第17讲555定时器及其应用
555定时器
一、555定时器的电路结构及功能
4.5～16V
电压 控制端
CO TH
高电平 触发端 TR
低电平 触发端
+VCC 8
5kΩ
5
+ C1
－
6
5kΩ
2
+
－ C2
5kΩ
1
R 4
G1 Q
&
G2 &Q
复位端 低电平有效
G3
&
3 uO
7D T
放电端
+VCC 8
R
40
CO 5 TH 6
TR 2
5kΩ + C1 －
5kΩ + －
5kΩ C2
G1 Q
&
1
G2 &Q
1
①R=0时，Q=1，uo=0，T导通。
G3
0
&
3 uO
7D T
CO
TH
＞2VCC/3
TR
＞VCC/3
+VCC
R
8
4
5kΩ
5
+ C1 0
G1 Q
&
－ 6
1
5kΩ
2
+
1
G2 0
&Q
－ 5kΩ C2
G3 &
3
0
uO
7D T
1
①R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通。 ②R=1、UTH＞2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=0、C2=1， Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。
555集成定时 器及应用
概述
❖ 555定时器是一种中规模集成器件，利用它可 组成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振 荡器等电路。尽管555定时器产品的型号繁多， 但它们的电路结构、功能及外部引脚排列都 是基本相同的。可分为TTL型和CMOS型两 类。TTL单定时器型号的最后3位数字为555， 双定时器的为556；CMOS单定时器的最后3 位数字为7555，双定时器的为7556.
555定时器及其应用
一、555定时器的组成及逻辑功能 定时器的组成及逻辑功能 555定时器由电阻分压器、电压比较器、基本 定时器由电阻分压器、 定时器由电阻分压器 电压比较器、 RS触发器、放电管和缓冲器几部分组成。 触发器、 触发器 放电管和缓冲器几部分组成。器 由三个5K 电阻组成， 电阻组成， 由三个 故称555定时器。其作用是为电压比较器提供 定时器。 故称 定时器 参考电压。 参考电压。 （2）电压比较器——C1和C2的参考电压 电 ）电压比较器 和 的参考电压(电 的参考电压 压比较的基准)UR1和UR2由电源 由电源UCC经三个 压比较的基准 和 由电源 经三个 5k 的电阻分压给出。控制电压输入端 的电阻分压给出。控制电压输入端UCO 悬空时， 悬空时，U R1 = 2 U CC ， U = 1 U
2 1 输出均为1， 当 U 6 < 3 U CC , U 2 > 3 U CC 时，C1和C2输出均为 ， 和 输出均为
555定时器功能表 定时器功能表 RD U6（TH） TH） U2（ TR ） U2（ U0 V1
0 1 1 1
×
2 ＜ 3 ＵCC 2 ＞ ＵCC 3 ＜ 2 ＵCC 3
×
1 ＜3 ＵCC 1 ＞ ＵCC 3 1 ＞ 3ＵCC
1 U CC 时，RS触发器置 1， 触发器置 ， 3
2 当电容C上的电压 上的电压UC略微超过 当电容 上的电压 略微超过 3 U CC (即U6和U2均 时即 和 均 2 大于等于 U CC 时)， RS触发器置 0，使输出电压 ， 触发器置 ， 3
555原理及应用
555原理及应用555定时器是一种常用的集成电路，常用于模拟电路中的定时控制和多谐振荡器等电路中。
它由几个电阻和电容以及一些晶体管组成，提供了可调的方波输出信号。
555定时器内含有两个比较器（比较器A和比较器B），一个RS触发器和一个电压比较器，还有一个控制电源。
通过外接电阻和电容调整，可以实现不同的定时周期。
下面将对555定时器的工作原理和应用进行详细介绍。
