【正文】 5 定時(shí)器為主要元器件設(shè)計(jì)的多偕振蕩電路提供閃光燈的計(jì)時(shí)電路，是閃光燈設(shè)計(jì)電路的核心部分。 時(shí)序邏輯電路在任何一個(gè)時(shí)刻的輸出狀態(tài)不僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)，還與電路的原狀態(tài)有關(guān)。因此，時(shí)序電路中必須含有具有記憶功能的存儲(chǔ)電路，由他將某一時(shí)刻的電路狀態(tài)保存下來(lái)。 定時(shí)器電路在數(shù)字電路中有著廣泛的應(yīng)用，既可以用于脈沖的產(chǎn)生，也可以用于電路的控制與檢測(cè)。而集成定時(shí)器的典型代表是 555 定時(shí)器，他將模擬電路和數(shù)字電路集成于一體，可以方便的構(gòu)成多諧振蕩器，并且?guī)ж?fù)載能力較強(qiáng)。本設(shè)計(jì)中主要涉及到以 555 定時(shí)器 為主要元件組成的多諧振蕩電路，通過(guò)其振蕩電流對(duì)主電容充放電，來(lái)為閃光燈提供瞬間高壓電源，讓 Xenon 導(dǎo)通產(chǎn)生強(qiáng)烈耀眼光芒！ 3. 基本概念 ： 閃光燈 ： 英文學(xué)名為 Flash Light。閃光燈是只能在瞬間產(chǎn)生強(qiáng)烈光芒的一種燈，是加強(qiáng)曝光光量的方式之一，可以讓我們的照相機(jī)、攝像機(jī)等無(wú)論黑夜、白天以及光線(xiàn)暗淡的地方均能正常攝取景物。 555 定時(shí)器 ： 這是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件，一般由雙極性工藝制作的稱(chēng)為555，其成本低，性能可靠，只需外接幾個(gè)電阻、電容 ，就可以實(shí)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(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器及自動(dòng)控制等方面，我們?cè)诒敬沃兄饕褂?555定時(shí)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(guò)改變其電阻值來(lái)改變其高電平脈沖寬度，有利于控制閃光燈的時(shí)間。 555 定時(shí)器 是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱(chēng)為 555，用 CMOS 工藝制作的稱(chēng)為 7555，除單定時(shí)器外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器 556/7556。 555 定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在 ~16V 工作， 7555 可在 3~18V 工作，輸出驅(qū)動(dòng)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(shí)器的閃光燈設(shè)計(jì) 2 555定時(shí)器的發(fā)展： 概述 是 美國(guó) Sigics 公司 1972年研制的用于取代機(jī)械式定時(shí)器的 中規(guī)模集成電路 ，因輸入端設(shè)計(jì)有三個(gè) 5kΩ 的電阻而得名。此電路后來(lái)竟風(fēng)靡世界。目前，流行的產(chǎn)品主要有 4個(gè)： BJT 兩個(gè)： 555， 556（含有兩個(gè) 555）； CMOS 兩個(gè)： 7555， 7556（含有兩個(gè) 7555）。 555定時(shí)器可以說(shuō)是 模擬電路與數(shù)字電路 結(jié)合的典范。兩個(gè)比較器 C1和 C2各有一個(gè)輸入端連接到三個(gè)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(jí)和放電管。輸出級(jí)的驅(qū)動(dòng)電流可達(dá) 200mA。 比較器 C1和 C2的參考電壓分別為 UA 和 UB，根據(jù) C1和 C2的另一個(gè)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(dāng)復(fù)位端為低電平時(shí)， RS 觸發(fā)器被強(qiáng)制復(fù)位。若無(wú)需復(fù)位操作，復(fù)位端應(yīng)接高電平。 Xenon ： 其是一種含有氙氣的新型燈，該種燈打破了愛(ài)迪生發(fā)明的鎢絲發(fā)光原理，在石英燈管內(nèi)充滿(mǎn)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(guò)安定器以高壓電流擊穿導(dǎo)通，產(chǎn)生強(qiáng)烈的白色 電弧，發(fā)出的光接近非常完美的太陽(yáng)關(guān)。 4. 閃光燈的發(fā)展歷史 攝影技術(shù)誕生后的 48 年（ 1887 年）才出現(xiàn)閃光攝影，它的發(fā)展過(guò)程大略如下： （ 1887～ 1930 年）。點(diǎn)燃鎂粉與氯酸鉀混合物發(fā)出強(qiáng)烈白光，這種方法延續(xù)了 近半個(gè)世紀(jì)。 （閃光泡）。 1929 年德國(guó)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(diǎn)是高速、經(jīng)濟(jì)、方 便，主要分為三代產(chǎn)品： 第一代產(chǎn)品于 1931～ 1939 年間 使用，它采用機(jī)械震蕩器，易出故障。 