電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能-機(jī)工教案第九章教案555集成定時(shí)器介紹

電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能主編胡崢PAGE2第九章教案授課班級(jí)課程名稱電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能教學(xué)內(nèi)容555集成定時(shí)器介紹課堂類型學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)授課時(shí)間教學(xué)目的1、555電路組成2、555電路基本功能教學(xué)重、難點(diǎn)教學(xué)重、難點(diǎn)：555電路基本功能教學(xué)內(nèi)容及步驟備注在日常生活中，我們經(jīng)?？吹交蛟?jīng)使用過一些電子產(chǎn)品，如圖9-1所示。但是觸摸式定時(shí)器為什么能在觸摸開關(guān)后起定時(shí)控制燈亮的作用，它能定時(shí)燈亮多長時(shí)間？防盜報(bào)警器是如何發(fā)出報(bào)警聲的？救護(hù)車怎樣會(huì)邊閃爍邊發(fā)出救護(hù)警笛聲？夢(mèng)幻彩燈為何能在商店、舞場、家庭及節(jié)日里變化奇妙，閃耀發(fā)出漂亮的色光？——是因?yàn)殡娐分挟a(chǎn)生了不同頻率、不同寬度的脈沖信號(hào)。在數(shù)字電路中，經(jīng)常需要各種不同頻率、不同要求的脈沖信號(hào)，而獲得脈沖信號(hào)的方法一般有兩種：一是利用振蕩電路直接產(chǎn)生所需要的波形，這種電路不需要外加觸發(fā)脈沖信號(hào)，只要電源電壓和電路參數(shù)合適，電路就能自動(dòng)產(chǎn)生脈沖信號(hào)，這一類電路稱為多諧振蕩器。二是利用脈沖變換電路，將已有的性能不符合要求的脈沖信號(hào)變換成符合要求的脈沖信號(hào)。變換電路本身不產(chǎn)生脈沖信號(hào)，它所做的工作僅是變換波形，這一類電路包括單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器。9.1555集成定時(shí)器介紹555集成電路是一種將模擬電路與數(shù)字電路結(jié)合在一起的中規(guī)模集成電路，該電路功能靈活、適用廣泛，只要外部配上幾個(gè)阻容元件，就可以構(gòu)成多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)電路及施密特觸發(fā)器等多種電路。555電路型號(hào)很多，但基本上可分為TTL型和CMOS型兩種，屬于TTL型的有NE555、LM555等，屬于CMOS型的有CC7555、CC7556等，雖型號(hào)不同，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理和外部引線排列基本一致，功能完全相同。9.1.1555電路組成圖9-2所示為555集成定時(shí)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外引線排列圖。電路包括三個(gè)等值電阻R組成的分壓器、兩個(gè)電壓比較器C1和C2、一個(gè)帶清零端的基本RS觸發(fā)器，一個(gè)放電晶體管（或MOS管）和一個(gè)反向器。9.1.1555電路基本功能555定時(shí)器的功能見表9-1，表中0表示低電平，1表示高電平，×表示任意電平。例如：當(dāng)=1時(shí)，如果高觸發(fā)端6端電壓高于VCC、低觸發(fā)端2端的電壓高于VCC，那么3端會(huì)輸出低電平“0”，此時(shí)內(nèi)部晶體管VT處于導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)?shù)陀|發(fā)端2端的電壓低于VCC時(shí)，3端輸出高電平“1”，內(nèi)部晶體管VT處于截止?fàn)顟B(tài)。第九章教案授課班級(jí)課程名稱電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能教學(xué)內(nèi)容555集成定時(shí)器的應(yīng)用課堂類型學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)授課時(shí)間教學(xué)目的1、555集成定時(shí)器阻成多諧振蕩器的電路及工作波形2、振蕩周期、多諧振蕩器特點(diǎn)教學(xué)重、難點(diǎn)教學(xué)重、難點(diǎn)：555集成定時(shí)器阻成多諧振蕩器的電路及工作波形教學(xué)內(nèi)容及步驟備注9.2555集成定時(shí)器的應(yīng)用9.2.1555集成定時(shí)器組成多諧振蕩器【555集成定時(shí)器阻成多諧振蕩器的電路及工作波形】如圖9-3所示。