555定时器的工作原理：555定时器的工作原理基于RS触发器的工作原理。
正常情况下，RS触发器的输出Q和Q’分别为低电平和高电平。
但当触发端(TRIG)的电压低于2/3 Vcc时，比较器A的输出变为高电平，RS触发器的输出Q翻转为高电平，使比较器B的输出变为低电平，保持触发状态。
同样地，当复位端(RST)的电压低于1/3 Vcc时，比较器B的输出变为高电平，RS触发器的输出Q翻转为低电平，使比较器A的输出保持低电平，保持复位状态。
当触发端(TRIG)为低电平时或者复位端(RST)为高电平时，RS触发器的输出保持不变，无论输入电平对它的影响。
当触发端(TRIG)的电压大于2/3 Vcc时，RS触发器的输出翻转为低电平，比较器B的输出翻转为高电平，开始计时。
当电容C充电到3/2 Vcc时，比较器A的输出变为高电平，RS触发器的输出翻转为高电平，计时结束。
555定时器的应用：1.单稳态多定时器：555定时器可以通过改变电容和电阻的值来实现不同的时间延迟，因此常用于单稳态多定时器电路中。
单稳态多定时器电路可以在输入定义的脉冲开始时生成一个可调的固定时间延迟脉冲。
2.方波产生器：通过将555定时器连接为多谐振荡器可以产生方波输出。
通过调整电容和电阻的值可以调节方波的频率。
3.PWM发生器：通过改变电荷和放电时间可以实现脉宽调制(PWM)，用于控制电机的速度或实现亮度调节。
4.简单闪烁灯：通过连接灯泡到555定时器输出引脚，可以实现简单的闪烁灯电路，使灯泡交替闪烁。
第17讲555定时器及其应用
矩形脉冲信 号的获取方 法有两种：
产生:不用信号源，加上电源自 激振荡，直接产生波形。
整形:输入信号源进行整形.
脉冲产生电路:多谐振荡器
脉冲整形（变换）电路:施密特触发器、 单稳态触发器
上升时间tr
脉冲宽度
TW
下降时间 tf
占空比： q TW / T
脉冲幅度 Vm
脉冲周期T
17-1 555定时器
施密特触发器的电压传输特性。
由上图知其具有滞回电压传输特性，即输入电压 的上升过程和下降过程的阈值电平不同。这是施密特 触发器固有的特性。
施密特触发器的逻辑符号
17.1.2 555定时器组成施密特触发器
1、电路结构
二六搭一
Q
Vcc
图中6脚和2脚端直
84
接连在一起作为触发电
ui
6 2
3 uO
15
平输入端。若在输入端 Ui加三角波，则可在输
出端得到如后图所示的
交流 矩形脉冲。 接地
2、工作原理 ui
2VCC/3
UT+
VCC/3
t
uo
t
当Ui从13 0U开CC 始 U升i 高32 U，CC当时U，i R13SU=1CC1，时故，URoS=触Uo发H保器持置不1，变故；Uo=UoH； 当 为UUoLi， 32此U时CC 相时应，的电U路i幅发值生翻( 32转UC，C) R称S为触上发限器阈置值0，电U压o从UTU+。oH变
电源5~16V
复位端
RD
阈值输入
Q
触发输入 TR
放电端
输出
当VCO悬空时，VR1=2/3Vcc, VR2=1/3Vcc
RD
010 1 Q
555定时器及其应用
实验五 555定时器及其应用一、实验目的l ．熟悉555型集成时基电路结构、工作原理及其特点。
2、掌握555型集成时基电路的基本应用二、实验原理集成时基电路又称为集成定时器或555电路，是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，应用十分广泛。
它是一种产生时间延迟和多种脉冲信号的电路，由于内部电压标准使用了三个5k 电阻，故取名555电路。
其电路类型有双极型和CMOS 型两大类，二者的结构与工作原理类似。
几乎所有的双极型产品型号最后的三位数码都是555-或556；所有的CMOS 产品型号最后四位数码都是7555或7556，二者的逻辑功能和引脚排列完全相同，易于互换。
555和7555是单定时器。
556和7556是双定时器。
