数字电子技术项目教程（第2版）课件 项目六 电子门铃电路的制作-555定时器的结构及其功能

2024/12/12项目六、电子门铃电路的制作——555定时器的结构及其功能1．555定时器的电路结构555定时器内部一般由电阻分压器、电压比较器、基本 RS 触发器、放电管 T等四部分组成。2024/12/122024/12/12

（1）电阻分压器电阻分压器由 3 个 5kΩ电阻串联而成（故称 555），将电源电压分为三等份，作用是为比较器 C1、C2 提供参考电‍压。若控制端 CO 悬空或通过电容接地时，则

若控制端 CO 外加控制电压时，则

2024/12/12

（2）电压比较器电压比较器是由两个结构相同的集成运放 C1、C2 构成。C1 用来比较参考电压和高电平触发端电压：当＞时，集成运放 C1 输出 0；当＜时，集成运放 C1 输出 1。C2 用来比较参考电压和低电平触发端电压：当＞时，集成运放 C2 输出为 1；当＜时，集成运放 C2 输出为 0。2024/12/12

（3）基本 RS 触发器由与非门 G1、G2 构成基本 RS 触发器，比较器 C1 的输出作为基本 RS 触发器的置 0 输入端，若 C1 输出为 0，则=0；比较器 C2 的输出作为基本 RS 触发器的置 1 输入端，若 C2 输出为 0，则=1。端是定时器的复位输入端，若=0，则定时器输出端OUT=0。正常工作时应该使端处于高电‍平。2024/12/12

（4）放电管 T晶体管 T 称为放电管，工作于开关状态，其基极受基本 RS 触发器输出端的控制。当=1 时，三极管饱和导通，放电端 D 通过导通的三极管为外电路提供放电的通路；当=0时，三极管截止，放电通路被截‍断。

2．555定时器的功能555定时器的用途很广，只要改变555集成电路的外部附加电路，就可以构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器三种典型应用电路。2024/12/122024/12/12项目、电子门铃电路的制作——555定时器的应用一、555定时器构成施密特触发器及应用

1.电路组成由555定时器构成的施密特触发器如下图(a)所示，将高电平触发端和低电平触发端直接连接，作为信号输入端；外部复位端接直流电源，控制端通过滤波电容接地。2024/12/12（a）电路图（b）输入输出波形图2024/12/122.工作原理

如果在CO端加上控制电压，则可以改变电路的UT+、UT-和ΔU。2024/12/122024/12/12555 定时器构成的施密特触发器的上阈值电压为

，下限阈值电压为

，回差电压

。

如果在CO端加上控制电压，则可以改变电路的

、

和

。

3. 施密特触发器的特点

（1）电平触发。当触发输入信号达到某一特定阈值时，输出电路会发生突变，施密特触发器的状态会从一个稳态翻转到另一个稳‍态。

（2）回差特性。对于正向和负向增长的输入信号，电路有不同的阈值电‍平。

（3）无记忆功能。施密特触发器的稳态要靠外加信号维持，信号撤除会导致电路状态的改‍变。2024/12/124．典型应用（1）波形变换施密特触发器可以将正弦波、三角波等周期性波形变换成边沿很陡的矩形脉冲信号。

（a）正弦波变矩形波（b）三角波变矩形波2024/12/12（a）正弦波变矩形波（b）三角波变矩形波2024/12/12（2）波形整形利用施密特触发器进行整形，将不规则的波形变为规则的矩形波。对施密特触发器的UT+和UT--进行设置，可以得到不同的整形效果。（3）脉冲鉴幅利用施密特触发器，可以将输入信号中幅度大于的脉冲鉴别出来。只有幅度超过上限阈值电压的脉冲，输出端才会出现为“0”的状态。2024/12/122024/12/12施密特触发器的脉冲鉴幅2024/12/12二、555定时器构成单稳态触发器

单稳态触发器有两个状态，一个为稳态“0”，另一个为暂稳态“1”，具有脉冲延时、脉冲定时等典型应用。1

.电路组成由555定时器构成的单稳态触发器如图（a）所示，低电平触发端作为输入信号端，将高电平触发端TH和放电端D相连，并与定时元件R、C相接。外部复位端接直流电源，控制端通过滤波电容接地。输入输出电压波形见图（b）所示。2024/12/12

（a）电路图（b）输入输出波形图2024/12/122．工作原理单稳态触发器有两个状态：一个是稳态，另一个是暂稳‍态暂稳态。当无触发脉冲作用时，单稳态触发器处于稳定状态。当有触发脉冲作用时，能从稳态翻转到暂稳态，暂稳态维持一定时间后，自动返回稳‍态。暂稳态维持时间的长短即输出脉冲的宽度，主要取决于充放电元件R、C。

