基于555定时器实现的自动彩灯循环的设计
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基于555定时器实现的自动彩灯循环的设计
摘要:本文利用555定时器作为基础元件,通过接入相应的电阻电容得到的多谐振荡器,作为D触发器的脉冲信号,设计电路控制彩灯自动循环。
关键词:555定时器多谐振荡器自动循环彩灯
随着社会的发展,人民生活水平不断提高,现代人们越来越注重节能和装饰,因此LED作为一种超节能产品在实际生活中得到广泛应用,它不仅工作电压低,而且使用寿命很长,所以它受到大多数灯光装饰师的青睐。本设计用四路发光二极管设计出的自动循环彩灯,通过安装与调试,既可以提高我们的动手能力和实际分析问题能力,还有助于我们加深对数字电路的认识和了解,进一步激发学习的兴趣,为后续学习打下坚实基础。
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,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了广泛应用。
1.1 555定时器的工作原理
图1是555定时器的原理图,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5 kΩ的电阻器构成分压,它们分别使高电平比较器C1同相比较端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为Vcc2/3和Vcc1/3。C1和C2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过Vcc2/3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;当输入信号自2脚输入并低于Vcc1/3时,触发器置位,555的3脚输出高电平,同时放电,开关管截止。
为复位端,当其为0时,555输出低电平。平时该端开路或接Vcc。
Vco为控制电压端(5脚),平时输出Vcc2/3作为比较器A1的参考电平,当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0.01F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。
T为放电管,当T导通时,将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。
1.2 555定时器组成的多谐振荡器
555定时器只需外接几个阻容元件,就可以构成各种不同用途的脉冲电路,如多谐振荡器、单稳态触发器以及施密特触发器等。
多谐振荡器又称为无稳态触发器,它没有稳定的输出状态,只有两
个暂稳态。在电路处于某一暂稳态后,经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态。两个暂稳态自行相互转换而输出一系列矩形波,多谐振荡器可用作方波发生器。
图2为多谐振荡器的连接电路,通过这种外接方式可以输出矩形波。
2 自动循环彩灯电路的设计
如图3为自动循环彩灯的原理图,是由集成芯片74LS175提供四个D触发器、集成芯片7411提供与门、六个510 Ω限流电阻、六个发光二极管组成,时钟脉冲由555组成的多谐振荡器来提供,需接+5 V 直流电源。
工作过程为:当加上+5 V直流电源时,按下开关,使得所有的输出Q为0,为1,所有的灯都灭,当第一个上升沿到来时,与门输出的1加到D上,使得Q输出是1,是0,第一个灯亮,其余全不亮;第二个上升沿到时,第二个灯亮,第一个灯及其他全不亮;第三个上升沿到来时,第三个灯亮,其余全不亮;第四个上升沿到来时,只有第四个灯亮;当第五个到来时,第一个灯又亮,如此反复循环,第五个彩灯直接接到555定时器的输出端,频繁闪烁,以检验555定时器连接的正确与否,第六个彩灯直接接到电源端,为长亮灯,已确保电源的加入。
3 结语
本文利用555定时器组成的多谐振荡器,为集成芯片74LS175中的D触发器提供时钟脉冲,通过7411中与门的反馈作用实现自动循环。
参考文献
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[2] 阎石.数字电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2000.
[3] 涂文波,郑云山.555集成电路应用制作指南[M].福州:福建科学技术出版社,2003.