双极型的电源电压V CC =+5V ～+15V ,输出的最大电流可达200mA ，CMOS 型的电源电压为+3V ～+18V 。
1．555电路工作原理图5-1 555电路的内部电路方框图及引脚图555电路的内部电路方框图如图5-1所示。
它含有两个电压比较器，一个基本RS 触发器，一个放电开关T ，比较器的参考电压由三只5k 的电阻器构成得分压器提供。
它们分别使高电平比较器A 1的同相输入端和低电平比较器A 2的反相输入端的参考电平为32V CC 和31V CC 。
A 1与A 2的输出端控制RS 触发器状态和放电开关状态。
当输入信号自6脚，即高电平触发输入并超过参考电平32V CC 时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电开关管导通；当输入信号来自3脚输入并低于31V CC 时，触发器置位，555的输出高电平，同时放电开关管截止。
D R 是复位端(4脚)，当D R =0，555输出低电平。
平时D R 端开路或接V CC 。
5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01uf 的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。
555定时器及其应用
施密特触发器的输出波形如下：
ui
VCC2
VCC1
2VCC/3
R
uo2
48 7
555 3
uo1 0
1VCC/3 t
ui
6 2
1
5
uO
C5
0
t
图5-2-13 施密特触发器电路图
图5-2-14 施密特触发器的波形图
施密特触发器的主要用于对输入波形的整形。图5-2-14 表示的是将三角波整形为方波,其它形状的输入波形也可以 整形为方波。
态的翻转，而施密特触发器是靠外加电
压信号去控制电路状态的翻转。所以，
在施密特触发器中，外加信号的高电平
必须大于
2 3
VCC
，低电平必须小于1 3
VCC
，否
则电路不能翻转。
图5-2-13 施密特触发器电路图
由于施密特触发器无须放电端，所以利用放电端与输出端状态相
一致的特点，从放电端加一上拉电阻后，可以获得与3脚相同的输出。 但上拉电阻可以单独接另外一组电源，以获得与3脚输出不同的逻辑电 平。
+UCC R1
1
ui uc
>2/3 UCC
UCC 8
5KΩ 5 6 VA
5KΩ 2
VB
7 5KΩ
T
截止 (地)1
+C1+
01
01
+C2+
4 (复位端)
暂稳稳定状态
01 RD Q
SD Q 10
3u0
Q=1
Q=0
接通电源 +UCC ui (>1/3UCC)
R
. 0.01μ F . ui
uc
58 4
555定时器原理及应用
555定时器原理及应用555定时器是一种经典的集成电路，由美国Signetics公司的Hans Camenzind于1971年设计并面市。
其名字由于该集成电路内部有3个5kΩ的电阻而得名。
555定时器具有简单易用、稳定可靠和广泛应用等特点，被广泛应用于各种电子设备和电路中。
当555定时器供电时，电源电路将电压稳定在控制电压Vcc和地电压之间。
其中Vcc是正电压，地电压是负电压。
比较器通过比较电压检测输入端的电压与触发器中的电压，从而控制触发器的状态转换。
RS触发器根据输入端的信号进行状态转换，并输出给输出级，输出级根据触发器的状态控制输出端的电压。
当输入端的电压高于触发压电平时，RS触发器的状态改变，输出使输出电位电平变成低电平。
当输入端的电压低于复位压电平时，RS触发器的状态改变，输出使输出电位电平变成高电平。
输出电位电平在低电平和高电平之间变化，通过调整电路元件的参数，可以达到不同的定时效果。
单稳态多用于产生固定时长的脉冲信号。
在单稳态模式下，当触发端（电平触发）或控制端（时钟触发）发生一个负脉冲时，输出端会输出一个设定的时间长度的正脉冲。
这个时间长度由RC电路的时间常数决定。
