电子技术基础第10章-345计数器555
555工作原理
555工作原理555定时器是一种经典的集成定时器电路，也被称为"555计时器"或"555定时器芯片"。
它的工作原理如下：1. 稳压电源：555定时器芯片需要一个稳定的电源进行工作。
一般情况下，稳定的电源电压应为 4.5V - 18V，而一些特殊型号的555芯片可以支持更高的电源电压。
2. 外部电容：555定时器芯片需要至少一个外部电容连接到其引脚6和引脚1之间。
这个电容被称为"定时电容"，它决定了电路的时间常数。
3. 引脚功能：- 引脚8 (VCC)：正电源供电- 引脚1 (GND)：接地- 引脚4 (Reset)：复位引脚。
当该引脚接收到低电平信号时，定时器的内部电路会复位。
- 引脚5 (Control Voltage)：控制电压引脚。
可以通过改变该引脚的电压来改变定时器的运行速度和工作模式。
- 引脚6 (Threshold)：阈值引脚。
当比较器的正输入端的电压超过该引脚的电压时，定时器的输出会翻转。
- 引脚2和引脚6 (Trigger)：触发引脚。
当比较器的负输入端的电压低于该引脚的电压时，定时器的输出会翻转。
- 引脚3 (Output)：输出引脚。
可以将定时器的输出连接到其他电路中进行使用。
4. 内部结构：555定时器芯片内部包含了比较器、RS触发器、电流源和输出级等多个电路模块。
当满足一定条件时，这些电路模块会相互作用，导致输出状态的改变。
5. 工作模式：- 单稳态模式 (Monostable mode)：在单稳态模式下，当定时器的触发引脚收到一个低电平信号时，输出会产生一个特定的脉冲。
- 多稳态模式 (Astable mode)：在多稳态模式下，定时器的输出会周期性地在高电平和低电平之间切换，形成一个频率可调的方波信号。
总的来说，555定时器通过内部电路的运算和比较，以及外部电容和电阻等元件的配合使用，实现了定时和计时功能。
不同的电容和电阻值可以调节555定时器的时间常数和频率，从而满足不同的应用需求。
考研专业课-电子技术基础-555集成定时器
555集成定时器
构成：施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。
缓冲器G4，是为了提高电路的带负载能力
用555定时器构成的施密特触发器
电路的回差电压为：
R2
R1T T T U U U U U -=-=∆+－
特点：具有两个门限电压，即电路具有回差特性。
正因为施密特触发器具有回差特性，所以可以利用施密特触发器进行：脉冲整形、波形变换和脉冲鉴幅。
脉冲整形
波形变换
脉冲鉴幅
单稳态电路
工作原理：
(1) 如果没有触发信号时I U 处于高电平，那么稳态时电路一定处于0=O U 。
(2) 在负脉冲的作用下，电路进入暂稳态。
(3) 暂稳态维持一段时间后自行恢复到稳态。
输出脉冲的宽度w t 的计算：
（输出脉冲的宽度w t 等于暂稳态的持续时间，维持时间取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无
关）
RC RC V V V RC t 1.13ln 320
ln
CC
CC CC W ≈=--=
应用：脉冲整形、延时以及定时的脉冲电路。
定时
延时电路
延时波形
对输入波形的要求：21w w I t t T U +>： 多谐振荡器
多谐振荡器是一种自激振荡器，在接通电源后，不需要外加触发信号就可以自动地产生矩形波。
由于矩形波含有丰富的高次谐波成分，所以矩形波振荡器又称为多谐振荡器。
任意一个施密特触发器只要将输出
U经RC积分电路接回到输入端都可以接成多谐振荡器。
O
施密特触发器接成的多谐振荡器
施密特触发器接成的多谐振荡器
`。
555定时器的工作原理
555定时器的工作原理555定时器是一种常用的集成电路元件，它可以在电子电路中实现定时功能。
