基于555組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的觸摸控制燈的設(shè)計(jì)

1、Proteus仿真的基本流程建立設(shè)計(jì)文件打開ISIS系統(tǒng)，選擇文件菜單中的新建，打開圖紙窗口，選擇合適的圖紙類型，確認(rèn)后自動(dòng) 建立一個(gè)缺省標(biāo)題（UNTITLED的文件，再選擇文件菜單的另存為，建立自己名稱的設(shè)計(jì)文件, 如基礎(chǔ)強(qiáng)化訓(xùn)練等| | * | II |M ； fiwtTkMllIFile Wz Edit Tools131r事ph畦甘lilMafy 丁電由例融華 1s戶電m hIdk +Ui力？如制EAS/DOKcaAnl+co廠：占二一圖proteus 新建文件界面元件的選擇與放置元件的選擇將所需元器件加入到對(duì)象選擇器窗口。單擊對(duì)象選擇器按鈕 且，如圖所示精心整理圖1.2.1開啟元件選擇

2、界面彈出“Pick Device頁面，在“ Keywords”輸入555,系統(tǒng)在對(duì)象庫中進(jìn)行搜索查找，并將搜索結(jié)果顯示在“ Results中，如圖所示。闔 Pick Devi ces|555Match 曲 d已 朝ads?Gategoty|AI 亡alEqaiiHlAnoglC$CMOS靶的/修 DiodesIC* SwircNng Device? Tm金心比Jih-categciyNlanufacturef口的5Lbi 日 iyD&j 口 plicn2M9550FAIRCHLDSicon NPN LowP&wf Eire4al T*aiststar(35OmW. 1522M5551FAIfl

3、CHLDSikoti NPM Low Power B&olai Iiensistai (350hJ 5c溟2M5551BIPOLARSiicdn NPN Low Pcwei Bpdlai TiiansnLai (3SDrrW_ 15Cj2H555&FAJH 匚 HLDN ChaMFET 口卯EM 劉哪2MS57FAIRCHLDW C!iinclJFET (3WnM.2M5558FAIRCHLDW Chanel JFET 300hAV. 30C藤 I4555CMOSD ual l -7 M Line DecogVOemuHiplexer45S5IECamDual 1-To-4 Line Deca

4、dEi/iyeTTukileMef555ANALQQT inr取用 idol。！7555AHALOGCKOSTinwMDsalalCTBZX55C51RLZEMERM51V Zener DdeBZX5K56RLZENERM56V Zener 口心也白沙S5CW1ZENEAF5dM Negi Diode0&35CW1HLZEHERM5. IV Zen ci DiodeBZ55CW6ZENERF5.GV Zenes DiodeBZX55CT/6RLZEMERM5.6V Zens DiodeIRF7555TRIfiPDVtfEFl30V. f.部細(xì) J 2SW,03 P Chtfinel HEXFE

5、I Pae* MDSFET h a MeiNES55ANALOGSnle Precisian I imwFCA3S5瓦。Rcmgic 1&bit I/O expardei FaUSC-gS0555RTECCOHSCR U bdeSchcmiK Model |555 MDFdL-L-L-S-:TH 削 ET i 3-精心整理圖1.2.2元件選擇界面在“Result（欄中的列表項(xiàng)中，雙擊“555”，則可將“555”添加至對(duì)象選擇器窗口。 接著在“Keywords” 欄中重新輸入其他元件名稱，按同樣的方法操作即可將其他元件添加至對(duì)象選擇器窗口。單擊“ OK ”按鈕，結(jié)束對(duì)象選擇。經(jīng)過以上操作，在對(duì)象

6、選擇器窗口中，已有了555、LED-RED、RES等元器件對(duì)象，若單擊555,在預(yù)覽窗口中，見到555的實(shí)物圖，如圖所示；若單擊 RES或LED-RED ,在預(yù)覽窗口中， 見到RES和LED-RED的實(shí)物圖，如圖所示。此時(shí)，可以看到在繪圖工具欄中的元器件按鈕即處于選中狀態(tài)。如下圖所示：臉 甚觥強(qiáng)化訓(xùn)魅-ISIS Proi5i5基礎(chǔ)強(qiáng)化訓(xùn)練=ISIS PE 曲 基B曜化小膝-ISIS ProFile View Edit Tools File View tdit Tools Ale View Edit Tools口9口奉冷|臺(tái)口目口醺摩SA SP| L DEVICES 10WATT0R1555AU

