【文章內(nèi)容簡介】 秒。 555 定時器構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 外部元件的穩(wěn)定性決定了單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的穩(wěn)定性， 555 定時器配以少量的元件即可獲得較高精度的振蕩頻率和具有較強的功率輸出能力。因此，這種形式的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器應用很廣。 本文的電路設計就是選用 555 定時器來構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 下文將詳細介紹 。 繼電器 及驅(qū)動電路 繼電器是一種當輸入量（電、磁、聲、光、熱）達到一定值時，輸出量將發(fā)生跳躍式變化的自動控制器件。 當輸入量 （ 如電壓、電流、溫度等 ） 達到規(guī)定值時，使被控制的輸出電路導通或斷開的電器?？煞譃殡姎饬?（ 如電流、電壓、頻率、功率等 ） 繼電器及非電氣量 （ 如溫度、壓力、速度等 ） 繼電器兩大類。具有動作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長、體積小等優(yōu)點。 繼電器是具有隔離功能的自動開關元件，廣泛應用于遙控、遙測、通訊、自動控制、機電一體化及電力電子設備中，是最重要的控制元件之一。 作為控制元件，概括起來， 繼電器有如下幾種作用： (1)擴大控制范圍。例如，多觸點繼電器控制信號達到某一定值時，可以按觸點組的不同形式，同時換接、開斷、接通多路電路。 (2) 放大。例如，靈敏型繼電器、中間繼電器等，用一個很微小的控制量，可以控制很大功率的電路。 (3) 綜合信號。例如，當多個控制信號按規(guī)定的形式輸入多繞組繼電器時，經(jīng)過比較綜合，達到預定的控制效果。 (4)自動、遙控、監(jiān)測。例如，自動裝置上的繼電器與其他電器一起，可以組成程序控制線路，從而實現(xiàn)自動化運行 [5]。 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 6 頁 多 諧 振蕩 電路 一種阻容耦合式的矩 形波發(fā)生器，簡稱多諧振蕩器。它因振蕩波形中含有豐富的諧波而得名。在習慣上，人們只將阻容耦合式的矩形波發(fā)生器稱為多諧振蕩器，而把采用變壓器耦合的強反饋振蕩器稱為間歇振蕩器。 多諧振蕩器無須外界觸發(fā)即能直接產(chǎn)生矩形波，電路也較簡單，所以在脈沖和數(shù)字系統(tǒng)中得到廣泛的應用。這種振蕩電路之所以能產(chǎn)生矩形波，主要是因為： ① 電路中有很強的正反饋，各極電壓能快速變化并使晶體管進入較深的截止或飽和狀態(tài)； ② 電路中一般沒有選擇性很強的諧波濾除電路（或至少在輸出端上沒有），輸出信號中諧波成分十分豐富。 傳統(tǒng)的多諧振蕩器是由兩級倒相 放大器經(jīng)電阻電容耦合并連接成正反饋環(huán)路構成。它的工作過程與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器相似，所不同的是多諧振蕩器的兩個狀態(tài)都是準穩(wěn)態(tài)，因而不需要任何外加觸發(fā)脈沖便能不停地產(chǎn)生矩形波。無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器是一種簡單的振蕩電路。它不需要外加激勵信號就便能連續(xù)地、周期性地自行產(chǎn)生矩形脈沖 。 該脈沖是由基波和多次諧波構成，因此稱為多諧振蕩器電路。多諧振蕩器可以由三極管構成，也可以用 555 定 時器 或者通用門電路等來構成 [6]。 計數(shù)器及 顯示電路 CD4017 是 5 位 Johnson 計數(shù)器，具有 10 個譯碼輸出端， 3 個 輸入端。時鐘輸入端的斯密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能，對輸入時鐘脈沖上升和下降時間無限制。 Disable 為低電平時，計數(shù)器在時鐘上升沿計數(shù)；反之，計數(shù)功能無效。 Reset 為高電平時，計數(shù)器清零。 Johnson 計數(shù)器，提供了快速操作、 2 輸入譯碼選通和無毛刺譯碼輸出。防鎖選通，保證了正確的計數(shù)順序。譯碼輸出一般為低電平，只有在對應時鐘周期內(nèi)保持高電平。每 10 個時鐘 完成一次進位，并用作多級計數(shù)鏈的下級脈動時鐘。 CD4017 提供了 16 引線多層陶瓷雙列直插 (D)、熔封陶瓷雙列直插 (J)、塑料雙列直插 (P)和陶瓷片狀載體 (C)4 種封裝形式。 實物圖 如圖 (a)。 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 7 頁 （ａ） 實物圖 （ｂ） 管腳圖 圖 CD4017 實物圖及管腳圖 CD4017 內(nèi)部是除 10 的計數(shù)器及二進制對 10 進制譯碼電路。 