在很多电子设备中，我们都可以看到它的身影，比如闹钟、计时器、蜂鸣器等。
那么，555定时器是如何工作的呢？接下来，我们就来详细了解一下。
首先，我们需要了解555定时器的基本结构。
555定时器由比较器、触发器、RS触发器、输出级等部分组成。
它有8个引脚，分别是控制电压引脚（VCC）、复位引脚（RST）、输出引脚（OUT）、触发引脚（TRG）、控制电压引脚（CV）、放电引脚（DIS）、电源引脚（GND）和触发引脚（THR）。
通过这些引脚，我们可以控制555定时器的工作状态。
在工作时，555定时器可以分为单稳态和多谐振两种工作模式。
在单稳态工作模式下，当触发引脚接收到低电平信号时，输出引脚会产生一个脉冲信号，持续时间由外部电路决定。
而在多谐振工作模式下，555定时器可以产生周期性的方波信号，频率和占空比也由外部电路决定。
在实际应用中，我们可以通过改变外部电路的参数，比如电阻和电容的数值，来调整555定时器的工作状态。
这样，我们就可以实现不同的定时功能，比如延时、脉冲产生、频率调整等。
除此之外，555定时器还具有很好的稳定性和可靠性。
它可以在较宽的电压范围内工作，而且温度稳定性也很好。
因此，它在各种环境下都能够正常工作，具有很高的实用价值。
总的来说，555定时器是一种功能强大、应用广泛的集成电路元件。
通过合理的外部电路设计，我们可以实现各种定时功能，满足不同场合的需求。
它的稳定性和可靠性也使得它成为了电子电路设计中的重要组成部分。
希望通过本文的介绍，读者们对555定时器的工作原理有了更深入的了解。
555定时器及其应用
比较器的状态可得uC1=1，
uC2=0，RS触发器为1态，定时
器置位， =0，Q=1，放电管V 截止。
（4）保持功能 当复位控制端TH＜ ，
置位控制端 ＞ 时，分析
比较器的状态可得uC1=1，
电路结构
uC2=1，RS触发器状态不变，定
时器的状态保持原状态。
单元4 555定时器及其应用
输入端CO悬空时，比较器C1的
同相输入端的参考电压为uI1+
= ，比较器C2的反相输入
端的参考电压为uI2- =
。当
输入电压分别加到复位控制端
TH和置位控制端 时，它们
将与uI1+和uI2- 进行比较以决定
C1、C2的输出，从而确定RS触
发器及放电管V的工作状态。
单元4 555定时器及其应用
《数字电子技术》
555定时器根据内部器件类型可分为双极型（TTL型） 和单极型（CMOS型），它们均有单或双定时器电路。双 极型型号为555（单）和556（双），电源电压使用范围为 5～16V，输出最大负载电流可达200mA，单极型型号为 7555（单）和7556（双），电源电压使用范围为3～18V， 输出最大负载电流为4mA。
单元4 555定时器及其应用
《数字电子技术》
4.1 555定时器的电路结构及功能 4.2 555定时器的应用
单元4 555定时器及其应用
引言
《数字电子技术》
555定时器是一种将模拟电路和数字电路混合在一起的 中规模集成电路，通常只要在外部配接少量的元件就可形 成很多实用电路。它结构简单，使用灵活方便，因而在信 号的产生与变换、自动检测及控制、定时和报警以及家用 电器、电子玩具等方面得到极为广泛的应用。
《数字电子技术》学习情境4任务三-555定时器构成振荡器的应用概要
议一议:
1、调整R1，同时用频率计观察输出信号uo的频率变化规
律，并使uo的频率固定为1kHz。测出电阻R1的阻值为
。
读一读：
前面我们通过实验（或仿真）观察了555定时器构成的多谐
振荡器的波形。该振荡器的工作原理是：接通VCC后，VCC经R1、
R2和R3对C1充电。当uc上升到 时，uo=0，T导通，C1通过R3 和T放电，uc下降。当uc下降到 时，uo又由0变为1，T截止， VCC又经R1、R2和R3对C1充电。如此重复上述过程，在输出端uo
表4-12 555定时器的输入、输出关系
想一想:
