《數(shù)字電子電路》課程設計簡易數(shù)顯電子鐘設計

1、 1西華大學課程設計說明書摘要：摘要：簡易數(shù)顯電子鐘主要有三部分構(gòu)成：函數(shù)信號發(fā)生器 計時電路 整點報時。晶振提供一個頻率穩(wěn)定準確的 32768hz 的信號，經(jīng)過分頻器分頻的到 1hz 穩(wěn)定準確的函數(shù)信號，做為計數(shù)器的脈沖信號，六個計數(shù)器串行連接，分別采用十進制和六進制計數(shù)（時十位為三進制計數(shù)） ，通過 7448 譯碼器和顯示器顯現(xiàn)出來，計數(shù)周期為 24 小時。當分鐘兩位同時為零時通過單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)和 0.5hz 函數(shù)信號共同作用多諧振蕩，通過控制單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)時間來控制多諧震蕩時間，從而控制響鈴時間。關鍵字關鍵字：晶體振蕩器、分頻器、譯碼顯示abstract：the simple number re

2、veals the electron clock mainly to have three parts of constitutions:the function signal generating device timing circuit integral point reports time. the crystal oscillator provides frequency stable accurate 32768hz the signal. after frequency divider frequency division to 1hz stable accurate funct

3、ion signal,does for the counter pulse signal. six counter serial connections,uses the decimal base and the senary counting separately (when ten for ternary notation counting). comes out through 7448 decoders and the monitor appearances,the counting cycle is 24 hours. when at the same time minute two

4、 affects the multi-harmonic vibrations together for the zero hour through monostable triggering and the 0.5hz function signal, through controls the monostable triggering time to control the multi-harmony shake time,thus control bell time.keywords: crystal oscillator、 the frequency divider、decoding d

5、isplay 2西華大學課程設計說明書目目 錄錄一.前言 3二.慨述與基本組成 5三.單元模塊設計1.電源信號 52.信號發(fā)生器 71）晶體振蕩電路 82）分頻電路 93.計數(shù)器 101）分.秒計數(shù)器 112）時計數(shù)器 124.譯碼顯示電路 135.自動報時電路 16四.主要元器件介紹 181.cd4060 182.555 183.74ls161 24五、系統(tǒng)功能、指標參數(shù) 25六、設計總結(jié) 26附 錄 27 3西華大學課程設計說明書前言：前言：電子技術基礎課程設計是在“電子技術基礎”課程之后，集中安排的重要實踐性教學環(huán)節(jié)。學生運用所學的知識，動腦又動手，在教師指導下，結(jié)合某一專題獨立地開展電

6、子電路的設計與實驗，培養(yǎng)和提高分析、解決實際電路問題的能力。它是高等學校電子工程類專業(yè)的學生必須進行的一種綜合性訓練。課程設計的任務一般是讓學生設計、組裝并調(diào)試一個簡單的電子電路裝置。需要學生綜合運用“電子技術基礎”課程的知識，通過調(diào)查研究、查閱資料、方案論證與選定；設計和選取電路及元器件；組裝和調(diào)試電路，測試指標及分析討論，完成設計任務。課程設計不能停留在理論設計和書面答案上，需要運用實驗檢測手段，使理論設計逐步完善，做出達到指標要求的實際電路。通過這種綜合訓練，學生可以掌握電路設計的基本方法，提高動手組織實驗的基本技能，培養(yǎng)分析解決電路問題的實際本領，為以后畢業(yè)設計和從事電子電路實際工作打

7、下基礎。課程設計主要是圍繞一門課程的內(nèi)容所做的綜合練習。題目出自實際電路，一般沒有固定的答案。但由于電路比較簡單、定型，又不是真實的生產(chǎn)、科研任務，所以學生基本上能有章可循，完成起來并不困難。這里的著眼點是讓學生從理論學習的軌道上逐步引向?qū)嶋H方面來，把過去熟悉的定性分析、定量計算逐步和工程估算、實驗調(diào)整等手段結(jié)合起來，掌握工程設計的步驟和方法，了解科學實驗的程序和實施方法。數(shù)字鐘設計過程中,更進一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。在連接六進制,十進制,六十進制的進位及十二進制的接法中,要求熟悉邏輯電路及其芯片各引腳的功能,那么在電路出錯時便能準確地找出錯誤所在并及