多谐振荡器是指在555定时器内部，通过改变电路中的电阻和电容，可以实现不同频率的振荡脉冲信号。
多谐振荡器常用于产生精确的时钟信号，或者用于频率测量、频率调整和频率锁定等应用。
除了单稳态和多谐振荡器，555定时器还可以用作频率可调的脉冲宽度调制（PWM）调节器、脉冲频率的产生器、速度测量器、触发电路等。
在各种电子设备和电路中，555定时器都有广泛的应用。
总之，555定时器通过控制RC电路的充电和放电过程来实现定时功能。
它的原理简单易懂，稳定可靠。
由于其广泛的应用领域和灵活性，555定时器在电子设备和电路中得到了广泛的应用。
第十七章555电路及应用
17-1. 555集成定时器电路
17-2. 555电路的应用举 例
2019年10月29日星期二
1
概述
一、常见的几种脉冲信号波形 “脉冲”是指脉动和短促的意思。我们所讨论的
脉冲信号是指在短暂时间间隔内作用于电路的电压或 电流。从广义来说,各种非正弦信号统称为脉冲信号。 脉冲信号的波形多种多样,图17.1给出了几种常见的脉 冲信号波形。
0.1Um tr
tw
Um tf T
图17.2 矩形脉冲波形的参数
2019年10月29日星期二
5
(5)脉冲周期T——周期性重复的脉冲中,两个相邻 脉冲上相对应点之间的时间间隔。
有时也用脉冲重复频率f=1/T表示，f表示单位时 间内脉冲重复变化的次数。
2019年10月29日星期二
6
17.1 555集成定时器电路
2019年10月29日星期二
16
表17.1.2 CC7555定时器功能表
2019年10月29日星期二
17
17.2 555电路的应用举例
17.2.1、单稳态触发器
单稳态触发器是一种只有一个稳定状态的电路,它 的另一个状态是暂稳态。在外加触发脉冲作用下,电路 能够从稳定状态翻转到暂稳状态,经过一段时间后,靠电 路自身的作用,将自动返回到稳定状态,并在输出端获得 一个脉冲宽度为tw的矩形波。在单稳态触发器中,输出 的脉冲宽度tw就是暂稳态的维持时间,其长短取决于电 路自身的参数,而与触发脉冲无关。
(3 )
11
SS 1
TR 2
OUT 3
R 4
UDD 8
D 7
TH 6
CO 5
(b )
图17.1.1 CC7555
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很广。
施密特触发器的电压传输特性。
由上图知其具有滞回电压传输特性，即输入电压 的上升过程和下降过程的阈值电平不同。这是施密特 触发器固有的特性。
施密特触发器的逻辑符号
17.1.2 555定时器组成施密特触发器
1、电路结构
二六搭一
Q
Vcc
图中6脚和2脚端直 8 4 接连在一起作为触发电
ui
6 3 2 1 5
2 ( U CC ) 3
当 U i 3 UCC 时，电路发，此时相应的Ui幅值
称为上限阈值电压UT+。
ui 2VCC/3 VCC/3 uo t
2 1 2 UCC U i U CC 时， 当 U i UCC 时， Uo=UoL不变；当U i下降且 3 3 3
UT+
UT- t
由于RS=11，故Uo=UoL保持不变；
当U i下降到
UT-。
Ui
1 U CC 3
时， RS触发器置 1，电路发生翻转，Uo
1 ( U CC ) 3
从UoL变为UoH，此时相应的Ui幅值
称为下限阈值电压
从以上分析可以看出，电路在Ui上升和下降时，输出电压Uo
翻转时所对应的输入电压值是不同的，一个为UT+ ，另一个 为UT-。 这是施密特电路所具有的滞后特性，称为回差。电
阻而得名。后来国内外许多公司和厂家都相继生
产出双极型和CMOS型555集成电路。虽然CMOS
型3个分压电阻不再是5KΩ,但仍然延用555名称。
目前一些厂家在同一基片上集成2个555单元，
型号后加556，同一基片上集成4个555单元，型号
后加558。
集成555定时器具体元件简介
555定时器的封装一般有两种：
3.