将前面555定时器的输入、输出关系测试记录表4-10和表 4-11与表4-12进行比较，可以看出555定时器5脚的功能是什 么？
做一做:
1. 创建1kHz多谐振荡器仿真测试电路 （1）进入Multisim8.0用户操作界面。 （2）按图4-46所示电路从Multisim9.0元器件库、仪器仪 表库选取相应器件和仪器，连接电路。 单击模数混合芯片元器件库图示按钮，拽出在555TIMER器 件列表中选取定时器集成电路图形，从它们的选出LM555CN。 从仪器仪表库中选取示波器。用以观察555输出波形及测出 波形的频率。 （3）给电路中的全部元器件按图4-47所示，进行标识和设 置。
项目4 流水彩灯的制作
任务一 同步计数器电路的制作 任务二 任意进制计数器的制作 任务三 555定时器构成振荡器的应用 任务四 流水彩灯的制作
任务三 555定时器构成振荡器的应用
任务目标：
1. 能叙述555定时器逻辑功能、管脚功能，并能正确使用 555定时器。
2. 会用555定时器构成振荡器。。 3. 用555定时器制作出1kHz方波信号的振荡电路。 4.理解单稳态、双稳态、无稳态的概念及特点，并掌握判断
大学数字电子技术数字电子技术555定时器
频率： f 1
1
T 0.7(R1 2R2 )C
占空比：D T1 0.7(R1 R2)C R1 R2 T1 T2 0.7(R1 2R2)C R1 2R2
多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态。两个 暂稳态之间的转换，是由电路内部电容的充、放电 作用自动进行的，所以它不需要外加触发信号，只 要接通电源就能自动产生矩形脉冲信号。
返回
+5V
0
1D
Q1
Q1
2D
Q2
3D
Q2
Q3
4D
Q3
Q4
CLR CP Q4
&3
&1
输出为零发
清零
& 2 光管不亮
抢答前先清零
CP
返回
+5V 开启
D1
Q1
Q1
1
D2
Q2
D3
Q2 Q3
D4
Q3 Q4
CLR CP Q4
& 2 & 1 反相端都为1
清零
&2
1
CP
返回
+5V
D1 = D2 0
=1
Q1
Q1 Q2
UCC 8
R1
5KΩ
5 6
VA
+C1+
01
ui 1 uC
>2/3 UCC
5KΩ 2
VB
7 5KΩ
T
导通 (地)1
+C2+
1
4 (复位端)
稳定状态
1
RD Q
SD Q 0
3uO
Q=0
+UCC R1
0
ui uC
《电工电子技术》课件——555定时器及其应用
触发器需用时钟脉冲控制其翻 转，如何获得时钟脉冲？
555定时器的结构及功能
555定时器是一种将数字电路和模拟电路巧妙 地结合在一起的集成电路。
555定时器的结构及功能
它在脉冲波形的产生与变换、仪器与仪表、测 量与控制、家用电器与电子玩具等领域有着广泛的应 用。
555定时器的结构及功能
555定时器的典型应用电路
555 定时器构成的 施密特触发器
555 定时器构成的 单稳态触发器
555 定时器构成的 多谐振荡器
一、555定时器构成多谐振荡器
一、555定时器构成多谐振荡器
工作原理： 接通 VCC 后，开始时 TH = TR =
uC 0，uO 为高电平，放电管截
止，VCC 经 R1、Байду номын сангаас2 向 C 充电， uC 上升，这时电路处于暂稳态 Ⅰ。
每按动一次开关 SB ，电路就进入定时状态一次。所以，这种电路适用 于需要手动控制定时的工作场合。
三、应用举例
2．光控开关电路
三、应用举例
3. “叮咚”双音门铃
555定时器构成多谐振荡器时，适当调节振荡频率，可构成各种声响电路 。图示是555定时器构成的“叮咚”双音门铃电路。试叙述其原理。
三、应用举例
1．定时应用 单稳态触发器可以构成定时电路，与继电器或驱动放大电路配合，可实
现自动控制、定时开关的功能，如图所示是一个典型定时电路。
