【正文】 5 定時器為主要元器件設計的多偕振蕩電路提供閃光燈的計時電路，是閃光燈設計電路的核心部分。 時序邏輯電路在任何一個時刻的輸出狀態(tài)不僅取決于當時的輸入信號，還與電路的原狀態(tài)有關。因此，時序電路中必須含有具有記憶功能的存儲電路，由他將某一時刻的電路狀態(tài)保存下來。 定時器電路在數(shù)字電路中有著廣泛的應用，既可以用于脈沖的產生，也可以用于電路的控制與檢測。而集成定時器的典型代表是 555 定時器，他將模擬電路和數(shù)字電路集成于一體，可以方便的構成多諧振蕩器，并且?guī)ж撦d能力較強。本設計中主要涉及到以 555 定時器 為主要元件組成的多諧振蕩電路，通過其振蕩電流對主電容充放電，來為閃光燈提供瞬間高壓電源，讓 Xenon 導通產生強烈耀眼光芒！ 3. 基本概念 ： 閃光燈 ： 英文學名為 Flash Light。閃光燈是只能在瞬間產生強烈光芒的一種燈，是加強曝光光量的方式之一，可以讓我們的照相機、攝像機等無論黑夜、白天以及光線暗淡的地方均能正常攝取景物。 555 定時器 ： 這是一種模擬和數(shù)字功能相結合的中規(guī)模集成器件，一般由雙極性工藝制作的稱為555，其成本低，性能可靠，只需外接幾個電阻、電容 ，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器等脈沖產生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應用于儀器儀表、家用電器及自動控制等方面，我們在本次中主要使用 555定時器作為多諧振蕩器，其優(yōu)越的性能，不受外界環(huán)境溫度等的影響，波形穩(wěn)定，且可以通過改變其電阻值來改變其高電平脈沖寬度，有利于控制閃光燈的時間。 555 定時器 是一種模擬和數(shù)字功能相結合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為 555，用 CMOS 工藝制作的稱為 7555，除單定時器外，還有對應的雙定時器 556/7556。 555 定時器的電源電壓范圍寬，可在 ~16V 工作， 7555 可在 3~18V 工作，輸出驅動電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、 CMOS 或者模擬電路電平兼容。 基于 555 定時器的閃光燈設計 2 555定時器的發(fā)展： 概述 是 美國 Sigics 公司 1972年研制的用于取代機械式定時器的 中規(guī)模集成電路 ，因輸入端設計有三個 5kΩ 的電阻而得名。此電路后來竟風靡世界。目前，流行的產品主要有 4個： BJT 兩個： 555， 556（含有兩個 555）； CMOS 兩個： 7555， 7556（含有兩個 7555）。 555定時器可以說是 模擬電路與數(shù)字電路 結合的典范。兩個比較器 C1和 C2各有一個輸入端連接到三個電阻 R 組成的分壓器上，比較器 的輸出接到RS 觸發(fā)器上。此外還有輸出級和放電管。輸出級的驅動電流可達 200mA。 比較器 C1和 C2的參考電壓分別為 UA 和 UB，根據 C1和 C2的另一個輸入端 —— 觸發(fā)輸入和閾值輸入，可判斷出 RS 觸發(fā)器的輸出狀態(tài)。當復位端為低電平時， RS 觸發(fā)器被強制復位。若無需復位操作，復位端應接高電平。 Xenon ： 其是一種含有氙氣的新型燈，該種燈打破了愛迪生發(fā)明的鎢絲發(fā)光原理，在石英燈管內充滿惰性氣體 —— 氙氣，取代傳統(tǒng)的鎢絲，在兩段電極上有水銀和碳素化合物，透過安定器以高壓電流擊穿導通，產生強烈的白色 電弧，發(fā)出的光接近非常完美的太陽關。 4. 閃光燈的發(fā)展歷史 攝影技術誕生后的 48 年（ 1887 年）才出現(xiàn)閃光攝影，它的發(fā)展過程大略如下： （ 1887～ 1930 年）。點燃鎂粉與氯酸鉀混合物發(fā)出強烈白光，這種方法延續(xù)了 近半個世紀。 （閃光泡）。 1929 年德國人歐斯特 邁爾（ JOstermeyer ）發(fā)明。 。 1931 年發(fā)明， 1939 年發(fā)售，它利用氣體放電原理。