7、DIOIOON LED LED-RED SWITCHDEVICESP I U DEVICE!1DVATT0R1555AUDIOIOONLED10WATT0R1555 AUDIOIOON LED LED-RED SWITCHMrnLEEi-REDSWITCH圖1.2.3元件選中圖示放置元器件至圖形編輯窗口在對(duì)象選擇器窗口中，選中555,將鼠標(biāo)置于圖形編輯窗口該對(duì)象的欲放位置、 單擊鼠標(biāo)左鍵, 該對(duì)象被完成放置。同理，將 RES及其他元件放置到圖形編輯窗口中。如圖所示。若對(duì)象位置需要移動(dòng)，將鼠標(biāo)移到該對(duì)象上，單擊鼠標(biāo)右鍵，此時(shí)我們已經(jīng)注意到，該對(duì)象 的顏色已變至紅色，表明該對(duì)象已被選中，按下鼠標(biāo)左

8、鍵，拖動(dòng)鼠標(biāo)，將對(duì)象移至新位置后，松 開鼠標(biāo)，完成移動(dòng)操作。精心整理同白 View Edit Tods Design 臼叩卜 Source debug Llbrair)jreniplai& Steffl- Help口旨IHW障圖的團(tuán)譏書中旦鼻映口 - 班陶 一 投料就11用區(qū) 的田 迪14+詼 N-os-bil 威川/ncoAs+C3IOT*P 0.J a1 叫8占 TTITI1|1MATT2fi2.AUDI01M1 BZM9K2O BZ5C1RL BZ：35CafiL CiLL LED RED M2PT10RL $W$P$T MUHTl-2uI I 1 I II | 0 9 Mg好卻 I p

9、und dol.圖1.2.2 元件的放置元件之間連線弁完成繪圖. L .! 1-Z x I I *- -Proteus的智能化可以在你想要畫線的時(shí)候進(jìn)行自動(dòng)檢測。下面，我們來操作將電阻R1的下端連接到LED顯示器的上端。當(dāng)鼠標(biāo)的指針靠近 R1下端的連接點(diǎn)時(shí)，跟著鼠標(biāo)的指針就會(huì)出現(xiàn) 一個(gè)“X”號(hào)，表明找到了 R1的連接點(diǎn)，單擊鼠標(biāo)左鍵，移動(dòng)鼠標(biāo)（不用拖動(dòng)鼠標(biāo)），將鼠標(biāo)的指 針靠近LED顯示器的上端的連接點(diǎn)時(shí)，跟著鼠標(biāo)的指針就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“X”號(hào)， 表明找到了 LED 顯示器的連接點(diǎn)，同時(shí)屏幕上出現(xiàn)了粉紅色的連接，單擊鼠標(biāo)左鍵，粉紅色的連接線變成了深綠 色，同時(shí)，線形由直線自動(dòng)變成了 90o的折線，

10、這是因?yàn)槲覀冞x中了線路自動(dòng)路徑功能。同理，我 們可以完成其它連線。在此過程的任何時(shí)刻，都可以按ESC鍵或者單擊鼠標(biāo)的右鍵來放棄畫線。精心整理*3106(3015cvTRSW-SPST-MOMTEXT*R15MOJOluFTEXbR2 一5.1k 本 D2U1SW1555# HLF LED-RED圖1.3由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器觸摸控制燈連線圖設(shè)置元件屬性在圖形編輯窗口內(nèi)，將鼠標(biāo)置于 RES元件上，單擊鼠標(biāo)右鍵，選中該對(duì)象，單擊鼠標(biāo)左鍵，進(jìn)入對(duì)象屬性編輯頁面，如圖所示。在“Resistance欄中輸入5M ,單擊“OK”按鈕，結(jié)束設(shè)置此番操作意味著，電阻值為5M,其他需要設(shè)置的元件進(jìn)行相同操作

11、。精心整理Edit ComponentComponent Referee|3IHidden:Resistance:5MHidden:Medel Type:analogHideAllPCB Package：Olhei Properties:|RES180,| ? |Hide AllCODE=HOR14Ewdude from Simulation Exclude from PCB Layout Edit all propeirties： as textAttach hierarchy module 一 Hide common pins圖1.4元件屬性設(shè)置仿真圖繪制與仿真在仿真過程中，用開關(guān)的閉合與

12、開啟代替觸摸感應(yīng)片，人體感應(yīng)信號(hào)用矩形脈沖代替，用可 發(fā)光的LED-REEM示燈的亮滅。當(dāng)需要開燈時(shí)，觸摸感應(yīng)片相當(dāng)于開關(guān)閉合，人體的感應(yīng)信號(hào)加 . . . X J.II -41. 至IC2 （2）腳，觸發(fā)IC2翻轉(zhuǎn)，（3）腳變?yōu)椤?”，使LED-RE區(qū)光。此后R1對(duì)C2充電，當(dāng)C2 上的電壓上升至電源電壓的2/3時(shí)，IC2再次翻轉(zhuǎn)，（3）腳輸出恢復(fù)為0,負(fù)載停止工作，LED-RED 變滅。電路的定時(shí)時(shí)間T=1.1R1*C2。設(shè)置電阻值為5M,電容值為2uF,所以燈亮?xí)r間大概為11 秒。其中LED-RE加以用可發(fā)聲音樂芯片替代，實(shí)現(xiàn)門鈴和報(bào)警器功能等。精心整理R2TEXTsSWI(COM)5

