基于555定时器的函数信号发生器设计

2013-2014学年度第二学期电子技术基础课程

调

研

报

告

课题名称：基于555定时器的

信号发生器设计

专业：物理学

学号： *********

姓名： ** ** **

成绩：

1、调研任务与要求

设计一个信号发生器，独立完成系统设计，要求能实现以下功能：

（1）能产生方波、三角波、正弦波

2、调研目的

（1）进一步巩固熟悉简易信号发生器的电路结构及电路原理并了解波形的转变方法；（2）学会用简单的元器件及芯片制作简单的函数信号发生器，锻炼动手能力；

（3）学会调试电路并根据结果分析影响实验结果的各种可能的因素

3、设计方案论证

信号发生器一般由一个电路产生方波或者正弦波，通过波形变换得到其他几种波形。考虑到RC震荡产生正弦波的频率调节不方便且可调频率范围较窄，本设计采用先产生方波，后变换得到其他几种波形的设计思路。

采用555组成的多谐振荡器可以在接通电源后自行产生矩形波，再通过积分电路将矩形波转变为三角波，再经积分网络转变为正弦波。

4、555定时器的电路结构与工作原理

555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC若触发输入端TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为0，可使 RS 触发器置1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于2VCC/3，同时TR 端的电压大于VCC /3，则 C1 的输出为 0，

5、基于555定时器的信号发生器设计原理

（一）555定时器接成多谐振荡器工作形式产生方波

电路图如下

接通电源后，电容C2被充电，当V c 上升到32 Vcc

时，使V0为低电平放电三极管T 导通，此时电容C2通过R3.R7.T 放电，V c 下降。当V c 下降到3Vcc 时，V0翻转为高电平。放电结束时，T 截止，Vcc 通过R2→R3→RP→C2向电容C2充电，当V c 从3Vcc 上升到32 Vcc 时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，在输出端得到一个周期性的矩形波。

电容C2放电所需的时间为：Tpl=(R3+RP ’)C2㏑2

555定时器的典型应用电路

555定时器的典型应用电路 单稳态触发器 555定时器构成单稳态触发器如图22-2-1所示，该电路的触发信号在2脚输入，R和C是外接定时电路。单稳态电路的工作波形如图22-2-2所示。 在未加入触发信号时，因u i=H，所以u o=L。当加入触发信号时，u i=L，所以u o=H，7脚内部的放电管关断，电源经电阻R向电容C充电，u C按指数规律上升。当u C上升到2V CC/3时，相当输入是高电平，5 55定时器的输出u o=L。同时7脚内部的放电管饱和导通是时，电阻很小，电容C经放电管迅速放电。从加入触发信号开始，到电容上的电压充到2V CC/3为止，单稳态触发器完成了一个工作周期。输出脉冲高电平的宽度称为暂稳态时间，用t W表示。 图22-2-1 单稳态触发器电路图 图22-2-2 单稳态触发器的波形图 暂稳态时间的求取： 暂稳态时间的求取可以通过过渡过程公式，根据图22-2-2可以用电容器C上的电压曲线确定三要素，初始值为u c(0)=0V，无穷大值u c(∞)=V CC，τ=RC，设暂稳态的时间为t w，当t= t w时，u c(t w)=2 V CC/3时。代入过渡过程公式[1-p205]

几点需要注意的问题： 这里有三点需要注意，一是触发输入信号的逻辑电平，在无触发时是高电平，必须大于2 V CC/3，低电平必须小于 V CC/3，否则触发无效。 二是触发信号的低电平宽度要窄，其低电平的宽度应小于单稳暂稳的时间。否则当暂稳时间结束时，触发信号依然存在，输出与输入反相。此时单稳态触发器成为一个反相器。 R的取值不能太小，若R太小，当放电管导通时，灌入放电管的电流太大，会损坏放电管。图22-2-3是555定时器单稳态触发器的示波器波形图，从图中可以看出触发脉冲的低电平和高电平的位置，波形图右侧的一个小箭头为0电位。 图22-2-3 555定时器单稳态触发器的示波器波形图 [动画4-5] 多谐振荡器 555定时器构成多谐振荡器的电路如图22-2-4所示，其工作波形如图22-2-5所示。 与单稳态触发器比较，它是利用电容器的充放电来代替外加触发信号，所以，电容器上的电压信号应该在两个阈值之间按指数规律转换。充电回路是R A、R B和C，此时相当输入是低电平，输出是高电平；当电容器充电达到2 V CC/3时，即输入达到高电平时，电路的状态发生翻转，输出为低电平，电容器开始放电。当电容器放电达到2V CC/3时，电路的状态又开始翻转。如此不断循环。电容器之所以能够放电，是由于有放电端7脚的作用，因7脚的状态与输出端一致，7脚为低电平电容器即放电。

555信号发生器

学年论文（课程论文、课程设计） 题目：函数信号发生器 小组成员： 所在学院：信息科学与工程学院 指导教师： 职称：讲师

2011 年12 月24 日

背景 函数信号发生器又称为信号源，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用，能够产生多种波形，如三角波、方波、正弦波的电路被称为函数信号发生器。在通信、广播、电视系统，在工业、农业、生物医学等领域内，函数信号发生器在实验室和设备检测中具有十分广泛的应用。