8、時糾正了。在設計電路中,往往是先仿真后連接實物圖,但有時候仿真和電路連接并不是完全一致的, 數(shù)字鐘設計重在于仿真和接線,雖然能把電路圖接出來,并能正常顯示,但對于電路本身的原理并不是十分熟悉.總的來說,通過這次的設計實驗更進一步地增強了實驗的動手能力。 4西華大學課程設計說明書簡易數(shù)顯電子鐘簡易數(shù)顯電子鐘設計任務與要求：1 設計一個數(shù)顯電子鐘,時間由 6 個數(shù)碼管和 4 個發(fā)光二極管進行顯示,顯示方式為:hh:mm:ss:2 顯示時間為 24 小時制.(注意:小時的十位具有 0,1,2,三種狀態(tài),個位有十進制和四進制兩種).3 要求走時精度在 24 小時內(nèi)誤差不超過 30 秒.4 整點報時:在

9、整點的時候發(fā)出 10 次聲響,每次持續(xù) 1 秒,間隔 1 秒;聲音頻率自由選擇.5 設計所需支流電源 5西華大學課程設計說明書數(shù)字鐘設計一一慨述與基本組成慨述與基本組成：數(shù)字鐘是一個將時、分、秒顯示給人的視覺器官的計時裝置。它的計時周期為 24 小時，顯示滿刻度為 23 時 59 分 59 秒，另外還有報時功能。所以，數(shù)字鐘主要由脈沖源、計數(shù)器、譯碼器、數(shù)碼管和整點報時電路組成。如圖一所示:譯碼驅(qū)動譯碼驅(qū)動譯碼驅(qū)動譯碼驅(qū)動譯碼驅(qū)動譯碼驅(qū)動 時十位 計數(shù) 時十位 計數(shù) 時十位 計數(shù) 時十位 計數(shù) 時十位 計數(shù) 時十位 計數(shù) 晶體振蕩 電路 分頻器 電路整點報時 電路 分頻器 電路 分頻器 電路3

10、2768hz2hz1hz0.5hz圖一1.1. 電源信號：電源信號：+5v+5v 電源電源將 220v 的電壓變成 lm309 可用的電壓，電源變壓器是將交流電網(wǎng)220v 的電壓所需要的電壓值，然后通過整流電路將交流電壓變成脈動的直流電壓。由于此脈動的直流電壓還含有較大的紋波，必須通過濾波電路加以濾除，從而得到平滑的支流電壓。但這樣的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動（一 6西華大學課程設計說明書般有 10%左右的波動） 、負載和溫度的變化而變化。因而在整流、濾波電路之后，還需要接穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當電網(wǎng)電壓波動、負載和溫度變化時，維持輸出直流電壓穩(wěn)定。方框圖如下。通過 309 之后在由電阻分壓就可

11、以向 cc7107 輸入有效的電壓值。最后再由 cc7107 向 led 輸入電壓，最后由 led 顯示出其電壓值。而 cc7107 的供電部分，是通過使用 7805 和 7905 分別向它的 35 和 26 引腳輸入+5v 和-5v 的電壓使其工作。 對 cc7107 的輸入是選用兩個運放，一個是反比例縮小 100 倍的，另一個是 1:1 的反比例運放。但是考慮到設計的簡略性和可使用性，所以改有了電阻分流。這樣就不用再設計一個向運放提供+12v 和-12v 的電壓。電阻分流使得設計變得簡單而且也節(jié)約了設計的成本，使得可行性提高。橋式整流電路：電路如圖所示，圖中最做邊為壓器，它的作用是將交流電