13、SW1SW-SPST-MOW1U1QDC I tAC10.01 uF10BQ015HI2uR25.1k 至 D2D1 LED-RED 圖1.5.1 觸摸控制燈的仿真圖X j.1I I下圖為觸摸控制燈點(diǎn)路仿真的輸入、輸出波形，輸入采用頻率為1Hz矩形波的秒脈沖，由于電路的延時(shí)功能，當(dāng)?shù)谝淮呜?fù)脈沖觸發(fā)電路后，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，燈發(fā)光。在暫穩(wěn)態(tài)期問，繼續(xù)輸入的秒脈沖對(duì)電路沒有影響，即輸出部分保持不變。當(dāng)延時(shí)結(jié)束，下一次的觸發(fā)輸出才會(huì)出現(xiàn)新的波形，輸出波形的出現(xiàn)間隔由延時(shí)時(shí)間決定，即由T=1.1R1*C2決定。精心整理1.5.2觸摸控制電路的輸入與輸出波形二所用芯片管腳功能介紹2.1芯片555的介紹和管

14、腳圖555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作 的稱為555。555定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在4.5V16V 工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為200mA ,因而其輸出可與 TTL、CMOS或者模擬電路電平兼容。555定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀精心整理表、家用電器、電子測量及自動(dòng)控制等方面。555定時(shí)器的內(nèi)部電路框圖和外引腳排列圖如CQNTRULV”niirMAAGFTUArtHOLDVOLTAGr（5） G下圖所示：圖2.1555定時(shí)器的內(nèi)部電

15、路框圖和外部引腳分布內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè) RS觸發(fā)器，一個(gè)放電管 T及功 率輸出級(jí)。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC /3和2VCC /3555定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5腳懸空時(shí)，則電壓比較器 A1的反相輸入 端的電壓為 2VCC /3 , A2的同相輸入端的電壓為 VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR的電壓小于 VCC /3 ,則比較器 A2的輸出為1 ,可使 RS觸發(fā)器置1,使輸出端 OUT=1 。如果閾值 輸入端TH的電壓大于 2VCC/3 ,同時(shí)TR端的電壓大于 VCC /3 ,則A1

16、的輸出為 1,A2的輸出為 0,可將 RS觸發(fā)器置 0,使輸出為 0電平。精心整理2.2引腳的名稱和作用如下：1腳一GND接地腳2腳一TL,低電平觸發(fā)端3腳一Q,電路的輸出端4腳一/RD,復(fù)位端，低電平有效5腳一V_C,電壓控制端6腳一TH,閾值輸入端7腳一DIS,放電端8腳一VCC,電源電壓端，其電壓范圍為：318V三設(shè)計(jì)方案與工作原理基于555組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的觸摸控制燈的設(shè)計(jì)方案精心整理根據(jù)設(shè)計(jì)要求，要實(shí)現(xiàn)延遲和燈的控制功能，可由555構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器即可，則電路原理圖設(shè)計(jì)如下：圖3.1基于555組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的觸摸控制燈電路觸摸控制燈電路的工作原理上圖即為由555定時(shí)器和外接定時(shí)元件

17、 R C構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器觸摸燈控制電路。D2為鉗位 j r i -v i , r I - 二極管，穩(wěn)態(tài)時(shí)555電路輸入端處于電源電平，內(nèi)部放電開關(guān)管 T導(dǎo)通，輸出端Vo輸出低電平， 當(dāng)有一個(gè)外部負(fù)脈沖觸發(fā)信號(hào)加到 Vi端。并使2端電位瞬時(shí)低于1外，低電平比較器動(dòng)作，單 穩(wěn)態(tài)電路即開始一個(gè)穩(wěn)態(tài)過程，電容 C開始充電，Vc按指數(shù)規(guī)律增長。當(dāng)Vc充電到3唯 時(shí)，高電平比較器動(dòng)作，比較器 A1翻轉(zhuǎn)，輸出Vo從高電平返回低電平，放電開關(guān)管 T重新導(dǎo)通，電容C上的電荷很快經(jīng)放電開關(guān)管放電，暫態(tài)結(jié)束，恢復(fù)穩(wěn)定，為下個(gè)觸發(fā)脈沖的來到作好準(zhǔn)備。在不接外加電壓時(shí)，通常接一個(gè) 0.01uf的電容器C1到地，起濾波