方波——三角波——正弦波函数信号发生器 一、 设计要求 1． 设计、组装、调试方波、三角波、正弦波发生器 2． 输出波形：方波、三角波、正弦波 二、 设计方案 2.1实验原理 （1）方案一原理框图 图1—— 方波、三角波、正弦波信号发生器的原理框图 首先由555定时器组成的多谐振荡器产生方波，然后由积分电路将方波转化为三角波，最后用低通滤波器将方波转化为正弦波，该方案调试容易。 （2）方案二原理框图 图2—— 正弦波、方波、三角波信号发生器的原理框图

RC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法，电路框图如上。先通过RC正弦波荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过积分电路形成三角波。此电路具有良好的正弦波和方波信号。但经过积分器电路产生的同步三角波信号，存在难度。原因是积分器电路的积分时间常数是不变的，而随着方波信号频率的改变，积分电路输出的三角波幅度同时改变。若要保持三角波幅度不变，需同时改变积分时间常数的大小。 2.2函数发生器的方案选择 函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件(如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管)，也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题未采用单片函数发生器模块8038。 方案一的电路结构、思路简单，运行时性能稳定且能较好的符合设计要求，且成本低廉、调整方便，关于输出正弦波波形的变形，可以通过可变电阻的调节来调整。而方案二，关于三角波的缺陷，不是能很好的处理，且波形质量不太理想，且频率调节不如方案一简单方便。综上所述，我们选择方案一。 2.3方波发生电路的工作原理和论证 图3——由555定时器组成的多谐振荡器 利用555与外围元件构成多谐振荡器，来产生方波的原理。

555定时器产生三种波形发生器

目录 摘要 (2) 第一章方案提出 (3) 第二章电路的基本组成及工作原理 (4) 第一节系统组成框图 (4) 第二节方波的产生 (5) 第三节由方波输出为三角波（利用积分器来实现） (7) 第四节由三角波输出正弦波 (9) 第三章 555定时器的介绍 (10) 第一节电路组成 (11) 第二节引脚的作用 (12) 第三节基本功能 (13) 第四章元件清单 (15) 第五章总结 (16) 附录及参考文献 (17) 第一节附录 (17) 一多谐振荡器——产生矩形脉冲波的自激振荡器 (17) 二电路原理图 (19) 第二节参考文献 (20)

摘要 各种电器设备要正常工作，常常需要各种波形信号的支持。电器设备中常用的信号有正弦波、矩形波、三角波和锯齿波等。在电器设备中，这些信号是由波形产生和变换电路来提供的。波形产生电路是一种不需外加激励信号就能将直流能源转化成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流能量输出电路，又称为振荡器或波形发生器。 在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。 波形发生器通过与波形变换电路相结合，它能产生正弦波、矩形波、三角波和阶梯波等各种波形，能满足现代测量、通信、自动控制和热加工、音视频设备及数字系统等对各种信号源的需求。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器等。 关键字：方案确定、参数计算、信号、发生器等。

实验4指导书 555定时器电路设计

实验4 555定时器电路设计 预习内容 阅读《电工电子实验教程》第6.5节中555集成定时器应用的内容。 预习实验的内容，自拟实验步骤和数据表格，完成理论设计，画出原理电路，选择所用元件名称、数量，熟悉元件引脚，手写预习报告。 一、实验目的 1．熟悉集成定时器555的工作原理及应用。 2．熟悉时钟信号产生电路的设计方法。 3．掌握使用定时器555设计多谐振荡器的方法。 二、知识要点 时钟信号在电子电路中有着非常重要的作用，而生成周期时钟信号的方法也有多种。比较常用的方法就是使用555定时器构成多谐振荡器。此电路广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。 555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为7555。555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V~16V 工作，7555可在3~18V工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。 图5-1 555定时器的结构图和引脚分布图 1脚－GND，接地脚； 2脚－Trigger，低电平触发端； 3脚－Output，输出端； 4脚－Reset，复位端，低电平有效； 5脚－Control V oltage，电压控制端； 6脚－Threshold，阈值输入端； 7脚－Discharge，放电端； 8脚－V CC，电源端。 三、实验内容 题目：时钟信号发生电路设计 设计一个电路，能够产生时钟信号，要求信号频率可调，设计范围不小于500Hz~1000Hz，

555芯片设计占空比可调的方波信号发生器

占空比可调的方波信号发生器 三、实验原理： 1、555电路的工作原理 （1）555芯片引脚介绍 图1 555电路芯片结构和引脚图 555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路，该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容原件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。因而广泛用于信号的产生、变换、控制和检测。 1脚：外接电源负极或接地（GND）。 2脚：TR触发输入。 3脚：输出端（OUT或Vo）。 4脚：RD复位端，移步清零且低电平有效，当接低电平时，不管TR、TH输

入什么，电路总是输出“0”。要想使电路正常工作，则4脚应与电源相连。 5脚：控制电压端CO(或VC)。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。 6脚：TH 高触发端（阈值输入）。 7脚：放电端。 8脚：外接电源VCC （VDD ）。 （2）555功能介绍 555定时器的功能主要是由两个比较器C1和C2的工作状况决定的。由图1可知，当V6>VA 、V2>VB 时，比较器C1的输出VC1=0、比较器C2的输出VC2=1，基本RS 触发器被置0，TD 导通，同时VO 为低电平。 当V6VB 时，VC1=1、VC2=1，触发器的状态保持不变，因而TD 和输出的状态也维持不变。 当V6V A V B >V B 不变 导通

