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实验4 555定时器的应用
温馨提示：进行试验操作之前，您可能需要先了解一下电路仿真软件Multisim
实验目的
1．掌握555集成定时器的功能及使用方法。
2．掌握用555集成定时器构成多种应用电路的方法。
实验仪器与设备
1．数字电路实验箱。
2．双踪示波器。
3．数字万用表。
4．555定时器2片。
5．电阻、电容、发光二极管、扬声器若干。
实验原理
555定时器是一种数字、模拟混合型多用途的中规模集成电路，该器件只需外接少量的阻容元件就可以构成多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器，在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器与防盗报警等多领域都有广泛的应用。555器件有双极型和CMOS型两大类，其结构与工作原理类似，工作电源电压很宽。双极型定时器的电源电压范围为5~16V，最大负载电流可达到200mA；CMOS定时器的电源电压范围为3~18V，最大负载电流小于4mA。
555定时器的引脚图如图4-1所示，图中GND为接地端，TR为低电平触发端，uo为输出端，RD为复位端，Vco为控制电压端，TH为高电平触发端，DISC为放电端，Vcc为正电源端。功能说明见表4-1所示。
图4-1 555定时器引脚图
表4-1 555功能表
由555定时器组成的多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器分别如图4-2（a）、（b）、（c）所示。图4-2（a）中，调节多谐振荡器电路中的可变电阻Rw，可产生脉宽可变的矩形波输出，其周期T≈0.7（R+2Rw）C；如（b）中，输入端UI加入一个负跃变的窄脉冲，则在输出端UO输出一个延时的正脉冲；图（c）中，输入端UI输入三角波（或正弦波、其他不规则的波形）则在输出端输出一个矩形波。
图4-2 555定时器组成的基本应用电路
利用两片555定时器可构成一个如图4-3所示的声光报警电路。该电路由两个555多谐振荡器组成，第一个为低频多谐振荡器，输出端连接发光二极管，闪光频率为1~2Hz。第二个振荡器输出接扬声器，产生1KHz音频信号。电路中，第一个振荡器的输出UO（3脚）接到第二个振荡器的复位端RD（4脚）。当第一个振荡器输出高电平时，由于复位信号RD=1，第二个振荡器不受复位信号影响而振荡；当第一个振荡器输出低电平时，第二个振荡器则停振。这样，扬声器将发出间隙声响。
图4-3 555定时器组成的声光报警电路
实验内容与步骤
1．555定时器的功能测试
将555定时器插入集成芯片插座。复位端RD（4脚），高电平触发端TH（6脚）和低电平触发端TR（2脚）分别接开关，输出端UO（3脚）接发光二极管，用万用表测量放电端状态（7脚）的状态，控制端（5脚）接一个0.1pF电容到地。按表4-2测试555定时器的功能。
表4-2 测试555定时器
2. 555定时器的应用电路连接与测试
（1）多谐振荡器
① 按图4-2（a），连接由555定时器组成的多谐振荡器。
② 输出端UO接示波器并接一发光二极管，检查无误后，接通电源。
③ 调节可变电阻Rw的值，可从示波器上观测脉冲波形的变化，也可看到发光二极管闪烁的变化。记录输出波形频率为1kHz时的幅值。
实验完成后该电路不要拆，留做单稳态实验的信号源。
（2）单稳态触发器
① 按图4-2（b），连接由555定时器组成的单稳态触发器。
② 用多谐振荡器的输出作为单稳态的输入，单稳态的输出端UO接示波器，检查无误后，接通电源。
③ 调节多谐振荡器的Rw，使低电平的脉冲宽度Tw较窄。
④ 用示波器观测单稳态触发器的输出波形，测出脉冲宽度T，并与理论值比较。
（3）声光报警电路
① 按图4-3，连接由555定时器组成的声光报警电路。
② 检查接线无误后，接通电源。观察指示灯和扬声器的工作情况。
③ 用示波器观察并记录输出波形UO1和UO2。
实验报告要求
1．实验目的、内容。
2．整理实验线路、实验数据，画出各实验波形。
3．分析脉冲宽度Tw理论值和实验测试值的误差为多少？
1．多谐振荡器的振荡频率主要由哪些元件决定？
2．如何构成一个占空比可调的多谐振荡器？画出电路，分析其工作原理。 |
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