555玩具电路的应用与设计

茆林艳

摘 要：555时基电路是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙地结合在同一硅片上的组合集成电路。该电路可以在最基本的典型应用方式的基础上，根据实际需要，经过参数配置和电路的重新组合，与外接少量的阻容元件就能构成不同的电路，因而555电路在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了广泛应用。

关键词：集成电路；555时基电路；电子玩具

555时基电路是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙地结合在同一硅片上的组合集成电路。该电路可以在最基本的典型应用方式的基础上，根据实际需要，经过参数配置和电路的重新组合，与外接少量的阻容元件就能构成不同的电路，因而555电路在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了广泛应用。

1 555时基电路的电路结构和逻辑功能

1.1 电路结构及逻辑功能

图1为555时基电路的电路结构和8脚双列直插式的引脚图，由图可知555电路由电阻分压器、电压比较器、基本RS触发器、放电管和输出缓冲器5个部分组成。它的各个引脚功能如下：

1脚：GND（或VSS）外接电源负端VSS或接地，一般情况下接

8脚：VCC（或VDD）外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5～16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3～18V。一般用5V。

3脚：OUT（或Vo）输出端。

2脚：TR低触发端。

6脚：TH高触发端。

4脚：R是直接清零端。当R端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。

5脚：CO（或VC）为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。

7脚：D放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。电阻分压器由三个5kΩ的等值电阻串联而成。电阻分压器为比较器C1、C2提供参考电压，比较器C1的参考电压为2/3Vcc，加在同相输入端，比较器C2的参考电压为1/3Vcc，加在反相输入端。

1.2 555时基电路的主要参数

555时基电路的主要参数有电源电压、静态电流、定时精度、阈值电压、阈值电流、触发电压、触发电流、复位电压、复位电流、放电电流、驱动电流及最高工作频率。

等效电路555时基电路内部既有模拟电路，又有数字电路，读图和应用十分不便，为便于一目了然地理解555的功能，可以将555电路的数字与模拟功能合在一起考虑，进行化简。555电路的内电路方框图简化成为带一个放电开关特殊的RS触发器。

1.3 555时基电路的各种应用

（1）单电源变双电源电路

时基电路555接成无稳态电路，3脚输出频率为20KHz、占空比为1：1的方波。3脚为高电平时，C4被充电；低电平时，C3被充电。由于VD1、VD2的存在，C3、C4在电路中只充电不放电，充电最大值为EC，将B端接地，在A、C两端就得到+/-EC的双电源。本电路输出电流超过50mA。

（2）简易催眠器

时基电路555构成一个极低的频振荡器，输出一个个短的脉冲，使扬声器发出类似雨滴的声音。扬声器采用2英寸、8欧姆小型动圈式。雨滴声的速度可以通过100K电位器来调节到合适的程度。如果在电源端增加一个简单的定时开关，則可以在使用者进入梦乡后及时切断电源。

（3）直流电机调速控制电路

这是一个占空比可调的脉冲振荡器。电机M是用它的输出脉冲驱动的，脉冲占空比越大，电机的电驱电流就越小，转速减慢；脉冲占空比越小，电机的电驱电流就越大，转速加快。因此调节电位器RP的数值可以调整电机的速度。如电极的电驱电流不大于200mA时，可用CB555直接驱动；如电流大于200mA，应增加驱动级和功放级。

电容C2和电阻R3是补偿网络，它可使负载呈电阻性。整个电路的脉冲频率选在3～5千赫之间。频率太低电机会抖动，太高时因占空比范围小使电机调速范围减小。

（4）用555制作的D类放大器

由IC 555和R1、R2、C1等组成100KHz可控多谐振荡器，占空比为50%，控制端5脚输入音频信号，3脚便得到脉宽与输入信号幅值成正比的脉冲信号，经L、C3接调、滤波后推动扬声器。

（5）灭火机器人

一般机器人的避障可以采用红外反射的方法，这在机器人比赛中比较普遍。灭火比赛需要机器人在尽量不碰撞墙壁的基础上尽可能快地找到蜡烛并将火灭掉。在完成任务的过程中首先需要不碰撞墙壁，然后需要判断前方是否有火焰。在找到火焰后需要判断蜡烛旁边的白线。如果碰撞墙壁的话，需要机器人能检测出来并进行处理，不然就会发生机器人卡死的情况，那就不能完成任何任务。

2 555电子鸟的工作原理

工作原理：光控部分由JEC-2多功能集成电路触发器与光敏二极管VD及R1、C1等组成。这种集成电路的灵敏度很高，在自然光照下，VD产生的光电流大于JEC-2的触发电流，JEC - 2触发后，它的2脚立即由高电位变成低电位，将它的负载—鸟鸣部分接通。鸟鸣部分由555时基集成电路、变压器T的一个绕组、扬声器等组成。本电路之所以能模拟鸟叫，奥妙也就是因为有变压器T和C2在此组成间歇振荡器。

元器件选：IC1选用JEC-9多功能集成电路；IC2选用NE555或LM555， 561555型等时基集成电路。VD选用2CUIA型的硅光敏二极管。R1-R3均用RTX-1/8W型碳膜电阻器。C1、C2均用CD11-16V电解电容器，C3用CT1型瓷介质电容器。T用晶体管收音机常用的小型推挽输出变压器。B用Φ27mm x 9mm或Φ29mm x 9mm，8n、0.25W超薄微型动圈式扬声器，以减小体积、方便安装。

制作与调试：全部电路装人一个体积合适的扁圆形塑料盒内，盒面板事先为光敏二极管VD开一小孔、为扬声器B开出释音孔。电路盒上面还要固定一只小鸟造型的工艺晶或儿童塑料玩具，

3 555电子鸟的制作

这个电子鸟电路在不同的光照下，尤其在变化莫测的霓虹灯光照射下，能发出忽高忽低、音调多变的鸟叫声，其声音变幻无穷。

电路以时基电路555为核心组成的多谐振荡器，由555和R1、RG、C1等组成。与一般无稳态多谐振荡器不同的是，在它的充放电回路中串接了一支光敏电阻RG。光敏电阻是一种无源光敏器件，它利用半导体（如Cds、Cdse）光致导电特性，其阻值随照射光的强度而变化；光照强，电阻值小；光照弱或无光照时，电阻值大。

4 结束语

本电路设计以555时基电路为核心，电路设计简单，可靠，造价低廉，控制方便简单和灵活性大。设计出来的电子玩具操作简便，有趣，在金融危机下，人们的压力日益增大，电子玩具的出现，让解压成了一件轻松快乐的小事。该电子鸟玩具让人心情愉悦，容易入睡，是减压的好玩具。

参考文献

[1]陈永甫 《新编555集成电路的应用》 出版社：电子工业出版社 出版日期：2011-7-1 版次：2

[2]郝鸿安《555集成电路实用大全》 出版社：上海科学普及出版社 出版日期：2010-06 版次；1

[3]成志 《电子元器件资料》 文章出自：成志电子制作网 发表时间：2012-11