基于555定时器闪光电路设计及制作

基于555定时器闪光电路设计与制作 我们主张，电子初学者要采用万能板焊接电子制作作品，因为这种电子制作方法，不仅能培养电子爱好者的焊接技术，还能提高他们识别电路图和分析原理图的能力，为日后维修、设计电子产品打下坚实的基础。 本文介绍555定时器的结构、引脚功能以及构成单稳态触发器、多谐振荡器、施密特触发器等电路，进一步掌握集成电路的使用方法，并利用多谐振荡器产生的脉冲信号控制二个发光二极管实现闪光电路。 一、基于555定时器闪光电路功能介绍 每辆车上电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例由16%增至23%以上，目前电子技术的应用几乎已经深入到汽车所有的系统。汽车上的左、右闪光灯就是最普通的电子产品，今天我们就来学习如何使用555定时器设计闪光电路。 本制作套件就是利用555定时器设计的多谐振荡器，进而构成闪光电路，如图1所示。 图1 基于555定时器闪光电路成品图

二、基于555定时器闪光电路原理图 图2 基于555定时器闪光电路原理图 三、基于555定时器闪光电路工作原理 1、可调电阻的特性及用法 可调电阻也叫可变电阻，是电阻的一类，其电阻值的大小可以人为调节，以满足电路的需要。可以逐渐地改变和它串联的用电器中的电流，也可以逐渐地改变和它串联的用电器的电压，还可以起到保护用电器的作用。

图3 可调电阻100K可调范围 电位器是可调电阻的一种,通常是由电阻体与转动或滑动系统组成，即靠一个动触点在电阻体上移动，获得部分电压输出。 电位器的电阻体有两个固定端，通过手动调节转轴或滑柄，改变动触点在电阻体上的位置，则改变了动触点与任一个固定端之间的电阻值，从而改变了电压与电流的大小。

555定时器的典型应用电路

令狐采学创作 555定时器的典型应用电路 令狐采学 单稳态触发器 555定时器构成单稳态触发器如图22-2-1所示，该电路的触发信号在2脚输入，R和C 是外接定时电路。单稳态电路的工作波形如图22-2-2所示。 在未加入触发信号时，因ui=H，所以uo=L。当加入触发信号时，ui=L，所以uo=H，7脚内部的放电管关断，电源经电阻R向电容C充电，uC按指数规律上升。当uC上升到2 VCC/3时，相当输入是高电平，555定时器的输出uo=L。同时7脚内部的放电管饱和导通是时，电阻很小，电容C经放电管迅速放电。从加入触发信号开始，到电容上的电压充到2VCC/3为止，单稳态触发器完成了一个工作周期。输出脉冲高电平的宽度称为暂稳态时间，用tW表示。 图22-2-1 单稳态触发器电路图 图22-2-2 单稳态触发器的波形图 暂稳态时间的求取： 暂稳态时间的求取可以通过过渡过程公式，根据图22-2-2可以用电容器C上的电压曲线确定三要素，初始值为uc(0)=0V，无穷大值uc(∞)=VCC，τ=RC，设暂稳态的时间为t w，当t= tw时，uc(tw)=2 VCC/3时。代入过渡过程公式[1-p205]

几点需要注意的问题： 这里有三点需要注意，一是触发输入信号的逻辑电平，在无触发时是高电平，必须大于 2 VCC/3，低电平必须小于 VCC/3，否则触发无效。 二是触发信号的低电平宽度要窄，其低电平的宽度应小于单稳暂稳的时间。否则当暂稳时间结束时，触发信号依然存在，输出与输入反相。此时单稳态触发器成为一个反相器。 R的取值不能太小，若R太小，当放电管导通时，灌入放电管的电流太大，会损坏放电 管。图22-2-3是555定时器单稳态触发器的示波器波形图，从图中可以看出触发脉冲的低电平和高电平的位置，波形图右侧的一个小箭头为0电位。 图22-2-3 555定时器单稳态触发器的示波器波形图 [动画4-5] 多谐振荡器 555定时器构成多谐振荡器的电路如图22-2-4所示，其工作波形如图22-2-5所示。 与单稳态触发器比较，它是利用电容器的充放电来代替外加触发信号，所以，电容器上的电压信号应该在两个阈值之间按指数规律转换。充电回路是RA、RB和C，此时相当输入是低电平，输出是高电平；当电容器充电达到2 VCC/3时，即输入达到高电平时，电路的状态发生翻转，输出为低电平，电容器开始放电。当电容器放电达到2VCC/3时，电路的状态又开始翻转。如此不断循环。电容器之所以能够放电，是由于有放电端7脚的作用，因7脚的状态与输出端一致，7脚为低电平电容器即放电。 图22-2-4 多谐振荡器电路图图22-2-5 多谐振荡器的波形 震荡周期的确定： 根据uc(t)的波形图可以确定振荡周期，T=T1+T2 先求T1，T1对应充电，时间常数τ1=(RA+RB)C，初始值为uc(0)= VCC/3，无穷大值u c(∞)=VCC，当t= T1时，uc(T1)=2 VCC/3，代入过渡过程公式，可得 T1=ln2(RA+RB)C≈0.7(RA+RB)C 求T2，T2对应放电，时间常数τ2=RBC，初始值为uc(0)=2 VCC/3，无穷大值uc(∞) =0