2024/12/123.单稳态触发器工作特点

（1）两个状态：一个是稳态，另一个是暂稳‍态。

（2）当无触发脉冲作用时，单稳态触发器处于稳定状态。当有触发脉冲作用时，能从稳态翻转到暂稳态，暂稳态维持一定时间后，自动返回稳‍态。

（3）暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无‍关。2024/12/124.典型应用（1）脉冲延时经过单稳态电路的延迟，由于uo的下降沿比输入信号ui的下降沿延迟了tW的时间，因而可以用输出脉冲uo的下降沿去触发其他电路，从而达到脉冲延时的目‍的。2024/12/122024/12/12单稳态电路的脉冲延时电路2024/12/12延时电路原理图（2）脉冲定时单稳态触发器能够产生一定宽度的矩形脉冲，利用这个脉冲去控制某个电路，则可使其仅在时间内工作。2024/12/12单稳态电路的脉冲定时电路2024/12/122024/12/12555 触摸定时开关三、555定时器构成多谐振荡及应用

多谐振荡器是一种自激振荡器，其功能是产生一定频率和一定幅度的矩形波信号。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态“0”和“1”。这两种暂稳态交替变化输出矩形脉冲信号，因此又被称为无稳态电路。

2024/12/121．电路组成

555定时器构成的多谐振荡器如图(a)所示，无外加输入信号，放电端接在两个电阻之间。电容电压波形和输出电压波形如图（b）所示。2024/12/12

（a）电路图

（b）电压波形图35552024/12/122．工作原理电路输出高电平的时间（充电时间）：

电路输出低电平的时间（放电时间）：

振荡周期：T=t1+t2=0.7(R1+2R2)C振荡频率：占空比：脉宽/周期。图(a)电路输出的矩形波的占空比为：2024/12/123.典型应用如图所示为模拟救护车变音警笛声的电路原理图。图中

IC1、IC2 都接成自激多谐振荡的工作方式。其中，IC1 输出的方波信号通过

R5 去控制

IC2 的

5 脚电平。当

IC1 输出高电平时，由

IC2 组成的多谐振荡器电路输出频率较低的一种音频；当

IC1 输出低电平时，由

IC2 组成的多谐振荡器电路输出频率较高的另一种音频。因此

IC2 的振荡频率被

IC1 的输出电压调制为两种音频频率，使喇叭发出“嘀、嘟、嘀、2024/12/12嘟、…”的与救护车鸣笛声相似的变音警笛声，其波形见图

6.13（b）。改变

R2、C1 的参数，可改变“嘀、嘟”声的间隔时间；改变

R4、R3的参数，可改变“嘀、嘟”声的音‍调。2024/12/122024/12/122024/12/12

如图所示为简易催眠器的电路原理图，图中555构成一个极低频振荡器，输出一个个短的脉冲，使扬声器发出类似雨滴的声音。扬声器采用 2 英寸、8 欧姆小型动圈式。雨滴声的速度可以通过 100kΩ电位器来调节到合适的程度。如果在电源端增加一简单的定时开关，则可以在使用者进入梦乡后及时切断电‍源。2024/12/12简易催眠器电路原理图2024/12/12任务6-1

555 定时器构成的施密特触发器功能测试

2024/12/121、任务要求完成由 555 集成电路构成的施密特触发器逻辑功能测‍试。2、测试设备与器件

设备：数字电路实验箱 1 台、直流稳压电源 1 台，信号发生器 1 台，示波器 1 台。器件：555 集成电路 1 块，0.01μF 电容 1 只，连接导线若‍干。

2024/12/122024/12/123. 集成电路外引脚排列图

2024/12/12外引脚排列图构成施密特触发器4、测试内容及步骤（1）按上图接好电路。（2）在输入端加上峰值大于4V，频率500HZ的正弦波，用示波器观察输出波形。

(3)在输入端加上峰值大于4V，频率500HZ的三角波，用示波器观察输出波形。2024/12/12(4)改变输入信号的频率分别为100HZ、1KHZ，用示波器观察输出波形的变化。

输入信号

输出信号

波形

频率

峰值

波形

频率

峰值

500HZ

4V

100HZ

4V

正弦波

1KHZ

4V

500HZ

4V

100HZ

4V

三角波

1KHZ

4V

2024/12/122024/12/12任务6-2

555 定时器构成的单稳态触发器功能测试

1、任务要求完成由 555 集成电路构成的单稳态触发器逻辑功能测‍试。2、测试设备与器件设备：数字电路实验箱 1 台、示波器 1 台。器件：555 集成电路 1 块，2kΩ电阻 1 只，4.7kΩ电位器

2024/12/123、引脚排列图

2024/12/12外引脚排列图555 定时器构成单稳态触发器

4、测试内容及步骤（1）按上图接好电路。（2）将RP旋转到中间位置，输入加负脉冲，用示波器同时观察ui和uc及ui和uo的波形，测出暂稳态的维持时间tw，并与理论计算值比较。测量输出电压值，将结果填入下表中。2024/12/12（3）其他条件不变，将RP分别旋转到两端，观察输出端发光二极管发光时间的长短。RP位置

uo高电平时间低电平时间周期幅值中间逆时针到底顺时针到底2024/12/122024/12/12任务6-3

555 定时器构成的多谐振荡器功能测试

1、任务要求完成 555 集成电路构成多谐振荡器功能，并测试多谐振荡器的功‍能。2. 测试设备与器件设备：数字电路实验箱 1 台、示波器 1 台。器件：555 集成电路 1 块，4.7kΩ电位器 2 只，0.1μF 电容 1 只，0.01μF 电容 1 只，连接导线若‍干。

2024/12/123、引脚排列图