低電平，同時C1經(jīng)R2及7腳內(nèi)導通的放電管VT到地放電，迅速下降。當下降到略低于時，觸發(fā)器狀態(tài)又翻轉(zhuǎn)，3腳輸出變?yōu)楦唠娖?。同時，7腳內(nèi)導通的放電管VT截止，電容C1再次進行充電，其電位再次上升，一直循環(huán)下去。根據(jù)，可以看出，通過改變電位器R2的電阻值的大小，即可以改變振蕩器的振蕩周期，從而改變3腳輸出高低電平的轉(zhuǎn)換時間，進而改變流水燈的速度。 　　對于CD4017，其14腳接收來自555定時器3腳的輸出脈沖。當555定時器的3腳的輸出電平狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)時，14腳接收到高低電平的變化，觸發(fā)十個輸出引腳交替輸出高電平，點亮相應(yīng)引腳的LED燈。隨著時間的進行，十個LED燈相繼被點亮，形成流水燈。 　　5.結(jié)論 　　555定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的集成器件，通過外圍元件的簡單組合，可以組成許多基本實用的電路，最基本且應(yīng)用最多的有單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，施密特觸發(fā)器，多諧振蕩器三種。以這些基本電路為基礎(chǔ)，又可以和其他組合形成各種各樣實用的電子電路，實現(xiàn)各種各樣的功能，如定時器、分頻器、脈沖信號發(fā)生器、玩具游戲機電路、音響告警電路、自動控制電路、電源交換電路、頻率變換電路元件參數(shù)和電路檢測電路等。相信在不久的將來，555定時器將應(yīng)用在更多領(lǐng)域，為我們的生活增加更多新鮮的元素，并使我們的生活更加豐富多彩。