555定时器工作原理及应用引脚图 (2)

555定时器引脚图及其简单应用 本文主要介绍了555定时器的工作原理及其在单稳态触发器、多谐振荡器方面的应用。 关键词：数字——模拟混合集成电路；施密特触发器；波形的产生与交换 555芯片引脚图及引脚描述 555的8脚是集成电路工作电压输入端，电压为5～18V，以UCC表示；从分压器上看出，上比较器A1的５脚接在R1和R2之间，所以5脚的电压固定在2UCC/3上；下比较器A2接在R2与R3之间，A2的同相输入端电位被固定在UCC/3上。 1脚为地。2脚为触发输入端；3脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器6脚和下比较器2脚的控制。 当触发器接受上比较器A1从R脚输入的高电平时，触发器被置于复位状态，3脚输出低电平； 2脚和6脚是互补的，2脚只对低电平起作用，高电平对它不起作用，即电压小于1Ucc/3，此时3脚输出高电平。6脚为阈值端，只对高电平起作用，低电平对它不起作用，即输入电压大于2 Ucc/3，称高触发端，3脚输出低电平，但有一个先决条件，即2脚电位必须大于1Ucc/3时才有效。3脚在高电位接近电源电压Ucc，输出电流最大可打200mA。 4脚是复位端，当4脚电位小于0.4V时，不管2、6脚状态如何，输出端3脚都输出低电平。 5脚是控制端。 7脚称放电端，与3脚输出同步，输出电平一致，但7脚并不输出电流，所以3脚称为实高（或低）、7脚称为虚高。 1概述 1.1 555定时器的简介 555定时器是一种多用途的数字——模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。由于使用灵活、方便，所以555定时器在波形的产生与交换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到

555定时器简单的电路

每辆车上电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例由16%增至23%以上。一些豪华轿车上，使用单片微型计算机的数量已经达到48个，电子产品占到整车成本的50%以上，目前电子技术的应用几乎已经深入到汽车所有的系统。汽车上的左、右闪光灯就是最普通的电子产品，今天我们就来学习如何使用555定时器设计闪光电路。 555定时器可方便地构成单稳态触发器，多谐振荡器，施密特触发器等电路，闪光电路一般是利用多谐振荡器产生的脉冲信号控制而成。 一、电路图如下：

闪光电路原理图1引脚原理图2 分析工作原理的时候，可以对照图1所示，这是一个典型的利用555设计的多谐振荡器，调节可变电阻可以改变输出的振荡信号的频率，信号从3脚输出一个高低电平，控制D1和D2。 当输出高电平的时候，D2亮，D1不亮。当输出低电平的时候，D2不亮，D1亮。总的效果看起来就是闪烁了。

需要制作实物的朋友可以对照图2制作，像这么一个比较简单的电路，可以购买少量的元件，用万能板（洞洞板）焊接而成，当然焊接的时候，需要一定的焊接技术，如果焊接技术不行的朋友，一定要练习焊接技术，我们比较提倡在电子制作过程中采用拖焊技术，具体实物产品，可以参照图3和图4。 二、元件清单如下： 需要制作的朋友，可以到电子市场购买以上元器件，都是非常常用的元器件，容易购买。笔者建议去网上购买，初步估计所有的材料加在一起，价格在5元以内。 三、闪光器实物图 图3 闪光器实物图

图4闪光器背面走线图 在制作的时候，一定要注意555定时器的引脚功能，比如1脚接地，8脚接电源，和普通的DIP集成电路有些不一样，当制作完成的时候，如果LED灯不闪烁，就要检测了，首先检测1脚和8脚电压是否正常，然后再检测4脚电压是否正常，2脚和6脚是否已经连在一起来，如果这些都正常了，故障基本会被排除了。

555定时器的基本应用及使用方法

555定时器的基本应用及使用方法 我们知道，555电路在应用和工作方式上一般可归纳为3类。每类工作方式又有很多个不同的电路。在实际应用中，除了单一品种的电路外，还可组合出很多不同电路，如：多个单稳、多个双稳、单稳和无稳，双稳和无稳的组合等。这样一来，电路变的更加复杂。为了便于我们分析和识别电路，更好的理解555电路，这里我们这里按555电路的结构特点进行分类和归纳，把555电路分为3大类、8种、共18个单元电路。每个电路除画出它的标准图型，指出他们的结构特点或识别方法外，还给出了计算公式和他们的用途。方便大家识别、分析555电路。下面将分别 介绍这3类电路。 单稳类电路 单稳工作方式，它可分为3种。见图示。 第1种（图1）是人工启动单稳，又因为定时电阻定时电容位置不同而分为2个不同的单元，并分别以1.1.1 和1.1.2为代号。他们的输入端的形式，也就是电路的结构特点是： “RT-6.2-CT”和“CT-6.2-RT”。