18、作用，以消除外來的干擾，以確保參考電平的穩(wěn)定。其工作原理波形圖如下精心整理4Vo0 -1HFw 圖3.2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器波形圖1 I暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間Tw （即為延時(shí)時(shí)間）決定于外接元件 R C的大小。Tw=1.1RC,通過改變R C的大小，可使延時(shí)時(shí)間在幾個(gè)微秒和幾十分鐘之間變化。當(dāng)這種單穩(wěn)態(tài)電路作為計(jì)時(shí)器時(shí)，可直接驅(qū)動(dòng)小型繼電器，并可采用復(fù)位端接地的方法來終止暫態(tài)，重新計(jì)時(shí)。此外需用一個(gè)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壞內(nèi)部功率管。四 設(shè)計(jì)電路的實(shí)驗(yàn)記錄與結(jié)果分析根據(jù)555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作原理，穩(wěn)態(tài)時(shí) 555電路輸入端處于電源電平，內(nèi)部放電開精心整理關(guān)管T導(dǎo)通，輸出端Vo

19、輸出低電平，則此情況下 LED-RED不會(huì)發(fā)光，開始在電路設(shè)計(jì)過程 中LED-RED竟然亮了，為去除這種錯(cuò)誤現(xiàn)象，另加了一個(gè)鉗位二極管和壓控電阻才恢復(fù)到正?，F(xiàn)象。當(dāng)有一個(gè)外部負(fù)脈沖觸發(fā)信號(hào)加到 Vi端。并使2端電位瞬時(shí)低于1，低電平比較器動(dòng)作,單穩(wěn)態(tài)電路即開始一個(gè)穩(wěn)態(tài)過程，輸出高電平燈開始發(fā)光，可是在電路仿真過程中，開始使用直流輸入和開關(guān)的閉合作為觸發(fā)脈沖，但是沒有得到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)置其電壓值為低于VCC /3的輸入，換頻率為 1Hz的矩形脈沖輸入，才得到了預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。11秒后熄滅，達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:由于輸入端選用的是 1Hz的矩形脈沖連續(xù)信號(hào)，所以要想的要預(yù)期實(shí)

20、驗(yàn)結(jié)果需加一個(gè) 開關(guān)，控制矩形脈沖的連續(xù)輸入。當(dāng)輸入一次矩形脈沖信號(hào)后，輸出端獲得高電平燈發(fā)光, 此時(shí)馬上斷開開關(guān)，使在電路延時(shí)階段結(jié)束時(shí)沒有下一次的脈沖輸入，則燈亮了預(yù)期的圖4.1設(shè)計(jì)電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖五心得與體會(huì)這是上大學(xué)以來的第一個(gè)基礎(chǔ)強(qiáng)化訓(xùn)練，開始接觸時(shí)自己感覺很陌生，但還好了解之后才知精心整理道和課程設(shè)計(jì)差不多，而且我做的題目也不是很難，設(shè)計(jì)的電路圖也是最簡單易行的，所以在仿 真過程中也沒遇到太大的困難。本次基礎(chǔ)強(qiáng)化訓(xùn)練我做的題目為 基于555組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的觸摸控制燈的設(shè)計(jì)， 在本次設(shè) 計(jì)中我采用的電路比較簡單，直接 由555定時(shí)器和外接定時(shí)元件 R C構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器觸摸燈控 制

21、電路。另加了個(gè)鉗位二極管 和負(fù)載電阻，電路通過555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)延時(shí)和控制燈的開關(guān)功能，通過R,C數(shù)值的改變來改變延時(shí)時(shí)間長短。一直對(duì)電器設(shè)備比較感興趣，尤其是這次的觸摸控制燈更是生活中常用到的，所以這次的強(qiáng)化訓(xùn)練是我喜歡的就完成的很認(rèn)真，我就是以此心態(tài)對(duì)待此次基礎(chǔ)強(qiáng)化訓(xùn)練的，所謂態(tài)度決定一切”，于是偶然又必然地收獲了諸多，概而言之，大約以下幾點(diǎn)：一、溫故而知新。設(shè)計(jì)剛開始時(shí)，一點(diǎn)思緒都沒有，對(duì)于理論知識(shí)學(xué)習(xí)不夠扎實(shí)的我深感甯到用時(shí)方恨少”，于是想起圣人之言 溫故而知新”，便重拾教材與實(shí)驗(yàn)手冊，對(duì)知識(shí)系統(tǒng)而全面進(jìn) 行了梳理，遇到難處先是苦思冥想再向同學(xué)請教，終于熟練掌握了基本理論知識(shí)，而且領(lǐng)悟諸多平時(shí)學(xué)習(xí)難以理解掌握的較難知識(shí)，學(xué)會(huì)了如何思考的思維方式，找到了設(shè)計(jì)的靈感。二、實(shí)踐出真知。因?yàn)樵诰W(wǎng)上找到的電路圖