平时按钮开关SB为常开状态，555定时器的3脚输出为低电 平，此时内部放电管截止，电容上的电压为0。继电器KA （当继电器无电流通过时，常开接点处于断路状态）无通过 电流，故形不成导电回路，灯泡HL不亮。当按下按钮开关 SB时，低电平触发端2脚接地，触发电路翻转，555的3脚 输出由低电平变为高电平，继电器KA通过电流，使常开接 点闭合，形成导电回路，灯泡HL发亮。SB按下时刻起，电 路进入暂稳态，即定时开始，定时时间为 Tw 1.1RC 。 若改变电路中的电阻RW或C，均可改变定时时间。
555计时器工作原理
555计时器工作原理一、555计时器简介555计时器是一种集成电路，由双稳态多谐振荡器构成，可用于产生各种脉冲波形。
它是一种具有广泛应用的定时器和脉冲发生器，被广泛应用于电子学、通信、自动控制等领域。
二、555计时器的引脚功能555计时器共有8个引脚，分别为VCC、GND、TRIG、THRES、OUT、RESET、CTRL和DIS。
下面对每个引脚的功能进行详细介绍：1. VCC：正电源引脚，通常连接到5V或9V电源；2. GND：地引脚，连接到电源的负极；3. TRIG：触发输入引脚，当该引脚接收到低电平（0V）信号时，会启动计时器；4. THRES：复位输入引脚，在该引脚接收到高电平（VCC）信号时，会清零计数并停止输出；5. OUT：输出引脚，在计数过程中产生方波输出信号；6. RESET：复位输入引脚，在该引脚接收到低电平（0V）信号时，会清零计数并停止输出；7. CTRL：控制输入引脚，可用于调节输出波形的占空比；8. DIS：禁止输入引脚，当该引脚接收到高电平（VCC）信号时，会禁止输出。
三、555计时器的工作原理555计时器的工作原理基于双稳态多谐振荡器。
它由两个比较器（COMPARATOR）、一个RS触发器和一个放大器组成。
其中，比较器用于比较电压大小，RS触发器用于存储电平状态，放大器用于放大电信号。
当TRIG引脚接收到低电平信号时，555计时器开始工作。
此时，THRES引脚和CTRL引脚应该连接到VCC或GND上以确保正常工作。
在开始计数之前，OUT引脚会输出高电平信号。
当TRIG引脚接收到低电平信号后，OUT引脚会瞬间变为低电平，并启动定时计数。
此时，第一个比较器（COMPARATOR）将THRES引脚的电压与2/3 VCC进行比较，并输出相应的结果；第二个比较器将TRIG引脚的电压与1/3 VCC进行比较，并输出相应结果。
如果THRES引脚的电压高于2/3 VCC，则第一个比较器输出高电平信号；如果TRIG引脚的电压低于1/3 VCC，则第二个比较器输出低电平信号。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、计数器容量扩展
两片74X161同步级联组成8位二进制加法计数器的逻辑电路图
二、组成任意进制计数器
实际应用中，可以用现有的二进制或十进制计数 器，利用其清零端或预置数端，外加适当的门电路 连接而成。 方法有两种：1、反馈清零法 2、反馈置数法
CP
∧
RD LD D3 D2 D1 D 0 1 1
f =32768Hz
∧
四、组成序列信号发生器
序列信号——在时钟脉冲作用下产生的一串周期性的二进制信号。
例：用74161及门电路构成序列信号发生器。
其中74161与G1构成了一个模5计数器。
由于
因此，这是一个01010序列信号发生器，序列长度P=5。
二、4位二进制同步可逆计数器芯片74X193
74X193的功能表
清零 CR 1 0 0 0 0 预置 LD × 0 1 1 1 “加”计 数时钟 CPU × × 1 ↑ 1 “减”计 数时钟 CPD × × 1 1 ↑ D 预置数据输入 D3 D2 D1 D0 × × × × C B A × × × × × × × × × × × × 输出 Q3 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 D C B A 保 持 计 计 数 数 异步清零 异步置数 数据保持 加法计数 减法计数