第2种（图2）是脉冲启动型单稳，也可以分为2个不同的单元。他们的输入特点都是“RT-7.6-CT”，都是从2端输入。1.2.1电路的2端不带任何元件，具有最简单的形式；1.2.2电路则带 有一个RC微分电路。 第3种（图3）是压控振荡器。单稳型压控振荡器电路有很多，都比较复杂。为简单起见，我们只把它分为2个不同单元。不带任何辅助器件的电路为1.3.1；使用晶体管、运放放大器等辅助器件的电路为1.3.2。图中列出了2个常用电路。

双稳类电路 这里我们将对555双稳电路工作方式进行总结、归纳。 555双稳电路可分成2种。 第一种（见图1）是触发电路，有双端输入（2.1.1）和单端输入（2.1.2）2个单元。单端比较器（2.1.2）可以是6端固定，2段输入；也可是2端固定，6端输入。 第2种（见图2）是施密特触发电路，有最简单形式的（2.2.1）和输入端电阻调整偏置或在控制端（5）加控制电压VCT以改变阀值电压的（2.2.2）共2个单元电路。

信号发生器的设计实现

电子电路综合设计 总结报告 设计选题 ——信号发生器的设计实现 姓名：*** 学号：*** 班级：*** 指导老师：*** 2012

摘要 本综合实验利用555芯片、CD4518、MF10和LM324等集成电路来产生各种信号的数据，利用555芯片与电阻、电容组成无稳态多谐振荡电路，其产生脉冲信号由CD4518做分频实现方波信号，再经低通滤波成为正弦信号，再有积分电路变为锯齿波。此所形成的信号发生器，信号产生的种类、频率、幅值均为可调，信号的种类、频率可通过按键来改变，幅度可以通过电位器来调节。信号的最高频率应该达到500Hz以上，可用的频率应三个以上，T,2T,3T或T,2T,4T均可。信号的种类应三种以上，必须产生正弦波、方波，幅度可在1~5V之间调节。在此过程中，综合的运用多科学相关知识进行了初步工程设计。

设计选题： 信号发生器的设计实现 设计任务要求： 信号发生器形成的信号产生的种类、频率、幅值均为可调，信号的种类、频率可通过按键来改变，幅度可以通过电位器来调节。信号的最高频率应该达到500Hz以上，可用的频率应三个以上，T,2T,3T 或T,2T,4T均可。信号的种类应三种以上，必须产生正弦波、方波，幅度可在1~5V之间调节。 正文 方案设计与论证 做本设计时考虑了三种设计方案，具体如下： 方案一 实现首先由单片机通过I/O输出波形的数字信号，之后DA变换器接受数字信号后将其变换为模拟信号，再由运算放大器将DA输出的信号进行放大。利用单片机的I/O接收按键信号，实现波形变换、频率转换功能。

基本设计原理框图（图1） 时钟电路 系统的时钟采用内部时钟产生的方式。单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器。晶振频率为11.0592MHz，两个配合晶振的电容为33pF。 复位电路 复位电路通常采用上电自动复位的方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。 程序下载电路 STC89C51系列单片机支持ISP程序下载，为此，需要为系统设计ISP下载电路。系统采用MAX232来实现单片机的I/O口电平与RS232接口电平之间的转换，从而使系统与计算机串行接口直接通信，实现程序下载。 方案一的特点： 方案一实现系统既涉及到单片机及DA、运放的硬件系统设计，

555定时器芯片工作原理

555定时器芯片工作原理,功能及应用 -------------------------------------------------------------------------------- - 555定时器芯片工作原理,功能及应用 555定时器是一种数字电路与模拟电路相结合的中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳态触发器和多谐振荡器等，因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。 一、555定时器 555定时器产品有TTL型和CMOS型两类。TTL型产品型号的最后三位都是555，CMOS 型产品的最后四位都是7555，它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。 555定时器的电路如图9-28所示。它由三个阻值为5k?的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电晶体管T、与非门和反相器组成。 电压比较器的功能：比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系)： 当”+”输入端电压高于”－”输入端时，电压比较器输出为高电平； 当”+”输入端电压低于”－”输入端时，电压比较器输出为低电平 图9-28 555定时器原理图 分压器为两个电压比较器C1、C2提供参考电压。如5端悬空，则比较器C1的参考电压为，加在同相端；C2的参考电压为，加在反相端。 是复位输入端。当=0时，基本RS触发器被置0，晶体管T导通，输出端u0为低电平。正常工作时，=1。

u11和u12分别为6端和2端的输入电压。当u11>，u12> 时，C1输出为低电平，C2输出为高电平，即=0，=1，基本RS触发器被置0，晶体管T导通，输出端u0为低电平。 当u11<，u12< 时，C1输出为高电平，C2输出为低电平，=1，=0，基本RS触发器被置1，晶体管T截止，输出端u0为高电平。 当u11<，u12> 时，基本RS触发器状态不变，电路亦保持原状态不变。 综上所述，可得555定时器功能如表9-13所示。 表9-13 555定时器功能表 输入输出 复位u11 u12 输出u0 晶体管T 0 ××0 导通 1 > > 0 导通 1 < < 1 截止 1 < > 保持保持 一、555定时器的应用 1．单稳态电路 前面介绍的双稳态触发器具有两个稳态的输出状态和，且两个状态始终相反。而单稳态触发器只有一个稳态状态。在未加触发信号之前，触发器处于稳定状态，经触发后，触发器由稳定状态翻转为暂稳状态，暂稳状态保持一段时间后，又会自动翻转回原来的稳定状态。单稳态触发器一般用于延时和脉冲整形电路。 单稳态触发器电路的构成形式很多。图9-29(a)所示为用555定时器构成的单稳态触发器，R、C为外接元件，触发脉冲u1由2端输入。5端不用时一般通过0.01uF电容接地，以防干扰。下面对照图9-29(b)进行分析。

