浅谈长时间延时器的原理及应用

浅谈长时间延时器的原理及应用 基于计数器的长时间的定时器 长时间定时器在电器控制中有着广泛的应用。在传统的 RC 定时器要获得长时间的延时，不仅需要大容量、漏电流小的电容器，而且定时精度低，很难显示定时的进度。 本文介绍一个基于计数器能显示定时进度的、长时间的定时器的。该设计由 555 构成多谐振荡器产生一个时基信号、CD4518 十进制计数器担任分频器、CD4511/七段译码器驱动 03011C 数码管(共阴极)显示定时进度，具有时间精度高，延时时间长和可靠性高的特点。 1、原理框图(图 1) 时基 计数 驱动 执行 信号 电路 电路 继电器 LED显 示 驱动电路 延时 电源 设定 图1 1(1 线路 1.1.1 时基信号的产生 图 2 是一个由 555 和电阻 RA、 和电容器 C 构成多谐振荡器， RB 产生一个 时基信号。 1.1.2 振荡频率参数设置 振荡频率 f 与 RC 有以下的近似关系 f1.443/RA2RBC 实际使用定时器，往往需要控制时间连续可调，为了保证时间可调，则振 荡回路 RA 可选择线性较好的 X 型可调电位器，延时电容可选择稳定性好的 NP 电容器，定时器延时刻度可根据所选择的可调电位器机械行程的偏转角度 来定，从而使设定时间值(标牌刻度示值)与实际延时值相吻合，以减少整 定误差。 VCC VDD R2 Q4B Q3B Q2B Q1B EN2 CP2 RA 4 8 T1 0. 693 RA RB C 7 VO T2 0. 693RB C 3 F 1. 443 / RA 2RB C RB 555 6 CD4518 2 5 1 C C1 CP1 EN1 Q1A Q2A Q3A Q4A R1 VSS 图2 图3 1.1.3 计数/分频电路1.1.3.1 CMOS 计数器集成电路 CD4518 引脚图 (图 3)1.1.3.2 线路分析 该定时器的核心 IC 是双二—十进制计数器/分频器构成分频系数为 100 的分频器，时 基信号从 CP1 进来(EN1 接 VDD) ，从 Q4A 输出可获得分频系数 10，Q4A 输出不能直 接连接到 CP2，因为这时分频系数是 8。正确的连接方法应该将 Q4A 连接到 EN2， (CP2 接 VSS) 。 集成电路的 R1、R2 复位端在电路上电的同时由 C、R 组成的微分电路上产生瞬间 尖脉冲，使计数器的输出端复位清零，待上电瞬间结束后，电路即进入分频延时工作状 态。 1.1.4 LED 显示驱动电路 1.1.4.1 CD4511 七段译码器集成电路引脚图 (图 4) VDD f g a b c d e CD4511 A1 A2 LT BI LE A3 A4 VSS 图4 1.1.4.2 功能简介 CD4511 是一个用于驱动共阴极 LED (数码管) 显示器的 BCD 码—七段码译码器， 特点如下: 具有 BCD 转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的 CMOS 电路能提供较大的 拉电流。可直接驱动 LED 显示器。 其功能介绍如下: BI:4 脚是消隐输入控制端，当 BI0 时，不管其它输入端状态如何，七段数 码管均处于熄灭(消隐)状态，不显示数字。 当 LT: 脚是测试输入端， BI1， 3 LT0 时，译码输出全为 1，不管输入 DCBA 状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否损坏。 LE:锁定控制端，当 LE0 时，允许译码输出。 LE1 时译码器是锁定保持状 态，译码器输出被保持在 LE0 时的数值。 A1、A2、A3、A4、为 8421BCD 码输入端。 a、b、c、d、e、f、g:为译码输出端，输出为高电平 1 有效。 CD4511 的内部有上拉电阻，在输入端与数码管笔段端接上限流电阻就可工作。 2. 应用 2.1 100 分钟定时器电路图 (图 5) 2.2 线路分析 当电路上电时，C2、R1 和 C3、R3 产生一个微分尖脉冲，使计数器 CD4518 和 D 型触发器 CD4013 复位清零。此时 D 型触发器的 Q 反为高电平，三极管导通，继 电器吸合。 该定时器由 555 集成电路和电阻 RA、RB、电容器 C，产生 1 分钟的的时基信号， 经 1/2CD4518 分频 后 (10 分频) Q4A 的下降沿触发下一个分频器。 同时 Q1A、Q2A、 Q3A、Q4A 输出 BCD 码送入 CD4511 七段译码器驱动 LED 数码管。当当计数器接受 第 100 个脉冲时，Q1B、Q2B、Q3B、Q4B(0101)时，与非门 CD4011 输出一个下 降 脉冲，经反相器反相后变成一个上升脉冲，触发 CD4013，使电路翻转 Q 反为低 电 平。继电器断电释放，同时计数器自然复位。计数器开始重新计数，这时继电器 保持 断开状态，只有当计数器计满 100 个脉冲时继电器才会吸合。因此这个定时 器是通电 100 分钟，再断电 100 分钟，循环往复。 因为这里的时基信号是 1 分 钟，所以 LED 数码管显示的数值正好和延迟的时间吻 合。如果时基信号不是整数， 那么 LED 数码管只能显示定时的进度。 VCC 0311C 0311C J 1 13 10 8 7 2 11 1 13 10 8 7 2 11 R2 VCC C3 1K 1 4 Q D Q VDD VCC VCC 2 5 1 14 4 a b c d e f g a b c d e f g LT LT CD4013 R3 BI CD4511 CD4511 BI LE LE 3 6 7 A1 A2 A3 A4 A1 A2 A3 A4 CP S VSS VCC CD4011RA 4 8 Q1A Q2A Q3A Q4A Q1B Q2B Q3B Q4B 7 3RB 555 CD4518 6 2 5 1 CP1 EN1 VDD R1 R2 CP2 VSS EN2C C1 C2 R1 图5 3.结论 要 想得到更长时间的定时器，只要改变计数器的数量就能实现。