CD4017 有 16 支腳，引腳功能圖如 圖 (b)所 示 ， 除電源腳 VDD 及 VSS 為電源接腳，輸入電壓范圍為 3–15V之外， 1 腳：第 5 輸出端 2 腳：第 1 輸出端 3 腳：第 0 輸出端，電路清零時，該端為高電平 4 腳：第 2 輸出端 5 腳：第 6 輸出端 6 腳：第 7 輸出端 7 腳：第 3 輸出端 8 腳：電源負極 9 腳：第 8 輸出端 10 腳：第 4 輸出端 11 腳：第 9 輸出端 12 腳：級聯(lián)進位輸出端，每輸入 10 個時鐘脈沖時，就可以得到一個計數(shù)器的時鐘信號 13 腳：時鐘輸入端，脈沖輸入端，脈沖下降沿有效 14 腳 ：時鐘輸入端，脈沖上升沿有效 15 腳：清零輸入端，在該管腳加高電平或正脈沖時， CD4017 計數(shù)器中，各計數(shù)單元輸出低電平 “0”，在譯碼器中，只有對應 “0”狀態(tài)的輸出端 3 腳為高電平 16 腳：電源正極，可以使用 3～ 18V直流電源供電 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 8 頁 3 電路設計 根據(jù)設計方案分析后的方框圖，分別對方框圖中各個模塊進行設計。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路 555 定時器構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 [1] 。 (a) 555 構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 (b)輸出波形 圖 555 構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 及其波形 圖 (a)為由 555 定時器和外接定時元件 R、 C 構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 D 為鉗位二極管，穩(wěn)態(tài)時 555 電路輸入端處于電源電平，內(nèi)部放電開關管 T 導通，輸出端 Vo 輸出低電平，當有一個外部負脈沖觸發(fā)信號加到 Vi 端。并使 2 端電位瞬時低于 1/3VCC，低電平比較器動作，單穩(wěn)態(tài)電路即開始一個穩(wěn)態(tài)過程，電容 C 開始充電， Vc 按指數(shù)規(guī)律增長。當 Vc 充電到 2/3VCC時，高電平比較器動作，比較器 A1 翻轉(zhuǎn)，輸出 Vo 從高電平返回低電平，放電開關管 T 重新導通，電容 C 上的電荷很 快經(jīng)放電開關管放電，暫態(tài)結(jié)束，恢復穩(wěn)定，為下個觸發(fā)脈沖的來到作好準備。波形圖 如 見 圖 (b)所示 。 暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間 Tw（即為延時時間）決定于外接元件 R、 C 的大小。 RC? 通過改變 R、 C 的大小，可使延時時間在幾個微秒和幾十分鐘之間變化。當這種單穩(wěn)態(tài)電路作為計時器時，可直接驅(qū)動小型繼電器，并可采用復位端接地的方法來終止暫態(tài)，重新計時。此外需用一個續(xù)流二極管與繼電器線圈并接，以防繼電器線圈反電勢損 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 9 頁 壞內(nèi)部功率管。 繼電器驅(qū)動電路 繼電器驅(qū)動用 NPN 晶體 管驅(qū)動 如 圖 所示 ，當晶體管 T1基極被輸入高電平時，晶體管飽和導通，集電極變?yōu)榈碗娖?，因此繼電器線圈導通，觸點 RL1吸合。當晶體管T1基極被輸入低電平時，晶體管截止，集電極變?yōu)楦唠娖?，因此繼電器線圈斷電，觸點RL1斷開。 圖 繼電器驅(qū)動電路 電路中各元件作用如下： 晶體管 T1可視為控制開關，一般選取 Vce 大于 2 到 3 倍繼電器線圈驅(qū)動電壓， Ice大于 2 到 3 倍繼電器線圈驅(qū)動電流。 R1為三極管限流電阻， R1阻值根據(jù)加在 R1上電壓、β、 Ice 來決定。 電阻 R2保證晶體管 T1可靠截止，因為與 R1構成分壓 ，應保證積極電壓使三極管飽和導通。 D1為繼電器線圈斷開時的續(xù)流二極管，抑制浪涌，一般選用 IN400X、 IN4148均可 [3]。 多諧振蕩電路 多諧振蕩器可以由三極管構成，也可以用 555 定時器 或者通用門電路等來構成。用兩只三極管組成的多諧振蕩器，通常叫做三極管無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器 [10]。 自激多諧振蕩器也叫無穩(wěn)態(tài)電路 。 兩管的集電極各有一個電容分別接到另一管子的基極 ， 起到交流耦合作用 ， 形成正反饋電路 ， 當接通電源的瞬間 ， 某個管子先通 ， 另一 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 10 頁 只管子截止 ,這時 ， 導通管子的集電集有輸出 ， 集電極的電容將脈沖信號耦合 到另一只管子的基極使另一只管子導通 。 這時原來導通的管子截止 .這樣兩只管子輪流導通和截止 ,就產(chǎn)生了震蕩電流 。 無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器是一種簡單的振蕩電路。它不需要外加激勵信號就便能連續(xù)地、周期性地自行產(chǎn)生矩形脈沖 。 該脈沖是由基波和多次諧波構成，因此稱為多諧振蕩器電路。 圖 三極管多諧振蕩電路 下面我們將簡要分析該電路的工作原理： 圖 所示為結(jié)型晶體管自激或稱無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路。它基本上是由兩級 RC藕合放大器組成，其中每一級的輸出藕合到另一級的輸入。各級交替地導通和