实验08 555定时器及其应用
实验八 555定时器及其应用 一、实验目的
1(熟悉并掌握555时基电路的工作原理;
2(熟悉并掌握555构成的单稳态触发器、多谐振荡器、占空比可调的多谐振荡器三种典型电路结构及工作原理;
3(学会应用555时基集成电路。
二、实验任务(建议学时:4学时)
(一)基本实验任务
1. NE555构成的单稳态触发器逻辑功能测试;
2. NE555构成的多谐振荡器及参数测试;
3. NE555构成的占空比可调的多谐振荡器及参数测试;
(二)扩展实验任务()
1. 555构成的脉冲宽度调制(PWM—Pulse Width Modulation)器。
2. 利用555时基电路设计一个驱动电路,能够实现对LED灯的亮度调节。 3. 利用555时基电路设计一个线性斜坡电压(Linear Ramp)发生器。 三、实验原理
1(555定时器又称为时基电路,由于它的内部使用了三个5K的电阻,故取名555。
VccCONTRESET
4855K
RES
THRESR
6
OUT5K3S
TRIG2
5K(a)引脚排列 (b)内部框图
图8-1 NE555引脚排列及内部框图 GNDDISCH17 NE555引脚功能说明:
GND:电源地;TRIG:触发端;OUT:输出端;RESET:清零端,低电平有效; CONT:控制端;THRES:阈值电压输入端;DISCH:放电端;Vcc:电源正极;
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555定时器集成芯片型号很多,例如LM555、NE555、SA555、CB555、ICM7555、LMC555等等,尽管型号繁多,但它们的引脚功能是完全兼容的,在使用中可以彼此替换,大多数双
大多数CMOS型芯片最后4位数码都是7555(还有部分极型芯片最后3位数码都是555,
定时器芯片的命名采用C555来表示CMOS型555定时器,例如LMC555)。另外,还有双定时器型芯片双极型的556和CMOS型的7556、四定时器NE558。
555的引脚排列和内部框图见图8-1,556的引脚排列见图8-2。
图8-2 NE556双定时器引脚排列
2(双极型与CMOS型555定时器芯片的区别
1)双极型555定时器工作电压范围5~15V,其驱动能力强,最大负载电流达?200mA,其构成的多谐振荡器工作频率较低,极限大约为300kHz(不同厂商生产的555定时器其最高振荡频率不一定相同,具体值需要通过查阅厂商提供的芯片参数手册);
2)CMOS型555定时器工作电压范围3~16V,其驱动能力弱,最大负载电流仅有?4mA,其构成的多谐振荡器工作频率较高,可达500kHz(不同厂商生产的555定时器其最高振荡频率不一定相同,具体值需要通过查阅厂商提供的芯片参数手册);
由于CMOS型的555定时器驱动能力很弱,因此,使用CMOS型的555定时器时,当负载工作电流最大值超过?4mA时,需要在CMOS型555定时器的Out端和负载之间加一级缓冲电路以提高CMOS型555定时器的驱动能力。
注意,这里的负载电流正负表示的含义为:负载电流为正时,表示电流由Out端流出,负载电流为负时,表示电流流入Out端。
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(一)基本实验任务
表8-1 555逻辑功能表 1. 555构成的单稳态触发器 输 入 输 出
Reset Thres Trig Out Disch
0 × × 0 导通
12Vcc > Vcc >0 导通 1 33
1保2
Vcc 1 保持 持 33
12Vcc 表格。
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五、实验器材
1(数字电路实验箱
2(数字万用表
3(集成电路芯片
1)NE555 2只;
2)三极管S8550 1只;
3)1N4148 2只;
4)10kΩ电位器 1只;
5)阻容元件若干;
6)面包实验板 1块;
7)导线若干。
六、实验内容与步骤
(一)基本实验任务
1(NE555构成的单稳态触发器功能测试。
1)按图8-3在面包板上接好线路,给NE555的TRI端输入一个10kHz的连续脉冲信号,观察并记录Uo和Ui波形;
2)将电路中的R由10k更换为5k1,Ui保持不变,观察并记录Uo和Ui波形; 3)将电路中的R更换为1M,C更换为10uf,去掉TRI端的Ui信号,并将实验箱中的单脉冲(下降沿)插孔用导线接至NE555的TRI端(2脚),NE555的Out端经过一470欧姆的电阻与LED灯正极相连,LED负极接地。电路通电后,给TRI一个低电平触发脉冲的同时用手机秒表功能对电路暂态t(LED灯点亮)进行计时,并记录数据,共进行10次计时,w
取其平均值最为t的最终测试结果。 w
2. NE555构成的多谐振荡器及参数测试。
按图8-4电路在面包板上接线,并用示波器观察并记录Uo、Uc的波形。 3. NE555构成的占空比可调的多谐振荡器及参数测试。
按图8-5电路在面包板上接线,检查接线无误后,用示波器观察并记录Rp最大和最小时对应的Uo、Uc的波形。
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(二)扩展实验任务
1. 555构成的脉冲宽度调制(PWM—Pulse Width Modulation)器。
1)按照图8-6所示电路在面包板上接线,CON端输入一如图8-6(b)图所示正弦波Ui,其Vpp=2V,f=1kHz。Ui可利用函数信号发生器获得,现将其Vpp调至2V,然后利用信号发生器的DC Offset功能将其幅值向大于0V方向偏移3V。
2)用示波器观察并记录Uo、Uc、Ui的波形。
2(扩展任务选做项。
根据事先设计好的电路在实验箱或面包板上连线,按自拟实验步骤对电路进行测试,并将测试结果记入自拟的测试表格中。
七、注意事项
1(实验电路连线事先用万用表“二极管”挡进行
,保证连接电路的连线完好,正式
连接实验线路前,必须对所用芯片进行逻辑功能的验证,保证接入电路的芯片功能完好。
2(将芯片插入插座,或者从插座上拔出芯片时,用力要均匀,避免用力不均导致芯片
引脚弯曲变形甚至折断。
3(注意集成芯片在集成芯片插座上的安装方向不要弄反,器件和连线要插牢,仔细核
对芯片各引脚功能,先将芯片的电源引脚和地引脚分别接至5V正、负极上,其余引脚
也不能接错。
4(芯片输出端不允许并联使用(非OC门),更不允许直接接地或接电源,为了提高电
路的抗干扰能力,电路中多余输入端最好不要悬空。
5(实验中,必须遵循“先连线后通电,先断电后拆线”的操作原则,严禁带电操作。 八、实验
要求
1(将所有实验中观察记录的波形和测试数据整理到实验报告上,所有波形均用铅笔绘制。
2(在实验报告上用铅笔工整、清晰地画出设计的电路,并将自拟测试表格及数据、波形整理到实验报告上。
3(总结本次实验情况,写出心得体会。包括实验中遇到的问
的处理方法和结果。
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