任务5 数字电路在汽车上的应用.docVIP

任务7.5 数字电路在汽车上的应用 7.5.1 555定时器 555定时器（时基电路）是一种用途广泛的模拟数字混合集成电路。1972年由西格尼蒂克斯公司（Signetics）研制，内部有3个5KΩ的电阻分压器，故称555。它可产生精确的时间延迟和振荡，可以构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器和压控振荡器等多种应用电路。555定时器设计新颖、构思奇巧，备受电子专业设计人员和电子爱好者青睐。555定时器在工业自动控制、定时、延时、报警、仿声、电子乐器等方面有广泛应用。 1.555定时器的电路结构 555定时器的内部结构图如图7-47（a）所示，它包括以下几个部分：一个由三个阻值相等的电阻5kΩ组成的分电器，两个电压比较器C1和C2，一个基本RS触发器，一个放电晶体管，一个缓冲器。整个组件共有八个引线端，引脚排列如图7-47（b）所示。 C1的同相输入端和C2的反相输入端分别接到分电器中间电阻的两端，使它们的电压被分别固定在2/3 VCC和1/3VCC。这两个固定电压作为电压比较器的参考电压。C1和C2的输出作为基本RS触发器的输入，从而确定该触发器的输出状态。 （1）电阻分压器。由3个5kΩ的电阻组成，为电压比较器C1和C2提供基准电压。C1的同相输入端V+=2/3 VCC，C2的反相输入端V-=1/3VCC。如果在电压控制端5另加控制电压，可以改变比较器C1、C2参考电压值。若工作中不使用控制端5，则控制端5通过一个0.01μF的电容接地，以旁路高频干扰。 （2）电压比较器。C1和C2是两个比较器，分别由两个集成运算放大器构成。C1的同相输入端“+” 接到参考电压V+端上，即电压控制端5，用CO表示。反相控制端“-”用TH表示，称为高触发端6。C2的反相输入端接到参考电压端V-，同相输入“+”用表示，称为低触发端2。 （3）基本RS触发器。基本RS触发器由两个与非门构成，其置0和置1端为低电平有效触发。是低电平有效的复位输入端。正常工作时，必须使处于高电平。 （4）放电晶体管VT：VT是集电极开路的晶体管，相当于一个受控电子开关，输出为1时，T导通，输出为0时，T截止。 （5）缓冲器：缓冲器由G3构成，用于提高电路的负载能力和抗干扰能力。 2.管脚功能 （1）CO为控制电压输入端。有此端可以外加一个电压比较器的参考值。不用时应经过0.01μF的电容接地，以防止干扰的侵入。 （2）TH称为高触发端。当6端的输入电压小于VCC时，C1输出为高电平1；大于VCC时，C1输出为低电平0，使触发器置0，即Q=0。 （3）称为低触发端。当2端的输入电压大于VCC时，C2输出为高电平1；小于VCC时，C2输出为低电平0，是触发器置1，即Q=1。 （4）是复位端。是专门设置以便基本RS触发器从外部进行直接置0。需要置0时，从4端输入负脉冲，即=0时，Q=1。 （5）7脚是放电端。从晶体管的集电极引出。晶体管构成开关，其状态受控制。=1时，晶体管导通，为外接电容元件提供放电通路；=0是，晶体管截止。 （6）vcc是电源端。电压可在4.5~18V范围内工作。 （7）3脚是定时器的输出端。输出电流达200mA，可直接驱动继电器、发光二极管、扬声器、指示灯等。 （8）1脚是接地端。 （a）内部结构图 （b）电路符号 图7-47 555定时器的电气原理图和电路符号 3.555定时器的功能 综上所述，555定时器功能见表7-12。 表7-12 555定时器功能表 V6 V2 R S Q 晶体管 ＞VCC ＞VCC 0 1 0 1 导通 ＜VCC ＜VCC 1 0 1 0 截止 ＜VCC ＞VCC 1 1 保持 保持 从555定时器的功能表可以看出，555定时器有提供了两个阈值电平，分别是1/3VCC和2/3VCC。它提供了可通过端直接从外部进行置0的基本RS触发器，还提供了一个受该触发器控制的晶体管开关，因此使用起来极为方便，应用范围非常广泛，只需要通过外部适当的连线和接入合适的电阻、电容便能以多种方式工作。 7.5.2 555定时器的基本应用电路 555定时器的基本应用电路有三种，如图7-48所示。图7-48（a）所示为施密特触发器，图7-52（b）为单稳态触发器，图7-48（c）为多谐振荡器。 （a）施密特触发器 （b）单稳态触发器 （c）多谐振荡器 图7-48 555定时器的基本应用电路 1. 施密特触发器 图7-48（a）中，将555定时器的TH端与连在一起，作为触发信号uI的输入端，并从OUT端输出信号uO。 设施密特触发器的输入信号uI为三角波，其工作波形如图7-49所示。 由波形图可见，输入电压uI从零开始增大，只要未达到VCC电路状态就保持不变