12、網(wǎng)電壓 v1 變成整流電路要求的交流電壓： rl 是要求直流供電的負載電阻，四只整流二極管 d1d4 接成的電橋形式，故有橋式整流電路之稱。 7西華大學課程設計說明書2.2.信號發(fā)生器：信號發(fā)生器：1hz 脈沖信號脈沖信號為了產(chǎn)生精確的秒信號，必須有信號發(fā)生器即振蕩器。從數(shù)字電路課中可知，振蕩器的頻率和穩(wěn)定度越高，形成的鈔信號就越準確。為了簡便可行，用電子表的石英晶體構(gòu)成頻率為 32768hz（215）的振蕩器，然后經(jīng)過 15 次二分頻就可以得到秒信號。采用 14 位二進制串行分頻器 cd4060，接石英晶體 jn 即可直接實現(xiàn)振蕩與分頻功能。因其輸出是 2hz 的信號，需再接一個二分頻器就可

13、以得秒信號，見圖二 ：1hz 脈沖信號 8西華大學課程設計說明書圖二）晶體振蕩器電路晶體振蕩器是構(gòu)成數(shù)字式時鐘的核心，它保證了時鐘的走時準確及穩(wěn)定。圖中所示電路通過非門構(gòu)成的輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩電路，這個電路中內(nèi)部結(jié)構(gòu)為非門與與外部的晶體、電容和電阻構(gòu)成晶體振蕩器電路，另一個非門實現(xiàn)整形功能，將振蕩器輸出的近似于正弦波的波形轉(zhuǎn)換為較理想的方波。輸出反饋電阻為非門提供偏置，使電路工作于放大區(qū)域，即非門的功能近似于一個高增益的反相放大器。電容、與晶體構(gòu)成一個諧振型網(wǎng)絡，完成對振蕩頻率的控制功能，同時提供了一個度相移，從而和非門構(gòu)成一個正反饋網(wǎng)絡，實現(xiàn)了振蕩器的功能。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定

14、性及準確性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準確。晶體 xtal 的頻率選為 32768hz。該元件專為數(shù)字鐘電路而設計，其頻率較低，有利于減少分頻器級數(shù)。從有關手冊中，可查得 c1、c2均為 30pf。當要求頻率準確度和穩(wěn)定度更高時，還可接入校正電容并采取溫度補償措施。由于 cmos 電路的輸入阻抗極高，因此反饋電阻 r1可選為 10m。較高的反饋電阻有利于提高振蕩頻率的穩(wěn)定性。非門電路可選 74hc00。 9西華大學課程設計說明書 coms 晶體振蕩器）分頻器電路通常，數(shù)字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高，為了得到z 的秒信號輸入，需要對振蕩器的輸出信號進行分頻。通常實現(xiàn)分頻器的電路是計數(shù)器電路，一般

15、采用多級進制計數(shù)器來實現(xiàn)。例如，將z 的振蕩信號分頻為z 的分頻倍數(shù)為（），即實現(xiàn)該分頻功能的計數(shù)器相當于極進制計數(shù)器。常用的進制計數(shù)器有等。本實驗中采用 cd4060 來構(gòu)成分頻電路。cd4060 在數(shù)字集成電路中可實現(xiàn)的分頻次數(shù)最高，而且 cd4060 還包含振蕩電路所需的非門，使用更為方便。計數(shù)為級進制計數(shù)器，可以將z的信號分頻為z，其內(nèi)部框圖如圖 3-3 所示，從圖中可以看出，的時鐘輸入端兩個串接的非門，因此可以直接實現(xiàn)振蕩和分頻的功能。 10西華大學課程設計說明書3計數(shù)器計數(shù)器: 有了標準秒信號后，就可以根據(jù) 60 秒為 1 分、60 分為 1 小時、24 小時為 1天的計數(shù)周期。將