第二代產(chǎn)品于 20 世紀(jì) 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(chǎn)品于 1972 年投入市場(chǎng)，其特點(diǎn)是： （ 1）采用集成電路和藍(lán)硅晶體管組成的光敏控制電路，能自動(dòng)根據(jù)拍攝距離和反光的 強(qiáng)弱控制明滅時(shí)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?xún)?chǔ)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(gè)自動(dòng)接點(diǎn)，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(shí)器的閃光燈設(shè)計(jì) 3 5. 閃光燈的種類(lèi)及用途： 閃光燈的種類(lèi) ： 閃光燈大致可以分為三類(lèi)，根據(jù)其類(lèi)型不同，其功能和性能也不同。 1 內(nèi)置閃光燈 ，使用內(nèi)置閃光燈會(huì)造成相機(jī)電量的大量消耗，而且內(nèi)置閃光燈不支持閃光燈的各種高級(jí)功能。 2 外置閃光燈， 外置閃光燈一般位于相機(jī)機(jī)身頂部，一些高端的外置閃光燈還提供各種高級(jí)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(zhuān)業(yè)場(chǎng)所。 用途： 閃光燈是一種補(bǔ)光設(shè)備，它可以保證在昏暗情況下拍攝畫(huà)面的清晰明亮，在戶(hù)外拍攝時(shí)候 ，閃光燈還可用作輔助光源，用以強(qiáng)調(diào)皮膚的色調(diào)。還可以根據(jù) 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(chǎng)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(bǔ)光 6. 理論基礎(chǔ) 閃光燈的工作原理 ： 普通閃關(guān)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(diào)的閃光燈，即閃光燈的標(biāo)稱(chēng)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(dāng)電源接通后，利用晶體管 V1 的開(kāi)關(guān)特性，形成一個(gè)間歇振蕩，使 T1 的初級(jí)獲得一個(gè)交變電壓，經(jīng) T1升壓，使其次級(jí)獲得大于 300V的交變電壓。交變電壓經(jīng)二極管 D1 半波整流后變成直流電壓，對(duì)主電容 C2 和觸發(fā)電容 C3 充電儲(chǔ)能。當(dāng)電壓充至額定電壓的 70%左右時(shí)，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(dāng)按下按鈕 AN，觸發(fā)電路（由 R CT2 和 Xe 組成）產(chǎn)生脈沖電壓，在 T2 的次級(jí)感應(yīng)出瞬間高壓（約 10kV）脈沖，通過(guò) Xe 閃光管的觸發(fā)極使 Xe 閃光管內(nèi)氮?dú)怆婋x并導(dǎo)通，電容 C2 上儲(chǔ)存的電能瞬間通過(guò)閃光燈管放電轉(zhuǎn)化為光能，完成一次閃光 。 照相機(jī) 中的內(nèi)藏閃光燈的工作原理同上。當(dāng)外界景物的亮度不足時(shí)，照相機(jī)的 測(cè)光系統(tǒng)便發(fā)出一個(gè)低照信息，此時(shí)用手動(dòng)方式或由照相機(jī)自動(dòng)接通閃光電路進(jìn)行充電和閃光。有的照相機(jī)還具有自動(dòng)控制閃光量的系統(tǒng)（自動(dòng)調(diào)光閃光燈），以 獲得更準(zhǔn)確的曝光。 本設(shè)計(jì) 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(dāng)電源接通后， 555 定時(shí)器構(gòu)成的多謝振蕩電路在電擾動(dòng)下，開(kāi)始振蕩，形成一系列均勻方波，使 T1 的初級(jí)獲得一個(gè)交變電壓，經(jīng) T1 升壓，使其次級(jí)獲得大于 300V 的交變電壓。交變電壓對(duì)主電容 C2 和觸發(fā)電容 C3 充電儲(chǔ)能。當(dāng)電壓充至額 基于 555 定時(shí)器的閃光燈設(shè)計(jì) 4 定電壓的 70%左右時(shí)，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(dāng)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(chǔ)能，產(chǎn)生一個(gè)極高的脈沖電壓，經(jīng) T2 互感線(xiàn)圈的次級(jí)感應(yīng)出瞬間高壓（約 10kV）脈沖，通過(guò) Xe 閃光管的觸發(fā)極使 Xe 閃光管內(nèi)氮?dú)怆婋x并導(dǎo)通，電容 C2上儲(chǔ)存的電能瞬間通過(guò)閃光燈管放電轉(zhuǎn)化為光能，完成一次閃 光 555 定時(shí)器的電路組成與功能 如圖所示的是 555 定時(shí)器的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)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(yīng)用。 555 集成 定時(shí)器 的工作原理如下：如圖所示為其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖。整個(gè)電路包括分壓器 ， 比較器 ，基本 RS 觸發(fā)器和放電 開(kāi)關(guān) 四個(gè)部分。 （ 1） 分壓器 由三個(gè) 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(gè) 比較器 A A2 提供基準(zhǔn)電平。使比較器 A1 的“ +”端接基準(zhǔn)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€(gè)比較器的基準(zhǔn)電平。不用外加控制電壓時(shí)，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(gè)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(dāng)同相輸入端電平略大于反相端時(shí)，其輸出端為高電平；反之，當(dāng)同相輸入端電平略小于反相輸人端電平時(shí)，其輸出端為低電平。因此，當(dāng)高電 平觸發(fā)端（ 6 端）的觸發(fā)電平大于 2VCC/3 時(shí)，比較器 A1 的輸出為低電平；反之輸出為高電平。當(dāng)?shù)碗娖接|發(fā)端（ 2 端）的觸發(fā)電平略小于 VCC/3 時(shí)，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(fù)位端。在 4 端施加低電平時(shí)，可以強(qiáng)制復(fù)位，使 Q=時(shí)，將 4 端接 電源 VCC 的正極。 （ 4）放 電開(kāi)關(guān) 圖中 晶體管 VT 構(gòu)成放電 開(kāi)關(guān) ，使用時(shí)將其集電極接正電源，基極接基本 RS 觸發(fā)器的 Q 端。當(dāng) Q=0 時(shí)， VT 截止；當(dāng) Q=1 時(shí)， VT 飽合導(dǎo)通?？梢?jiàn) 晶體管 VT 作為放電開(kāi)關(guān)，其通斷狀態(tài)由觸發(fā)器的狀態(tài)決定。 基于 555 定時(shí)器的閃光燈設(shè)計(jì) 5 圖 1 555 定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 7. 閃光燈各個(gè)部分電路組成及其功能 由 555定時(shí)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(shí)器多諧振蕩器及其輸出波形 由 555 定時(shí)器組成的多謝振蕩電路如上所示。接通電源后， Vcc 通過(guò) Ra、 D1 向電容 C 充電，充電時(shí)間為 tPL=RAC1n2≈ RAC （ ） 當(dāng) Vc上升到 2Vcc/3 時(shí)，使 Vo 為低電平，同時(shí)放電三極管 T導(dǎo)通，此時(shí)電容 C通過(guò)D RB及 T放電，放電時(shí)間為 tPH=RBCln2≈ () 因而，振蕩頻率為 基于 555 定時(shí)器的閃光燈設(shè)計(jì) 6 （ ） 當(dāng) Vc下 降到 Vcc/3 時(shí)， Vo 反轉(zhuǎn)為高電平。放電結(jié)束后， T 截止， Vcc 又將通過(guò) Ra、D1 向電容 C 充電， Vc 上升到 2Vc/3 時(shí)，電路又翻轉(zhuǎn)為低電平。如此周而復(fù)始，于是在電路的輸出端就得到一個(gè)周期性的矩形波。 充放電電路 用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)方波來(lái)模擬 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，來(lái)為該充放電電路提供電源。當(dāng)放電回路接通時(shí)，開(kāi)關(guān) K1 閉合，當(dāng)一個(gè)高電平脈沖時(shí)，開(kāi)始對(duì)主電容 C1 充電儲(chǔ)能，一個(gè)低電平脈沖來(lái)臨時(shí)，開(kāi)關(guān) K2 閉合， K1 斷開(kāi)，主電容 C1 瞬間釋放出所儲(chǔ)存的能量，產(chǎn)生一個(gè)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(gè) LC 串聯(lián)電路，而且瞬時(shí)電流較大，在線(xiàn)圈 L 上產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，通過(guò)耦合線(xiàn)圈耦合到 L’上，通過(guò)控制初級(jí)與次級(jí)線(xiàn)圈的匝數(shù)比，讓次級(jí)線(xiàn)圈 L’ 產(chǎn)生極大的瞬時(shí)電壓。脈沖如圖： 基于 555 定時(shí)器的閃光燈設(shè)計(jì) 7 圖 4 升壓電路輸出波形 發(fā)光電路 通過(guò)次級(jí)線(xiàn)圈感應(yīng)出瞬間高壓脈沖，使閃光管內(nèi)氮?dú)怆婋x并導(dǎo)通，電能瞬間通過(guò)閃光燈放電轉(zhuǎn)化為光能，完成一次閃光。通過(guò)計(jì)數(shù)器 74ls161 計(jì)數(shù)從 而控制閃爍次數(shù)也即時(shí) 長(zhǎng)。電路圖如下： 圖 5 發(fā)光電路 當(dāng)按下開(kāi)關(guān) K以后計(jì)數(shù)器工作并當(dāng) Q3， Q2， Q1， Q0 都為 1時(shí)，開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)。 基于 555 定時(shí)器的閃光燈設(shè)計(jì) 8 8. 可行性測(cè)試 在電腦軟件 proteus 中仿真。 打開(kāi) proteus 軟件，新建一個(gè)文件，并取名“ Xenon 仿真圖” 在