其特點是高速、經濟、方 便，主要分為三代產品： 第一代產品于 1931～ 1939 年間 使用，它采用機械震蕩器，易出故障。 第二代產品于 20 世紀 60 年代中期使用，它采用晶體管震蕩電路。如海鷗107B、 108 型 第三代產品于 1972 年投入市場，其特點是： （ 1）采用集成電路和藍硅晶體管組成的光敏控制電路，能自動根據拍攝距離和反光的 強弱控制明滅時間（從 1/50000～ 1/120 秒） （ 2）將旁路式改為并聯(lián)控制式電子閃光燈，以儲存能量，節(jié)約電能，縮短閃光間隙，為頻 閃創(chuàng)造了條件。 （ 3）采用 “ 熱靴 ” 及其另一個自動接點，控制速度到 “X” 位。 （ 4）色溫 5500K，適合 于日光型彩色膠片的拍攝 基于 555 定時器的閃光燈設計 3 5. 閃光燈的種類及用途： 閃光燈的種類 ： 閃光燈大致可以分為三類，根據其類型不同，其功能和性能也不同。 1 內置閃光燈 ，使用內置閃光燈會造成相機電量的大量消耗，而且內置閃光燈不支持閃光燈的各種高級功能。 2 外置閃光燈， 外置閃光燈一般位于相機機身頂部，一些高端的外置閃光燈還提供各種高級的功能。 3 手柄式閃光燈，手柄式閃光燈常用于照相館、影樓、婚紗攝影工作室等專業(yè)場所。 用途： 閃光燈是一種補光設備，它可以保證在昏暗情況下拍攝畫面的清晰明亮，在戶外拍攝時候 ，閃光燈還可用作輔助光源，用以強調皮膚的色調。還可以根據 攝影 師的要求布置特殊效果。 1：改變色溫。 2：改善被攝體照明條件 3：反射用光，不破壞被攝體現(xiàn)場環(huán)境 4：添加眼神光 5：多燈組合，塑造被攝體形象 6：減小或加大反差 7：瞬間凝固被攝體 8：補光 6. 理論基礎 閃光燈的工作原理 ： 普通閃關燈的工作原理： 普通型閃 光燈是指閃光輸出的能量是不可調的閃光燈，即閃光燈的標稱閃光指數(shù) GN 為一恒定值 。 電路由四部分組成：振蕩升壓部分、整流充電部分、電壓指示部分和脈沖觸發(fā)閃光部分。 當電源接通后，利用晶體管 V1 的開關特性，形成一個間歇振蕩，使 T1 的初級獲得一個交變電壓，經 T1升壓，使其次級獲得大于 300V的交變電壓。交變電壓經二極管 D1 半波整流后變成直流電壓，對主電容 C2 和觸發(fā)電容 C3 充電儲能。當電壓充至額定電壓的 70%左右時，指示電路中的氖燈（ Ne）起輝，指示閃光燈處于正常閃光等待狀態(tài)。當按下按鈕 AN，觸發(fā)電路（由 R CT2 和 Xe 組成）產生脈沖電壓，在 T2 的次級感應出瞬間高壓（約 10kV）脈沖，通過 Xe 閃光管的觸發(fā)極使 Xe 閃光管內氮氣電離并導通，電容 C2 上儲存的電能瞬間通過閃光燈管放電轉化為光能，完成一次閃光 。 照相機 中的內藏閃光燈的工作原理同上。當外界景物的亮度不足時，照相機的 測光系統(tǒng)便發(fā)出一個低照信息，此時用手動方式或由照相機自動接通閃光電路進行充電和閃光。有的照相機還具有自動控制閃光量的系統(tǒng)（自動調光閃光燈），以 獲得更準確的曝光。 本設計 閃光燈的工作原理 ： 電路由四部分組成：振蕩升壓部分、充放電部分、電壓指示部分和脈沖觸發(fā)閃光部分。 當電源接通后， 555 定時器構成的多謝振蕩電路在電擾動下，開始振蕩，形成一系列均勻方波，使 T1 的初級獲得一個交變電壓，經 T1 升壓，使其次級獲得大于 300V 的交變電壓。交變電壓對主電容 C2 和觸發(fā)電容 C3 充電儲能。當電壓充至額 基于 555 定時器的閃光燈設計 4 定電壓的 70%左右時，指示電路中的氖燈（ Ne）起輝，指示閃光燈處于正常閃光等 待狀態(tài)。當按下按鈕 AN，由 R3， C3， T2 和 Xe 組成觸發(fā)電路，觸發(fā)電容 C3 將瞬間釋放出 自己的儲能，產生一個極高的脈沖電壓，經 T2 互感線圈的次級感應出瞬間高壓（約 10kV）脈沖，通過 Xe 閃光管的觸發(fā)極使 Xe 閃光管內氮氣電離并導通，電容 C2上儲存的電能瞬間通過閃光燈管放電轉化為光能，完成一次閃 光 555 定時器的電路組成與功能 如圖所示的是 555 定時器的內部邏輯結構圖。它是一種由模擬電路與 數(shù)字電路 組合而成的多功能的中規(guī)模集 成組件，只要配少量的外部器件，便可很方便的組成 觸發(fā)器 、 振蕩器 等多種功能電路。