16、這些計數(shù)器適當連接，就可以形成時、分、秒的計數(shù)，從而實現(xiàn)計時功能。若計數(shù)器從 0 時、0 分、0 秒開始計數(shù)，那么任何時刻計數(shù)器里的數(shù)就表示該時刻的時間。在此數(shù)字鐘，用同步十進制加法計數(shù)器 74161 來分別組成時、分、秒計數(shù)器。1）分、秒計數(shù)器： 分、秒計數(shù)器都是由兩個同步十進制加法計數(shù)器級聯(lián)而成，其中個位連接成 10 進制加法計數(shù)器，十位連接成 6 進制加法計數(shù)器，再通過由振蕩器產(chǎn)生的標準秒信號作用來實現(xiàn) 60 進制計數(shù)功能。此數(shù)字鐘的分、秒計數(shù)器的組成。如圖三所示。 11西華大學課程設計說明書 圖三 該電路的工作原理如下： 以秒計數(shù)器為例來講述兩個計數(shù)器的工作原理。如圖四，用同步十進制加

17、法計數(shù)器 74161、b 級聯(lián)組成了 60 進制加法計數(shù)器。計數(shù)器 a 組成了 10 進制加法計數(shù)器，其起始狀態(tài)為 qa4qa3qa2qa1=0000(秒個位)，qb4qb3qb2qb1=0000(秒十位)。當標準秒信號上升沿到達時，計數(shù)器 a 開始計數(shù)，從 0000 至 1001，即從 0 至 9，當?shù)竭_狀態(tài) 1001，即 9 的時候，計數(shù)器 a 的進位端(rcoa) 產(chǎn)生了為高電平的進位信號(該進位端直接與秒十位計數(shù)器 b 的時鐘脈沖端(clkb)相連)，進位信號進入秒十位的時鐘脈沖端作為計數(shù)器 b 的時鐘脈沖信號，使秒十位開始計數(shù)。重復以上計數(shù)器 a 的工作過程，當計數(shù)器 b到達過渡狀態(tài)

18、 0110 時，在 qb3端及 qb2端分別產(chǎn)生了為高電平信號，因為計數(shù)器 b 是采取異步復位反饋法連接成 60 進制加法計數(shù)器，所以該信號通過與非門 1 形成低電平的復位信號并反饋到計數(shù)器 b 的復位端(clrb)，使整個秒計數(shù)器全部回復起始狀態(tài)，秒計數(shù)器重新計數(shù)。同時，因為該復位端又與整個分計信號輸出端 脈沖信號輸入端 12西華大學課程設計說明書數(shù)器的時鐘脈沖端(clkc及 clkd)直接相連，所以該復位信號也作為分計數(shù)器的時鐘脈沖信號，使分計數(shù)器也進行計數(shù)。分計數(shù)器的工作原理與秒計數(shù)器基本相同，其區(qū)別在于: 分計數(shù)器的時鐘脈沖信號為秒十位的與非門 1 產(chǎn)生的復位信號;以及分十位產(chǎn)生的復位

19、信號作為時計數(shù)器的時鐘脈沖信號。2）時計數(shù)器：）時計數(shù)器：時計數(shù)器也是由兩個同步十進制加法計數(shù)器采用異步復位反饋法級聯(lián)而成，但其時鐘脈沖信號是來自分十位的復位信號；而該計數(shù)器的復位信號是采樣自時個位的 qe3端以及時十位的 qf2端。此數(shù)字鐘的時計數(shù)器的組成如圖四所示。圖四該電路的工作原理如下：脈沖信號 13西華大學課程設計說明書時計數(shù)器的起始狀態(tài)為 qe4qe3qe2qe1=0000(時個位)，qf4qf3qf2qf1=0000(時十位)。當分十位復位信號的上升沿到達時，計數(shù)器 e 開始計數(shù)，從 0000 至 1001，即從 0 至 9，當?shù)竭_過渡狀態(tài) 1001，即 9 的時候，計數(shù)器 e