電容C循環(huán)充電和放電，使電路產(chǎn)生振蕩，輸出矩形脈沖。a）電路原理圖b）工作波形圖圖9-3555電路組成的多諧振蕩器【振蕩周期】（1）充電時(shí)間tWH和放電時(shí)間tWL分別為：tWH?0.7(R1+R2)C1tWL?0.7R2C（2）振蕩周期為：T=tWH+tWL?0.7(R1+2R2)C【多諧振蕩器特點(diǎn)】多諧振蕩器是產(chǎn)生矩形脈沖的自激振蕩器。其特點(diǎn)是：電路一旦起振，就沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，電路在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)間交替變化，輸出連續(xù)的矩形脈沖信號(hào)。因此，它又叫無穩(wěn)態(tài)電路，常用做脈沖信號(hào)源。第九章教案授課班級(jí)課程名稱電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能教學(xué)內(nèi)容555集成定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器課堂類型學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)授課時(shí)間教學(xué)目的1、555集成定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的電路及工作波形2、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點(diǎn)教學(xué)重、難點(diǎn)教學(xué)重、難點(diǎn)：555集成定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的電路及工作波形教學(xué)內(nèi)容及步驟備注9.2.2555集成定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器【555集成定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的電路及工作波形】555電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路——觸摸式定時(shí)控制開關(guān)組成及工作波形如圖9-5所示。a）電路原理圖b）實(shí)物圖c)工作波形圖圖9-5觸摸式定時(shí)控制開關(guān)【單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點(diǎn)】單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路是一種只有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的觸發(fā)器，在無外觸發(fā)信號(hào)時(shí)，電路處于穩(wěn)態(tài),在外觸發(fā)信號(hào)作用下，電路翻轉(zhuǎn)為暫穩(wěn)態(tài)，然后自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間取決于RC定時(shí)元件的參數(shù)，與外加觸發(fā)信號(hào)無關(guān)。【應(yīng)用舉例】（1）脈沖信號(hào)整形：就是把波形不規(guī)則的脈沖信號(hào)輸入單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，在輸出端獲得具有一定的寬度和幅度，前后沿比較陡峭的矩形脈沖波。如圖9-6所示。圖9-6單穩(wěn)態(tài)電路的整形作用（2）脈沖信號(hào)延時(shí)：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在輸入信號(hào)uI的下降沿被觸發(fā)，輸出產(chǎn)生一個(gè)正脈沖，輸出信號(hào)的下降沿比輸入信號(hào)的下降沿延遲了TW時(shí)間，改變RC時(shí)間常數(shù)改變延時(shí)時(shí)間。如圖9-7所示。圖9-7單穩(wěn)態(tài)電路的延時(shí)作用（3）定時(shí)控制：利用電路的暫穩(wěn)態(tài)脈沖信號(hào)可控制電子開關(guān)在規(guī)定的時(shí)間動(dòng)作，達(dá)到定時(shí)目的。如圖9-8所示?？捎糜谧詣?dòng)熄滅路燈開關(guān)、電子照相機(jī)的延時(shí)自動(dòng)拍照等電路。