555定时器温度控制电路设计要点

内容摘要 在日常的生产与生活中，温度是一个非常重要的过程变量，因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形、结晶以及空气流动等物理和化学过程。所以人们需要用到良好的温度检测及控制装置系统来解决这些问题。本文介绍了采用A/D转换、555定时器、AT89C51芯片以及DS1620温度传感器等组成的温度控制系统的设计方法和工作原理。能够通过传感器对温度的感应自动调节加热功率的大小，并且在解决温度检测的基础上，通过555定时器完成对温度的特殊控制。 本设计应用性比较强，设计系统可以作为温度监控系统，如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统等等。课题主要任务是完成环境温度检测，利用单片机实现温度调节并通过计算机实施温度监控。设计后的系统具有操作方便，控制灵活等优点。 本设计系统包括温度传感器，A/D转换模块，温度传感器模块，和555定时器，AT89C51芯片等。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是以555定时器进行温度监控，完成了课题所有要求。 索引关键词：自动控制系统温度传感器 MCS-51 555定时器

目录 第一章绪论 (1) 1.1研究温度控制系统的意义 (1) 1.2 温度控制系统中传感器 (1) 1.3 温度控制系统设计要点 (1) 1.4 温度控制系统设计内容 (1) 第二章硬件系统的构成 (2) 2.1 AT89C51概况 (2) 2.2功能特性概述 (2) 2.3引角功能说明 (2) 2.4时钟振荡器 (4) 2.5空闲节电模式 (4) 2.6掉电模式 (4) 2.7传感器概述 (4) 第三章数字温度测控芯片DS1620的应用 (4) 3.1 概述 (4) 3.2 引脚功能说明 (5) 3.3 操作和控制 (6) 3.4 DS1620有两种操作模式 (6) 3.5 555定时器概述 (8) 3.6 电路图 (10) 后记 (11) 参考文献 (12)

电子测量综合实验报告555信号发生器

电子测量综合实验报告 555信号发生器 报告人: 学号： 专业： 指导老师： 2010年 12 月 10 日 目录 一、实验目的： 二、实验任务与要求： 三、设计方案论证： 四、整体电路设计和分析计算

五、电路仿真分析 六、电路安装与调试 七、实验结果和误差分析 八、实验总结 九、附录：元器件清单/程序清单 一、实验目的 1、将电子测量课程所学的测量原理、数据处理、误差分析等知识用于实践，学 以致用； 2、巩固模电、数电等课程知识将其用于整个综合实验的分析计算过程； 3、熟悉各测量仪表的使用，提高实际动手操作能力。 二、实验任务与要求 1、制成的555信号发生器能产生矩形波、三角波、正弦波三种波形； 2、该信号发生器频率和幅值可调； 3、各误差控制在合理范围内。 三、设计方案论证 1、实验方案 本信号发生器使用555芯片作为多谐振荡器产生矩形波，通过积分形成三角波，再经RC低通滤波形成正弦波。电路原理图如下 2、关于555芯片

上学期的数电课程就学习了555芯片。该芯片是模电和数电相结合的中规模集成电路，设计十分巧妙，广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。在数电中我们学习了由其构成的施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器。关于555芯片原理、多谐振荡器原理，数电课已学过，此处不再赘述。 四、 整体电路设计和分析计算 1、电路各部分功能分析 1、发光二极管VD 为电源指示灯； 2、C1为电源滤波电容； 3、C2为定时电容，C2的充电回路是R2→R3→RP →C2； 4、C2的放电回路是C2→RP →R3→555的7脚(通过放电三极管)； 5、隔直电容，还可以隔离前后网络； 6、积分电容，将矩形波积分产生三角波； 7、低通滤波积分网络，滤除三角波中的高中频成分，并再次积分产生近 似正弦波； 2、理论分析计算 (1)电容C2充电所需的时间为： Tph=(R3+R2+RP)C2㏑2 电容C2放电所需的时间为： Tpl=(R3+RP)C2㏑2 占空比= 1Tph Tp Tph + 振荡频率111[22(3)]2ln 2f Tp Tph R R RP C ==+++ 其中电位器RP 阻值为0至47K Ω

555定时器的原理及三种应用电路

实验10 555定时器的原理及三种应用电路 「、实验目的 (1) 掌握555定时器的电路结构、工作原理。 (2) 熟悉555定时器的功能及应用。 :■、实验箱一个；双踪示波器一台；稳压电源一台；函数发生器一台。 CB555定时器；100Q ~100k Q电阻；0.01~100卩F电容；1k Q和5k Q电位器; 发光二极管或蜂鸣器。 三、实验内容 (1)按图2-10-3连接施密特触发器电路，分别输入正弦波、锯齿波信号，观察并记录输出输入波形。 1?实验原理 当输入电压《：：」V cc时，=V TR：：：'CC V。为高电平 3 3 1 2 当-V cc : V i:-时，乂保持高电平。 3 3 2 2 当V i ?—V CC,V TH -V TR -V cc 时，V o 为低电平。 3 3 1 2 V由大变小时，即-v cc : V :-时，V)保持低电平。 3 3 一旦V「：-V cc,则V o又回到高电平。 3 2?仿真电路如图:

3?实验结果： 输入正弦波: 输入锯齿波:

(2)设计一个驱动发光二极管的定时器电路，要求每接收到负脉冲时，发光管持续点亮秒后熄灭。 2 1?实验原理： 由555定时器构成单稳态触发器，由单稳态触发器的功能可知，当输入为一个负脉冲 时，可以输出一个单稳态脉宽T W,且T W=1.1RC。所以想要使发光二极管接收到负脉冲时, 持续点亮2S，即要使T W=2S所以，需选定合适的R、C值。选定R、C时，先选定C的值 为100uF,然后确定R的值为18.2k Q。 2.仿真电路如图： 波形图为：

若是1秒或者是5秒。只需改变R 与C 的大小，使得脉冲宽度 T=1.1RC 分别为1或是5 即可。1 秒时： C=1OOuF, R=9.1k Q 5 秒时：C=1OOuF , R=45.5k Q 。 (3) 按图 2-10-7连接电路，取 R 仁1k Q , R2=10k Q ,C 仁0.1卩F,C2=0.01卩F ,观察、记录 V Cr 、V O 的同步波形，测出 V 。的周期并与估算值进行比较。改变参数 R1=15k Q , R2=10k Q ,C1=0.033卩F,C2=0.1卩F ,用示波器观察并测量输出端波形的频率。 经与理论估算值比较， 算出频率的相对误差值。 1?实验原理 555定时器构成多谐振荡器。 1 当加电后，V cc 通过R |,R 2 对R 充电，充电开始时V Cr =V TH =V TR ￡-V cc ,所以 V O =1。 3 1 2 当V Cr 上升到-V cc

振荡电路及555定时器应用设计报告

振荡电路设计报告设计课题：自激多谐与单稳态 专业班级：12电信卓越班 学生姓名：万松 学号：120802034 指导教师：许老师 设计时间：2013-12-25

自激多谐与单稳态 一、设计任务与要求 1．用非门设计构成多谐振荡器，振荡频率为6KHz ；用非门设计构成晶振振荡器,晶振为4MHz ；555时基电路构成多谐振动器； 2．用555 时基电路构成单稳态触发器，具有可重复触发特性； 二、方案设计与论证 任务一：多谐振荡器 1. 方案一、非门构成对称型多谐振荡器 对称型多谐振荡器原理： (1) 静态（未振荡）时应是不稳定的 此电路是由两个反相器及滑动变阻器经耦合电容C1连接起来的正反馈振荡电路，并设法使反相器工作在放大状态，即给他们设置适合的偏置电压，这个偏置电压可以通过在反相器的输出端与输出端之间接入反馈电阻来得到。 方案二、非门构成非对称型多谐振荡器 非对称型多谐振荡器原理： 开始放电。 开始充电，电路进入第一个暂稳态迅速跳变为高。 迅速跳变为低，而使，则有： 有微小由于“扰动”使212122!11, )2(C C V V V V V V V O O O I O I I ↑↓→↓→↑→↑开始放电。 开始充电，电路进入第二个暂稳态迅速跳变为低。 迅速跳变为高，而使将起引起如下正反馈：时，再充至当122111222,)3(C C V V V V V V V V O O O I O I TH I ↑↓→↓→↑→↑

在方案一的电路中反相器G1输入端串接一个足够大的保护电阻R ，则G1的输入电流可以忽略不计，即R 远大于R(N)和R(P),非对称型多谐振荡器的输出波形是不对称的，当用TTL 与非门组成时，输出脉冲宽度tw1═RC ，tw2═1.2RC T═2.2RC ，调节 R 和C 值，可改变输出信号的振荡频率，通常用改变C 实现输出频率的粗调，改变电位器R 实现输出频率的细调。 通过分析，结合设计电路性能指标、器件的性价比，本设计电路选择方案二。 三、单元电路设计与参数计算 非对称式多谐振荡器由反相器，电阻和电容构成，非对称式多谐振荡器的组成框图3-1所示。 参数计算: 振荡周期为： 取频率为6KHz,电容值为0.1uf ，可根据上述公式可得电阻阻值为750Ω 图3-1 四、总原理图及元器件清单 T=2.2R F C

函数信号发生器-课程设计2.