20、的進位端(rcoe) 產(chǎn)生了為高電平的進位信號,該信號另使能端(entf)為高電平，計數(shù)器 f 開始計數(shù)。重復以上計數(shù)器 e 的工作過程，當計數(shù)器 e 到達狀態(tài) 0100，計數(shù)器 f 到達狀態(tài) 0010 時，在 qe3端和 qf2端分別產(chǎn)生了高電平信號，因為整個時計數(shù)器是采用異步復位反饋法級聯(lián)而成，所以該信號通過與非門形成低電平的復位信號并反饋到計數(shù)器 e 和計數(shù)器 f 的復位端(clre及clrf)。使整個時計數(shù)器全部回復起始狀態(tài)，時計數(shù)器重新計數(shù)。4、譯碼顯示電路、譯碼顯示電路 當數(shù)字鐘的計數(shù)器在標準秒信號的作用下，按 60 秒為 1 分、60 分為1 小時、24 小時為 1 天的計數(shù)規(guī)律

21、計數(shù)時，就應將其狀態(tài)顯示成清晰的數(shù)字符號，這就需要將計數(shù)器的狀態(tài)進行譯碼并將其顯示出來。在此數(shù)字鐘，用七段字型譯碼器 7448 和七段字型數(shù)碼顯示器組成譯碼顯示電路。該電路的工作原理如下：計數(shù)器實現(xiàn)了對時間的累計以 8421bcd 碼形式輸出，選用顯示譯碼電路將計數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流，本設計選用的是 7448 作為顯示譯碼電路，選用 led 數(shù)碼管作為顯示單元電路。另外有 4 個發(fā)光二極管組成 4 個點。右邊兩個相當于時鐘的秒針，它在 1 秒內(nèi)亮 0.5 秒、熄 0.5 秒，在電路中接一個三極管以實現(xiàn)這一過程。因為七段字型譯碼器 7448 的輸出為高電平

22、，所以七段字型數(shù)碼顯示器內(nèi)的發(fā)光二極管采用共陰極接法。8421bcd 碼由 7448 的代碼輸入端 q4q1(da)輸入， 14西華大學課程設計說明書通過 7448 進行譯碼，譯碼后的信號在 7448 的譯碼輸出端(oaog)輸出，用該信號來控制七段字型數(shù)碼顯示器內(nèi)部的發(fā)光二極管的導通和截止，從而就能清晰地顯示出譯碼的結(jié)果。 極管的正向工作電壓一般為 1.53v，譯碼器的輸出推動信號需要幾毫安至十幾毫安，為防止發(fā)光二極管因過流而損壞，所以在譯碼器和數(shù)碼顯示器間接入排電阻，從而保護了數(shù)碼顯示器內(nèi)的發(fā)光二極管。led 顯示與單片機接口顯示與單片機接口常用的 led 顯示器有 7 段（或 8 段，8

23、 段比 7 段多了一個小數(shù)點“dp”段。這種顯示器有共陽極和共陰極兩種。該設計中選用的是共陰極。如圖。共陰極led 顯示器的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常該共陰極接地。當某個發(fā)光二級管的陽極為高電平時，發(fā)光二級管點亮，相應的段被顯示。abcdefgdpledabcdefgdp共陰 led 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外型使用 led 顯示器時，為了顯示數(shù)字或符號，要為 led 顯示器提供代碼，因為這些代碼是通過段的亮與滅來顯示不同字型的，因此稱之為段碼。7 段發(fā)光二極管，再加上一個小數(shù)點位，共計 8 段。因此提供給 led 顯示器的段碼正好一個字節(jié)。各段字節(jié)中各位的對應關系如表：表中、led 各段字節(jié)中各位

24、的對應關系 15西華大學課程設計說明書顯示數(shù)dpgfedcba段碼0001111113fh10000011006h2010110115bh3010011114fh40110011066h5011011016dh6011111017dh70000011107h8011111117fh9011011116fh由于單片機 i/o 的電氣特性決定了單片機的端口的驅(qū)動能力有限，一般的，單片機的端口只是驅(qū)動 ttl 電平，不提供或者提供很小的驅(qū)動電流，所以在帶負載時，單片機應當在 i/o 口上加上驅(qū)動芯片。該設計中使用 uln2803 驅(qū)動芯片。發(fā)光二極管工作電流在10ma左右，而一般i/o接口不能提供這

