555定时器的典型电路及其实际应用

邹 岚

(上海食品科技学校)

555定时器的典型电路及其实际应用

邹 岚

(上海食品科技学校)

介绍555定时器的结构与工作原理，对比分析由555定时器构成的单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器3种典型电路，举例分析了555定时器的实际应用。

555定时器 典型电路 实际应用

555定时器是一种中规模集成电路，它将模拟功能与逻辑功能结合在同一个芯片上，既能作为定时器使用，又能作为振荡器使用。只需外接少量的阻容元件，就能方便地构成单稳态触发器、施密特触发器及多谐振荡器等脉冲产生与变换电路。555定时器在自动检测与控制、仪器仪表、信号产生与变换、定时和报警及家用电器等领域中广泛应用，备受电子专业设计人员的青睐。

1 555定时器的结构与工作原理

1.1 基本结构

555定时器电路(图1)主要包括两个电压比较器、一个基本RS触发器、一个放电开关管和3个5kΩ电阻(串联构成分压器，为电压比较器提供参考电压)。其功能见表1。

图1 555定时器电路

表1 555定时器功能

555定时器外部共8个引脚，各引脚作用见表2。

表2 555定时器各引脚作用

1.2 工作原理

555定时器的功能主要由两个电压比较器决定，两个电压比较器的输出电压控制 RS触发器和放电管VT的状态。其中，3个5kΩ电阻在电源电压VCC和接地之间构成分压器，当控制电压输入端CO悬空时，电压比较器A1的同相输入端参考电压为2VCC/3，A2的反相输入端参考电压为VCC/3[1]。

表3 555定时器逻辑功能

2 555定时器的典型电路

在555定时器的外部配上适当的阻容元件可以构成各种应用电路。

单稳态触发器电路如图2所示。引脚2作为信号输入端，引脚6、7相连后连接定时元件R、C。工作过程(图3)为：接通电源，在没有跃变触发信号时，U0=0，UC=0；当UI有跃变触发信号(UI

图2 单稳态触发器电路

图3 单稳态触发器波形

施密特触发器电路如图4所示。引脚2与引脚6相连，作为信号输入端。工作过程(图5)为：接通电源，输入信号UI逐渐升高，当UI

图4 施密特触发器电路

图5 施密特触发器波形

多谐振荡器电路如图6所示。引脚2与引脚6相连，外接元件R1、R2、C。工作过程(图7)为：接通电源，电容C初始值为0，U0=1，VT截止，电源通过电阻R1和R2对电容C充电，UC上升，充电时间T=(R1+R2)C；当UC≥2VCC/3时，U0=0，VT导通，C放电，放电时间T=R2C；当VCC/3≤UC<2VCC/3时，U0=0；当UC

图6 多谐振荡器电路

图7 多谐振荡器波形

3 555定时器的实际应用

3.1 节电灯电路

在楼梯、走廊及过道等公共场所，人们大多做短暂停留或经过，不需要长时间点亮电灯，为了节约电能，通常使用节电灯电路，在提供一段时间的照明后自动关闭电灯。节电灯电路如图8所示，555定时器与R1、R2、C1组成单稳态延时电路，其持续时间Tpo=1.1R1C1，可以通过R1和C1设置持续时间[3]。节电灯电路工作流程如图9所示。选用的主要元件有双极型555、电磁式继电器HG-4098、硅开关二极管1N4148、电解电容(C1)CD11-10V-100μF、瓷介质电容(C2)CT1-63V-0.01μF、R1(1MΩ)、R2(1MΩ)和EL电灯(60W)。

图8 节电灯电路

3.2 简易汽车发电机电压调节器电路

3.2.1 交流发电机的工作原理

汽车交流发电机主要由转子、定子、整流器和端盖组成。交流发电机作为汽车的主要电源，其功能是在发动机正常运转时(怠速以上)，向所有用电设备(起动机除外)供电，同时向蓄电池充电。当外电路通过电刷使励磁绕组通电时，便产生磁场，使爪极被磁化为N极和S极。当转子旋转时，磁通交替地在定子绕组中变化，根据电磁感应原理，定子的三相绕组中产生交变的感应电动势，使交流发电机发电。二极管整流电路将交流电整流为直流电。交流发电机配装的电压调节器，对发电机的输出电压进行调控，使之保持基本恒定。

图9 节电灯电路工作流程

3.2.2 简易汽车交流发电机电压调节器电路与工作过程

通过555定时器的置位、复位功能，使交流发电机输出电压升高、降低，实现交流发电机输出电压恒定的目的。简易汽车发电机电压调节器电路如图10所示。555定时器的引脚6接电阻R2，使其内部电压比较器A1的同相端接高电平2VDD/3，这决定了电压调节器的上限值。R1和稳压二极管VDZ组成+6V的稳压支路，作为定时器的基本基准电压UR；引脚2接R3、R4两个分压电阻，使电压调节器的下限值VDD/3在4V左右。具体的工作流程如图11所示。

图10 简易汽车交流发电机电压调节器电路

图11 简易汽车交流发电机电压调节器工作流程

由于发电机的励磁绕组是一个大电感器L，其励磁电流是逐渐增大或减小的，因此输出电压也是逐渐增大或减小的，从而使电压调节过程如此反复工作，使交流发电机输出电压稳定在一定范围内，以满足汽车用电设备的稳定使用。

3.3 数字计时器电路

在智力抢答、体育比赛等竞赛场合，需要读数准确、直观且有暂停功能的数字计时器。数字计时器电路如图12所示，555定时器与R1、RP1、C1等组成无稳态多谐振荡电路，将S1、S2闭合，555定时器工作。引脚3输出端连接至光电耦合器4N25，隔离输出连接至838计算器(显示终端)的“=”键。若要暂停，按下“CE”键或S2，计时停止。振荡频率f=1.443/(R1+RP1)C1，调节RP1使频率为1Hz。选用的主要元件有电阻R1(30kΩ)、R2(100Ω)、R3(100Ω)、R4(4.3kΩ)、可调电阻RP1(47kΩ)、电解电容(C1)CA-16V-22μF、瓷介质电容(C2)CT1-63V-0.01μF、晶体管型光电耦合器(IC2)4N25和EL-838计算器。

图12 数字计时器电路

4 结束语

555定时器凭借它性能可靠、使用灵活、稳定性好的优势，成为数字电路中常用的时基电路之一。以单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器3种典型应用电路作为单元电路，可以设计成各种构思奇巧、新颖实用的常用电路，因此555定时器具有巨大的应用潜力。

[1] 周良权,方向乔.数字电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,1994:257～271.

[2] 陈永甫.多功能集成电路555经典应用实例[M].北京:电子工业出版社,2011.

[3] Paul S,Simon M,著,夏建生,王仲奕,刘晓晖,等,译.实用电子元器件与电路基础[M].北京:电子工业出版社,2014:524～529.

TypicalCircuitof555TimerandItsApplication

ZOU Lan
(ShanghaiFoodTechnologySchool)

Both structure and working principle of 555 timer were introduced and three typical circuits of the 555 timer-based monostable trigger, Schmidt trigger and multivibrator were comparatively analyzed, including the 555 timer’s application.

555 timer, typical circuit, practical application

TH714.8

B

1000-3932(2017)04-0406-05

2016-12-23，

2017-03-01)

邹岚(1981-)，讲师，从事电工电子技术的研究，79538644@qq.com。