长安大学 电子技术课程设计 课题名称函数信号发生器 班级 __******____ 姓名 指导教师 *** 日期 本次电子技术课程设计是指通过所学知识并扩展相关知识面，设计出任务所要求功能的电路，利用计算机辅助设计的电路仿真，检测并调整电路，设计功能完整的电路图。我们所选择的课设题目是函数信号发生器。函数发生器一般是指能自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路或者仪器。电路形式可以采用由运放及分离元件构成；也可以采用单片集成函数发生器。 在资料收集后，将设计过程分为三部分：一是系统模块设计，设计电路的系统思想，设计出能满足电路功能的各个模块，画出系统的框图。二是针对各个模块分别设计电路的各个具体模块的具体电路，并且分别进行仿真和改进。三是将所有的模块综合在一起，画出系统总图，并用multisim 软件进行仿真，针对仿真过程中出现的一些问题仔细检查，对比各个方案的优点和缺点，选出最佳的方案，修改不完善的部分。 最后，对此次课程设计进行总结，反思自己在各个方面的不足，对设计方案中的各个思想进行归纳总结，比较各种方案的优缺点，总结每种设计方案的应用领域和使用范围，为以后得学习实践提供经验。最终提高我们的学习和动手能力。 前言.......................................................................................2 摘要 (4)

第一章数信号发生器系统概述 (5) 1.1总体设计方案论证及选择 (5) 1.2函数信号发生器总体方案框图 (5) 第二章单元电路设计分析 (6) 2.1 信号发电路设计框图 (6) 2.2方波发生电路 (7) 2.3方波——三角波转换电路 (8) 2.4三角波——正弦波转换电路 (9) 2.5.5数字显示输出信号频率和电压幅值 (11) 第三章电路的安装与调试 (15) 3.1方波产生的结果 (15) 3.2方波转换为三角波的结果 (15) 3.3三角波转换为正弦波的结果 (16) 3.4数字显示频率和幅值的结果 (16) 第四章结束语........................................................................ 17 参考文献.............................................................................. 17 附录一器件清单列表............................................................... 18 附录二总体设计图............................................................... 18 收获及体会..............................................................................19 鸣谢 (20)

555定时器及其应用

9.1 图题9.1是用两个555定时器接成的延时报警器。当开关S 断开后，经过一定的延迟时间后，扬声器开始发声。如果在延迟时间内开关S 重新闭合，扬声器不会发出声音。在图中给定参数下，试求延迟时间的具体数值和扬声器发出声音的频率。图中G 1是CMOS 反相器，输出的高、低电平分别为V OH =12V ，V OL ≈0V 。 (+12V) 图题9.5 解：1.工作原理： 图题9.1由两级555电路构成，第一级是施密特触发器，第二级是多谐振荡器。施密特触发器的输入由R 1、C 1充放电回路和开关S 控制，当S 闭合时，V C =0V ，施密特触发器输出高电平。施密特触发器的输出经反相器去控制多谐振荡器的R D 端，当施密特触发器的输出为高电平时，R D =0，多谐振荡器复位，扬声器不会发出声音。当开关S 断开 后，R 1、C 1充放电回路开始充电，V C 随之上升，但在达到CC T 32 V V =+之前，施密特触 发器的输出仍为高电平时，R D =0，扬声器仍不会发出声音。这一段时间即为延迟时间。 一旦V C 达到CC T 32 V V =+，施密特触发器触发翻转，输出低电平，R D =1，多谐振荡器工 作，扬声器开始发声报警。 2.求延迟时间： 延迟时间由R 1、C 1充放电回路的充电过程决定： τ t e v v v v -+ ∞-+∞=)]()0([)(C C C C 将 V 12)(CC C ==∞V v )0(C +v =0V τ=R 1C 1代入上式，得： )1(1 1CC C C R t e V v --= t=t 1时，CC C 3 2 V v =代入上式，整理得延迟时间： t 1= R 1C 1ln3≈1.1 R 1C 1=1.1×106+10×10-6=11S 扬声器发声频率：MHz 95.01001.010157.01 )2(7.016 3232≈????=+= -C R R f

555定时器的典型应用

555定时器的典型应用及OrCAD／PSpice仿真 时间:2009-12-05 01:00来源:本站整理作者:admin 点击:129次 555定时器的典型应用及OrCAD／PSpice仿真 滕政胜，黄铭(1．百色学院科研处广西百色；2．云南大学信息学院云南昆明) 引言 555定时器是一种将模拟功能与数字(逻辑)功能紧密结合在一起的中小规模单 片集成电路。它功能多样，应用广泛，只要外部配上几个阻容元器件即可构成单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器等电路，是脉冲波形产生与变换的重要元器件，广泛应用于信号的产生与变换、控制与检测、家用电器以及电子玩具等领域。 OrCAD／PSpice作为国际上著名的电子设计自动化软件之一，具有仿真速度快、精度高等优点，不仅可以用于电路分析和优化设计，与印制版设计软件配合使用，还可实现电子设计自动化，被公认是通用电路模拟程序中最优秀的软件之一。例如：基于该软件，Essakhi等人提出了一种微波整流天线的时域模型；Du等人提出了一种从三维时域场分析提取S参数的方法；Zhang等人仿真了E类功率放大器的特性，并进行了实验证实；Sakuta等人分析了低相位噪声振荡器的特性，并计算了有载Q值；Hayahara等人设计了△-∑A／D转换器，并对其信噪比进行了仿真；Brecl等人提出了一维、二维薄膜模型，并模拟了其接触电阻。这些表明，软件OrCAD／PSpice是现代电子电路设计的有利工具。 本文以OrCAD／PSpice 10.5为工具，对555定时器构成的三种典型电路进行仿真分析，得出了一些有价值的结论。 1555定时器组成框图及工作机理 555定时器的图形符号及管脚图如图1所示，其中管脚1是公共端，管脚2为触发端，管脚3为输出端，管脚4为复位端，管脚5是控制电压输入端，管脚6 为阈值端，管脚7是内部三极管的放电端，管脚8是电源端。