25、么大的電流需要使用驅(qū)動電路，常用的有uln2003a，7段驅(qū)動，uln2803 8段驅(qū)動。led 與單片機的接線如圖五所示。 16西華大學課程設計說明書abcdefgdpled2led+abcdefgdpled3led+abcdefgdpled4led+abcdefgdpled5led+a7b1c2d6lt3bi/rbo4rbi5a13b12c11d10e9f15g14u27448a7b1c2d6lt3bi/rbo4rbi5a13b12c11d10e9f15g14u37448a7b1c2d6lt3bi/rbo4rbi5a13b12c11d10e9f15g14u47448a7b1c2d6lt3b

26、i/rbo4rbi5a13b12c11d10e9f15g14u57448d3led1d1led1d2led2d4led2t213005+5+5+5+5+5+5r11kr11k1hzq0q1q2q3q0q1q2q3q0q1q2q3q0q1q2q3圖 五 55自動報時電路自動報時電路 (1)(1)音響電路音響電路 音頻振蕩器音頻振蕩器音頻振蕩信號 v 可為正弦波或矩形撥，一般 201000hz（柔和的音頻范圍），可選用多種方案實現(xiàn)，如 rc 環(huán)行振蕩器 自激對稱多諧振蕩器 555 集成定時器構(gòu)成的振蕩器等。音響控制電路 用 ttl 功率門或集電極開路門（oc 門）可以直接驅(qū)動小功率喇叭發(fā)聲，如 1

27、7西華大學課程設計說明書圖四。若 vk 是周期 1s 的矩形波，則會產(chǎn)生響一下停一下，響停共一秒的聲音。q 是報時控制信號。（2 2）自動報時原理圖：）自動報時原理圖：報時信號1hz 脈沖信號 18西華大學課程設計說明書其中第一個 555 定時器為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,脈寬為 20 秒，將其與分頻后輸出的 0.5hz 信號經(jīng) coms 與非門與非后再輸入第二個 555 定時器（多諧振蕩器）的第 4 腳，使揚聲器能夠發(fā)出聲響。并且其脈寬為 t=tp+th=2 秒，其中 tph 為響 1 秒的時間，thl 為間隔 1 秒的時間。即實現(xiàn)整點時發(fā)出 10 次聲響,每次持續(xù) 1 秒,間隔 1 秒的功能。66 主

28、要元器件介紹主要元器件介紹1.1. cd4060cd4060 cin11cout9cout10rst12q47q55q64q76q814q913q1015q121q132q143vdd16vss8ic1cd4060 圖 13. cd4060 的引腳圖 2.2. 555555 定時器定時器 555 定時器的電路結(jié)構(gòu) 19西華大學課程設計說明書555 定時器是一個多用途的模擬-數(shù)字混合集成電路。555 定時器的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖 5-1 所示。 由圖 5-1 可見，555 定時器內(nèi)部電路由電壓比較器 c1和 c2，rs 觸發(fā)器和集電極開路的三極管 t 三部分組成。555 定時器有兩個輸入端，一個輸出

29、端，共 8 個引腳。器件的第 6 腳接電壓比較器 c1的反相輸入端，稱為閾值端，用符號 th 來標注；第 2 腳接電壓比較器 c2的同相輸入端，稱為觸發(fā)端，用符號 來標注；第 5 腳是控制電壓輸入端，用符號 vco來標注；第 4 腳是 rs 觸發(fā)器的復位端；第 3 腳是信號輸出端，第 1 腳是接地端，第 8 腳是電源電壓輸入端。由圖 5-1 可見，當?shù)?5 腳懸空時，第 8 腳所接的電源電壓 vcc 經(jīng)三個 5k的電阻 r 分壓，電壓比較器 c1同相輸入端的電壓為 ，該電壓是電壓比較器 c1的參考電壓；電壓比較器 c2反相輸入端的電壓為 ，該電壓是電壓比較器 c2的參考電壓。 20西華大學課程