。
17-2 555定时器构成施密特触发器
17.2.1 施密特触发器概述
施密特触发器具有两个稳定的状态，是一种能 够把输入波形整形成为适合于数字电路需要的矩形 脉冲的电路。而且由于具有滞回特性，所以抗干扰 能力也很强。 施密特触发器可以由分立元件构成，也可以由 门电路及555定时器构成。 施密特触发器在脉冲的产生和整形电路中应用
路的电压传输特性如图所示。
uo （3）说明
①回差电压
U UT UT
2 1 1 UCC UCC UCC 3 3 3
②只要改变UCC或电压控制 ui 端UCO(5脚)的电压值便可改 变回差电压。一般ΔU越大， UT- UT+ 抗干扰能力越强，但灵敏度 电路的电压传输特性 相应降低。
20
2.用于波形变换：
3. 用 于 脉 冲 整 形：
4. 用 于 脉 冲 鉴 幅： 施密特触发器 能将幅度大于 VT+的脉冲选出。
5.用于构成多谐振荡器：
6、用作脉冲展宽器
uo ui C
ui
uC uo
第17讲
结 束
1 1 0
比较器C1输出v =1,比较器 比较器C1输出vC1=0,比较器 C1 比较器C1输出vC1=1,比较器 比较器C1输出v =0,比较器 C1 =0，SR触发器置 CC C2输出=1，SR触发器置注意：工作中不使用VCO时，一般 输出v v v=1，SR触发发器 v =0，SR触发器违 2 输出C2 C2 C2输出 2 C2 1，TD截止，同时v 为高电 C2 0，TD导通，同时v 为低电都通过一个0.01μF的电容接地(交流 状态保持不变，TO 和O O反约束条件，输出为1，TD v 均 D 平。 接地），以旁路高频干扰。 平。 截止。 保持不变。
八脚圆形封装
八脚双列直插式封装。
17.1.1 555定时器的电路结构与功能
RD
比较器
精密电阻
Q
SR触发器
TR
放电三极管
电源5~16V 控制电压
RD
复位端
阈值输入 触发输入
Q
TR
输出
放电端
当VCO悬空时，VR1=2/3Vcc, VR2=1/3Vcc
RD
01 1 0
Q
TR
00 1 1
0 0 1
1 1 0
若在VCO端加有电压如图示则：
UT+ =VCO
UT- =1/2VCO
回差电压: VT VT VT
1 VCO 2
17.2.3 施密特触发器的应用
1、自动光控电路 无光照，R1大，V2<Vcc/3，VO＝VOH，继电器得电。 有光照，R1小，V2>2Vcc/3，VO＝VOL，继电器失电。
由电路框图和功能表可以得出如下结论：
1．555定时器有两个阈值电压，分别是 2 VCC 和
1 VCC。 3 3
2．输出端3脚和放电端7脚的状态一致，输出低电平 对应放电管饱和，在7脚外接有上拉电阻时，7脚
为低电平。输出高电平对应放电管截止，在有上
拉电阻时，7脚为高电平。
1 输出端状态的改变有滞回现象，回差电压为3 VCC
第17讲 555定时器及其应用
17-1 555定时器 17-2 555定时器构成施密特触发器
概述
矩形脉冲信 号的获取方 产生:不用信号源，加上电源自 激振荡，直接产生波形。
法有两种：
整形:输入信号源进行整形.
脉冲产生电路:多谐振荡器
脉冲整形（变换）电路:施密特触发器、
单稳态触发器
上升时间tr
下降时间 tf 占空比：
uO
交流 接地
平输入端。若在输入端
Ui加三角波，则可在输
出端得到如后图所示的 矩形脉冲。
2、工作原理
ui UT+ t
2VCC/3 VCC/3 uo
t Ui从0开始升高，当 U i 当
1 2 UCC U i U CC 3 3
1 U CC 时，RS触发器置 1，故Uo=UoH； 3
时，RS=11，故Uo=UoH保持不变；
q TW / T
脉冲幅度 Vm 脉冲宽度 脉冲周期T
TW
17-1 555定时器
555定时器是一种多用途的数字－模拟混
合集成电路。该电路功能灵活、适用范围广，
只要外围电路稍作配置，即可构成单稳态触
发器、多谐振荡器或施密特触发器，因而可
应用于定时、检测、控制、报警等方面。
集成555定时器因为其内部有3个精密的5KΩ电