三、组成分频器
例 某石英晶体振荡器输出脉冲信号的频率为32768Hz，用74161 组成分频器，将其分频为频率为1Hz的脉冲信号。 解： 因为 32768=215 ，经 15 级二分频，就可获得频率为 1Hz 的脉冲 信号。因此将四片74161级联，从高位片（4）的Q2输出即可。
f =1Hz
Q3Q 2 Q1Q 0 RCO 74161(4) ET EP
时钟 CP × ↑ × × ↑
预置数据输入 D3 D2 D1 D0 × D × × × × × × A × × ×
Q3 0 D
输 出 Q2 Q1 Q0 0 0 0 A 持 持 数
工作模式 异步清零 同步置数 数据保持 数据保持 加法计数
C B × × × × × ×
C B 保 保 计
异步清零，同步置数
∧
∧
∧
C1
C1
C1
1K R
1K R
1K R
1
2
3
4
5
6
7
∧
8
9
10
CP Q0 Q1 Q2 Q3
10.4.3 集成计数器
一、4位二进制同步加法计数器芯片74X161
引脚分布
逻辑符号
74X161的功能表
清零 CR 0 1 1 1 1
预置数 LD × 0 1 1 1
使 能 ET EP × × 0 × 1 × × × 0 1
十进制 “加” 计数器 4 位二进制“加” 计数器 十进制 “加” 计数器 4 位二进制“加” 计数器 单时钟可逆十进制计数器 单时钟可逆 4 位二进制计数器 双时钟可逆十进制计数器 双时钟可逆 4 位二进制计数器 二-五-十进制“加” 计数器 二-八-十六进制“加” 计数器 二-五-十进制“加” 计数器 二-六-十二进制“加” 计数器 二-八-十六进制“加” 计数器
∧
∧
∧
C1
1K & R
1K R
FF0：每来一个CP，向相反的状态翻转一次。所以选J0=K0=1。 FF1：当Q0=1时，来一个CP，向相反的状态翻转一次。所以选J1=K1= Q0 。 FF2 ： 当 Q0Q1=1 时 ， 来 一 个 CP ， 向 相 反 的 状 态 翻 转 一 次 。 所 以 选 J2=K2= Q0 Q 1 FF3： 当Q0Q1Q3=1时，来一个CP向相反的状态翻转一次。所以选J3=K3= Q0Q1Q3
∧
Q3Q 2 Q1Q 0 RCO 74161(3) ET EP CP RCO
Q3Q 2 Q1Q 0 74161(2) ET EP
∧
Q3Q 2 Q1Q 0 RCO 74161(1) ET EP CP 1
RD LD D3 D2 D1 D 0 1 1
CP
RD LD D3 D2 D1 D 0 1 1
RD LD D3 D2 D1 D 0 1 1
10.4
计数器
10.4.1 二进制计数器 10.4.2 非二进制计数器
10.4.3 集成计数器
10.4.4 集成计数器的应用
概
述
1. 计数器的逻辑功能 计数器的基本功能是对输入时钟脉冲进行计数。它 也可用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列及进行 数字运算等等。 2. 计数器的分类 •按脉冲输入方式，分为同步和异步计数器 •按进位体制，分为二进制、十进制和任意进制计数 器 •按逻辑功能，分为加法、减法和可逆计数器
异步（高电平有效） 预置 9， 异步 （高电平有效） 异步（高电平有效） 异步（高电平有效） 无 无
10.4.4 集成计数器的应用
*一、计数器容量扩展 *二、组成任意进制计数器 三、组成分频器 四、组成序列信号发生器
一、计数器容量扩展
将多个计数器进行级联，就可以扩大计数范 围。如：m个模N计数器级联，可以实现Nm的 计数器。
用计数器辅以数据选择器可以方便地构成各种序列发生器。 构成的方法如下： 第一步 构成一个模P计数器； 第二步 选择适当的数据选择器，把欲产生的序列按规定的 顺序加在数据选择器的数据输入端，把地址输入端与计数器 的输出端适当地连接在一起。