30、設計說明書555 定時器的工作原理是：當輸入電壓 時，電壓比較器 c1反相輸入端的輸入電壓小于參考電壓，相當于在電壓比較器 c1的反相輸入端輸入一個負極性的信號，電壓比較器 c1的輸出電壓為正極性的信號，即高電平信號“1”；電壓比較器 c2同相輸入端的輸入電壓小于參考電壓，相當于在電壓比較器 c2的同相輸入端輸入一個負極性的信號，電壓比較器 c2的輸出電壓為負極性信號，即低電平信號“0”；rs 觸發(fā)器被置位，輸出電壓 u0等于 1。當輸入電壓 時，ui2從 變化到 時，電壓比較器 c1反相輸入端的輸入電壓小于參考電壓，電壓比較器 c1的輸出電壓為高電平信號“1”；電壓比較器 c2同相輸入端的輸

31、入電壓從小于參考電壓變化到大于參考電壓，電壓比較器 c2的輸出電壓從低電平信號“0“變?yōu)楦唠娖叫盘枴?”；rs觸發(fā)器處在保持的狀態(tài)，保持 時的輸出狀態(tài)，輸出電壓 u0等于 1。當輸入電壓 時，電壓比較器 c1反相輸入端的輸入電壓大于參考電壓，相當于在電壓比較器 c1的反相輸入端輸入一個正極性的信號，電壓比較器 c1的輸出電壓為負極性的信號，即低電平信號“0”；電壓比較器c2同相輸入端的輸入電壓大于參考電壓，相當于在電壓比較器 c2的同相輸入端輸入一個正極性的信號，電壓比較器 c2的輸出電壓為正極性信號，即高電平信號“1”；rs 觸發(fā)器被復位，輸出電壓 u0等于 0。當輸入電壓 時，ui1從 變

32、化到 時，電壓比較器 c2同相輸入端的輸入電壓大于參考電壓，電壓比較器 c2的輸出電壓為高電平信號“1”；電壓比較器 c1反相輸入端的輸入電壓從大于參考電壓變化到小于參考電壓，電壓比較器 c1的輸出電壓從低電平“0”變?yōu)楦唠娖健?”；rs 觸發(fā)器處在保持的狀態(tài)，保持 時的輸出狀態(tài)，輸出電壓 u0等于 0。 21西華大學課程設計說明書555 定時器輸出與輸入的關系也可用功能表來描述，555 定時器的功能表如表 5-1 所示。表 5-1 555 定時器的功能表rdu6（th） u2(tr)u0v10ccu32ccu310導通1ccu32ccu311截止1ccu32ccu310導通1ccu32ccu

33、31不變不變用 555 定時器組成單穩(wěn)態(tài)電路用 555 定時器也可以組成單穩(wěn)態(tài)電路，由 555 定時器組成的單穩(wěn)態(tài)電路如圖 5-5 所示。 22西華大學課程設計說明書單穩(wěn)態(tài)電路的工作原理是：在正常的情況下，電路的輸入信號端接 的高電平信號，電容 c 上的電壓 uc=0， 555 定時器的輸入狀態(tài)滿足 ， 的條件，根據(jù)表 5-1 可得，555 定時器內(nèi)部的電壓比較器 c1和 c2的輸出電壓都是高電平“1”，555 定時器內(nèi)部的 rs 觸發(fā)器處在記憶的狀態(tài)，記住 q=0 的低電平狀態(tài)，555 定時器內(nèi)部的三極管 t 導通，單穩(wěn)態(tài)電路保持輸出低電平的狀態(tài)，電路的輸出電壓 uo=0，該狀態(tài)是單穩(wěn)態(tài)電路