因此其獲得迅速發(fā)展和廣泛應用。 555 集成 定時器 的工作原理如下：如圖所示為其內部電路結構圖。整個電路包括分壓器 ， 比較器 ，基本 RS 觸發(fā)器和放電 開關 四個部分。 （ 1） 分壓器 由三個 5kΩ的 電阻 串聯(lián)組成分壓器，其上端接 電源 VCC（ 8 端），下端接地（ 1 端），為兩個 比較器 A A2 提供基準電平。使比較器 A1 的“ +”端接基準電平 2VCC/3（ 5 端），比較器 A2 的“ ”端接 VCC/3。如果在控制端（ 5 端）外加控制電壓?？梢愿淖儍蓚€比較器的基準電平。不用外加控制電壓時，可用 F的 電容 使 5 端交流接地，以旁路高頻干擾。 （ 2）比較器 A A7 是兩個比較器。其“ +”端是同相輸人端，“ ”端是反相輸入端。由于比較器的靈敏度很高，當同相輸入端電平略大于反相端時，其輸出端為高電平；反之，當同相輸入端電平略小于反相輸人端電平時，其輸出端為低電平。因此，當高電 平觸發(fā)端（ 6 端）的觸發(fā)電平大于 2VCC/3 時，比較器 A1 的輸出為低電平；反之輸出為高電平。當?shù)碗娖接|發(fā)端（ 2 端）的觸發(fā)電平略小于 VCC/3 時，比較器 A2 的輸出為低電平；反之，輸出為高電平。 （ 3）基本 RS 觸發(fā)器 比較器 A1 和 A2 的輸出端就是基本 RS 觸發(fā)器的輸入端RD 和 ，基本 RS 觸發(fā)器的狀態(tài)（ 3 端的狀態(tài)）受 6 端和 2 端的輸入電平控制。圖中的 4 端是低電平復位端。在 4 端施加低電平時，可以強制復位，使 Q=時，將 4 端接 電源 VCC 的正極。 （ 4）放 電開關 圖中 晶體管 VT 構成放電 開關 ，使用時將其集電極接正電源，基極接基本 RS 觸發(fā)器的 Q 端。當 Q=0 時， VT 截止；當 Q=1 時， VT 飽合導通?？梢?晶體管 VT 作為放電開關，其通斷狀態(tài)由觸發(fā)器的狀態(tài)決定。 基于 555 定時器的閃光燈設計 5 圖 1 555 定時器內部結構 7. 閃光燈各個部分電路組成及其功能 由 555定時器組成的多諧振蕩器 連接 電路如圖所示的形式， 圖 2 555 定時器多諧振蕩器及其輸出波形 由 555 定時器組成的多謝振蕩電路如上所示。接通電源后， Vcc 通過 Ra、 D1 向電容 C 充電，充電時間為 tPL=RAC1n2≈ RAC （ ） 當 Vc上升到 2Vcc/3 時，使 Vo 為低電平，同時放電三極管 T導通，此時電容 C通過D RB及 T放電，放電時間為 tPH=RBCln2≈ () 因而，振蕩頻率為 基于 555 定時器的閃光燈設計 6 （ ） 當 Vc下 降到 Vcc/3 時， Vo 反轉為高電平。放電結束后， T 截止， Vcc 又將通過 Ra、D1 向電容 C 充電， Vc 上升到 2Vc/3 時，電路又翻轉為低電平。如此周而復始，于是在電路的輸出端就得到一個周期性的矩形波。 充放電電路 用信號發(fā)生器產生一個方波來模擬 555 定時器構成的多諧振蕩器，來為該充放電電路提供電源。當放電回路接通時，開關 K1 閉合，當一個高電平脈沖時，開始對主電容 C1 充電儲能，一個低電平脈沖來臨時，開關 K2 閉合， K1 斷開，主電容 C1 瞬間釋放出所儲存的能量，產生一個極高瞬間脈沖。 圖 3 充放電電路 升壓電路 由于在放電電路中是一個 LC 串聯(lián)電路，而且瞬時電流較大，在線圈 L 上產生強磁場，通過耦合線圈耦合到 L’上，通過控制初級與次級線圈的匝數(shù)比，讓次級線圈 L’ 產生極大的瞬時電壓。脈沖如圖： 基于 555 定時器的閃光燈設計 7 圖 4 升壓電路輸出波形 發(fā)光電路 通過次級線圈感應出瞬間高壓脈沖，使閃光管內氮氣電離并導通，電能瞬間通過閃光燈放電轉化為光能，完成一次閃光。通過計數(shù)器 74ls161 計數(shù)從 而控制閃爍次數(shù)也即時 長。電路圖如下： 圖 5 發(fā)光電路 當按下開關 K以后計數(shù)器工作并當 Q3， Q2， Q1， Q0 都為 1時，開關自動斷開。 基于 555 定時器的閃光燈設計 8 8. 可行性測試 在電腦軟件 proteus 中仿真。 打開 proteus 軟件，新建一個文件，并取名“ Xenon 仿真圖” 在