10.5 寄存器
寄存器:是数字系统中用来存储代码或数据的逻辑部件。 它的主要组成部分是触发器。
二、二进制Leabharlann 步计数器１. 二进制同步加法计数器
用“观察法”设计电路：
因为是“同步”方式，
所以将所有触发器的
CP端连在一起，接计 数脉冲。
然后分析状态图， 选择适当的JK信号。
Q3
Q2
Q1 FF 2 Q 1J & C1 1K & R Q
Q0
1
FF 3 Q 1J & C1
FF 1 1J Q
FF 0 1J C1 1K R CP 计数脉冲 CR 清零脉冲
工作模式
异步清零，异步置数
三、二-五-十进制异步加法计数器74X290
引脚图
逻辑符号
74X290内部逻辑电路图
二进制状态图
74X290的功能表
五进制状态图
8421码十进制计数器的逻辑图
几种集成计数器的比较
触发器的 CP之间的 关系 型号 计数模式 清零方式 预置数方式
74X160 74X161 74X162 同步 74X163 74X190 74X191 74X192 74X193 74X290 74X293 异步 74X90 74X92 74X93
∧
Q
Q
&
Q
C1
C1 &
C1 &
C1 &
1K R
1K R
1K R
1K R
CP 计数脉冲 CR 清零脉冲
当控制信号X=1时，FF1～FF3中的各J、K端分别与低位各触发器的Q端
相连，作加法计数。
当控制信号X=0时，FF1～FF3中的各J、K端分别与低位各触发器的端 Q 相连，作减法计数。
10.4.2 非二进制计数器
Q Q QQ 3 2 1 0
0011
0100
0101
0110
1001
1000
0111
时序图
完整状态转换图
（2）异步反馈置数法
例4 用集成计数器74X193和必要的门电路组成10进制计数 器，要求用反馈置数法实现。
大模分解法： 将M分解为多个因数相乘（每个因数小于 单片计数器的最大值），可先用n片计数器分 别组成模值为M1、M2、…、Mn的计数器，然后 再级联成M=M1M2…. Mn的计数器。
用模N的计数器构成任意模值的M计数器 1.若M<N，只需一片N进制计数器，使计数器在N进制的计 数过程中，跳过N-M个状态即可。 2.若M>N，需要多片N进制计数器级联，同步级联或异步级 联，然后再用反馈清零或反馈置数法构成M进制计器。
1.反馈清零法-适用于有清零输入端的集成计数器
（1）同步反馈清零法 例1 用集成计数器74X163和必要的门电路组成6进制 计数器，要求使用反馈清零法。
∧
二进制异步减法计数器的时序波形图和状态图。
CP Q0 Q1 Q2 Q3
Q Q QQ 3 2 1 0 1101 1011 1010 1001
0000
1111
1110
1100
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
异步计数器为串行计数器(或纹波计数器)．所以工作速度较低。
为了提高计数速度，可采用同步计数器。
异步（低电平有效） 异步（低电平有效） 同步（低电平有效） 同步（低电平有效） 无 无 异步（高电平有效） 异步（高电平有效）
同步（低电平有效） 同步（低电平有效） 同步（低电平有效） 同步（低电平有效） 异步（低电平有效） 异步（低电平有效） 异步（低电平有效） 异步（低电平有效）
异步（高电平有效） 预置 9， 异步 （高电平有效） 异步（高电平有效） 无
N进制计数器又称模N计数器。 当N=2n时，就是前面讨论的n位二进制计数器； 当 N≠2n 时，为非二进制计数器。非二进制计 数器中最常用的是十进制计数器。
一、8421BCD码同步十进制加法计数器
Q3 Q2 Q1 Q0 1 FF 3 Q 1J & C1 1K R FF 2 Q 1J & C1 1K & R Q FF 1 1J & Q FF 0 1J C1 1K R CP 计数脉冲 CR 清零脉冲