34、的穩(wěn)定態(tài)。 若在單穩(wěn)態(tài)電路的輸入端加上一個負脈沖的觸發(fā)信號，在負脈沖信號的觸發(fā)下，555 定時器內(nèi)部的電壓比較器 c2的輸出電壓為低電平信號“0”，電壓比較器 c1的輸出電壓為高電平信號“1”，555 定時器內(nèi)部的 rs 觸發(fā)器被置位，rs 觸發(fā)器處在 q=1 的狀態(tài)，單穩(wěn)態(tài)電路的輸出為高電平，電路的輸出電壓為uo=1。當單穩(wěn)態(tài)電路的輸出 uo=1 時，因 555 定時器內(nèi)部 rs 觸發(fā)器的輸出 q=1， ，所以，三極管 t 截止，電源 vcc經(jīng)電阻 r 向電容 c 充電，使電容兩端的電壓 uc增大，當電容 c 兩端的電壓 時，555 定時器內(nèi)部的電壓比較器 c1的輸出電壓為低電平信號“0”，

35、電壓比較器 c2的輸出電壓因負脈沖觸發(fā)信號的消失變成高電平信號“1”，555 定時器內(nèi)部的 rs 觸發(fā)器被復位，rs 觸發(fā)器的狀態(tài)為“0”，單穩(wěn)態(tài)電路自動回到輸出電壓 uo=0 的穩(wěn)定態(tài)。當 555 定時器內(nèi)部的 rs 觸發(fā)器處在狀態(tài)“0”時，555 定時器內(nèi)部的三極管t 導通，電容 c 通過三極管 t 放電，使電容兩端的電壓恢復到 uc=0 的狀態(tài)，為下一次充電作準備。由上面的討論可見，單穩(wěn)態(tài)電路輸出電壓 uo=1 的狀態(tài)不是電路的穩(wěn)定態(tài)，該狀態(tài)僅在負脈沖觸發(fā)信號作用后的短時間內(nèi)出現(xiàn)，稱為電路的暫穩(wěn)態(tài)。單穩(wěn)態(tài)電路的工作波形圖如圖 5-6 所示。 23西華大學課程設計說明書 由圖 5-6 可見

36、，單穩(wěn)態(tài)電路在負脈沖信號的觸發(fā)下，電路進入輸出電壓uo=1 的暫穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)所持續(xù)的時間用 tw來表示，利用電容充電過程的三要素公式可求得 tw的大小。利用三要素公式求 tw的過程如下：根據(jù)單穩(wěn)態(tài)電路工作的特點可得電路的三要素為 uc（0）=0，uc（）=vcc，=rc。將電路的三要素代入電容充電過程的三要素公式可得： 由式 5-3 可見，單穩(wěn)態(tài)電路暫穩(wěn)態(tài)所持續(xù)的時間 tw與 rc 有關，改變 rc 的值，即可改變單穩(wěn)態(tài)電路暫穩(wěn)態(tài)所持續(xù)的時間。 用 555 定時器組成多諧振蕩器用 555 定時器組成的多諧振蕩器如圖 5-8 所示。 24西華大學課程設計說明書圖 5-8 所示電路的工作原理是：設接通電源時，電路的輸出狀態(tài)為高電平。在這種情況下，555 定時器內(nèi)部的三極管 t 截止，電源 vcc通過電阻 r1和 r2對電容 c 充電，當電容 c 兩端的電壓充電到大于 時，555 定時器內(nèi)部的 rs 觸發(fā)器被復位，電路的輸出為低電平。當電路的輸出為低電平時，555 定時器內(nèi)部的三極管 t 導通，電容 c 通過電阻 r2放電，當電容 c 兩端的電壓放電到小于 時，555 定時器內(nèi)部的 rs 觸發(fā)器被置位，電路的輸出又恢復到高電平。多諧振蕩器周而復始地重復上述的過程輸出高、低電平交替變化的方波信號