圖9-8單穩(wěn)態(tài)電路的定時(shí)控制第九章教案授課班級(jí)課程名稱電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能教學(xué)內(nèi)容555集成定時(shí)器組成施密特觸發(fā)器課堂類型學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)授課時(shí)間教學(xué)目的1、555集成定時(shí)器組成施密特觸發(fā)器的電路及工作波形2、滯回特性、施密特觸發(fā)器特點(diǎn)教學(xué)重、難點(diǎn)教學(xué)重、難點(diǎn)：555集成定時(shí)器組成施密特觸發(fā)器的電路及工作波形教學(xué)內(nèi)容及步驟備注9.2.3555集成定時(shí)器組成施密特觸發(fā)器【555集成定時(shí)器組成施密特觸發(fā)器的電路及工作波形】如圖9-9所示。a）電路原理圖b）工作波形圖圖9-9555電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器【滯回特性】（1）上限門檻電壓（uT+）：是指在輸入電壓上升過程中，施密特觸發(fā)器的輸出電平由高變低時(shí)的輸入電壓，又稱上觸發(fā)電平，用uT+表示。（2）下限門檻電壓（uT—）：是指在輸入電壓下降過程中，施密特觸發(fā)器的輸出電平由低變高時(shí)的輸入電壓，又稱下觸發(fā)電平，用uT-表示。（3）滯回電壓（u）：uT+與uT-之間的差值稱為滯回電壓（或回差電壓）。即u=uT+－uT-。必須指出，滯回特性（回差現(xiàn)象）是施密特觸發(fā)器的固有特性，可以根據(jù)實(shí)際需要適當(dāng)減小或增大u。圖9-10為施密特觸發(fā)器電壓傳輸特性曲線，由uO隨uI變化的電平高低關(guān)系可知，施密特觸發(fā)器是一個(gè)具有滯回特性的反相器，如果在施密特反相器的輸入端加與門就構(gòu)成與非施密特觸發(fā)器。其邏輯符號(hào)如圖9-11所示。圖9-10施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性a）施密特反相器b）與非施密特觸發(fā)器圖9-11施密特觸發(fā)器的邏輯符號(hào)【施密特觸發(fā)器特點(diǎn)】電路有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)，從第一穩(wěn)態(tài)翻到第二穩(wěn)態(tài)時(shí)及從第二穩(wěn)態(tài)再回到第一穩(wěn)態(tài)時(shí)，均需外觸發(fā)電平，而且兩次觸發(fā)電平存在一定的差值，即有回差現(xiàn)象，這是與一般的雙穩(wěn)態(tài)電路的區(qū)別之處。第九章教案授課班級(jí)課程名稱電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能教學(xué)內(nèi)容技能訓(xùn)練制作555多諧振蕩器課堂類型學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)授課時(shí)間教學(xué)目的1、認(rèn)識(shí)555定時(shí)電路，了解其使用方法。2、會(huì)制作555多諧振蕩器。3、會(huì)用萬用表和示波器測555電路的2腳、6腳和3腳的信號(hào)波形。教學(xué)重、難點(diǎn)教學(xué)重、難點(diǎn)：認(rèn)識(shí)555定時(shí)電路，了解其使用方法教學(xué)內(nèi)容及步驟備注【電路組成及工作原理】1．電路功能本電路的核心元件是555集成電路，由圖可知它工作于無穩(wěn)態(tài)工作方式。接通電源后，555集成電路的輸出端3腳電平不斷地出現(xiàn)高低變化。當(dāng)3腳為高電平時(shí)，LED1熄滅、LED2發(fā)光，同時(shí)電容器C2被充電，揚(yáng)聲器發(fā)出“嗒”響聲；當(dāng)3腳為低電平時(shí)，LED2熄滅，、LED1發(fā)光，同時(shí)電容器C2通過揚(yáng)聲器BL向集成電路3腳、1腳放電，揚(yáng)聲器又發(fā)出一聲“嗒”響聲。所以發(fā)光二極管LED1、LED2交替發(fā)光，揚(yáng)聲器BL就發(fā)出“嗒嗒”節(jié)拍聲。2．電路圖電路原理圖如圖9-14所示。a）電路原理圖圖9-14制作555多諧振蕩器【訓(xùn)練內(nèi)容及步驟】1．電路元器件的檢測（1）色環(huán)電阻、瓷片電容、電解電容、發(fā)光二極管、揚(yáng)聲器的檢測方法同前面相關(guān)章節(jié)內(nèi)容。（2）NE555集成電路引腳的識(shí)別：將555電路表面缺口朝