課程設(shè)計報告--雙光控節(jié)電開關(guān)

1、<p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p>　　姓 名： *** 學 號： ******** </p><p>　　專業(yè)與班級： ****** 指導(dǎo)教師： *** </p><p>　　課程設(shè)計名稱： 光

2、電技術(shù)課程設(shè)計 </p><p>　　課程設(shè)計單位： 電子信息工程學院 </p><p><b>　　一、課程設(shè)計目的</b></p><p>　　加強對555芯片的了解，鞏固和加深課堂教學內(nèi)容；</p><p>　　提高動手能力和工作

3、技能，培養(yǎng)科學工作作風；</p><p>　　為學習后續(xù)課程和從事實踐技術(shù)工作奠定堅實基礎(chǔ)。</p><p><b>　　二、課程設(shè)計時間</b></p><p>　　本課程設(shè)計采用課下獨立設(shè)計和課上集中實踐相結(jié)合的方式，課上實踐包括電子元器件的識別和電路圖的設(shè)計等，課下設(shè)計包括原理的分析和設(shè)計報告的整理等。</p><p&

4、gt;<b>　　三、課程設(shè)計內(nèi)容</b></p><p><b>　　555芯片簡介</b></p><p><b>　　芯片原理</b></p><p>　　555芯片是美國Signetics公司1972年研制的用于取代機械式定時器的中規(guī)模集成電路，因輸入端設(shè)計有三個5kΩ的電阻而得名。此電路后來

5、竟風靡世界。目前，流行的產(chǎn)品主要有4個：BJT兩個：555，556（含有兩個555）；CMOS兩個：7555，7556（含有兩個7555）。 555定時器可以說是模擬電路與數(shù)字電路結(jié)合的典范</p><p>　　555定時器的電路如圖A所示,個阻值為5k?的電阻組成的分壓器、兩個電壓比較器C1和C2、基本RS觸發(fā)器、放電晶體管T、與非門和反相器組成。</p><p>　　55

6、5 定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個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 5 腳懸空時，則電壓比較器 C1 的同相輸入端的電壓為 2VCC /3，C2 的反相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 C2 的輸出為 0，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 TR 端的電壓大于VCC /3，

7、則 C1 的輸出為 0，C2 的輸出為 1，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0 電平。</p><p>　　555定時器功能如下表所示。</p><p><b>　　原理圖:</b></p><p>　　分壓器為兩個電壓比較器C1、C2提供參考電壓。如5端懸空，則比較器C1的參考電壓為，加在同相端；C2的參考電壓為，加在反相端。</p

8、><p>　　是復(fù)位輸入端。當=0時，基本RS觸發(fā)器被置0，晶體管T導(dǎo)通，輸出端u0為低電平。正常工作時，=1。</p><p>　　和分別為6端和2端的輸入電壓。當>，> 時，C1輸出為低電平，C2輸出為高電平，即=0，=1，基本RS觸發(fā)器被置0，晶體管T導(dǎo)通，輸出端為低電平。</p><p>　　當<，< 時，C1輸出為高電平，C2輸出為低電

9、平，=1，=0，基本RS觸發(fā)器被置1，晶體管T截止，輸出端u0為高電平。</p><p>　　當<，> 時，基本RS觸發(fā)器狀態(tài)不變，電路亦保持原狀態(tài)不變。</p><p><b>　　RS觸發(fā)器</b></p><p>　　RS觸發(fā)器由兩個與非門交叉耦合組成，R和S是信號輸出端，Q為觸發(fā)器的輸出端。其真值表如下。</p>

10、<p><b>　　比較器</b></p><p>　　如圖A所示，C1、C2是兩個電壓比較器，如果用U+和U-表示相應(yīng)輸入端上所加電壓，則當U+>U-時，其輸出為高電平；當U+<U-時，輸出為低電平。兩個輸入端基本不向外電路索取電流，即輸入電阻趨近于無窮大。</p><p><b>　　分壓器</b></p>

11、;<p>　　三個阻值均為5k歐姆的電阻串聯(lián)起來構(gòu)成分壓器（“555”芯片也因此得名），為比較器C1、C2提供參考電壓。如圖A所示，C1端“U-”=2/3*Vcc,C2端“U+”=1/3*Vcc。</p><p>　　電壓控制端5腳處如果另加控制電壓，可改變C1、C2的參考電壓，工作中不使用控制端時，一般通過接一個的電容接地，以防旁路高頻干擾。</p><p>　　（2）芯片

12、結(jié)構(gòu)和特點</p><p>　　555的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可等效成23個晶體三極管.17個電阻.兩個二極管.組成了比較器.RS觸發(fā)器.等多組單元電路.特別是由三只精度較高5k電阻構(gòu)成了一個電阻分壓器.為上.下比較器提供基準電壓.所以稱之為555.</p><p>　　555引腳圖介紹如下: 1腳：GND(或Vss)外接電源負端VSS或接地，</p><p>&

13、lt;b>　　一般情況下接地。</b></p><p>　　2腳：TR低觸發(fā)端。 3腳：OUT（或Vo）輸出端。 4腳：R是直接清零端。當R端接低電平，則時基電路不工作，此時不論TR、TH處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應(yīng)接高電平。 5腳：CO(或VC)為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個比較器的基準電壓，當該端不用時，應(yīng)將該

14、端串入一只0.01μF電容接地，以防引入干擾</p><p>　　6腳：TH高觸發(fā)端。 7腳：D放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電。電阻分壓器由三個5kΩ的等值電阻串聯(lián)而成。電阻分壓器為比較器C1、C2提供參考電壓，比較器C1的參考電壓為2/3Vcc，加在同相輸入端，比較器C2的參考電壓為1/3Vcc，加在反相輸入端。比較器由兩個結(jié)構(gòu)相同的集成運放C1、C2組成。高電平觸發(fā)信號

15、加在C1的反相輸入端，與同相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本RS觸發(fā)器R端的輸入信號；低電平觸發(fā)信號加在C2的同相輸入端，與反相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本RS觸發(fā)器S端的輸入信號。基本RS觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受比較器C1、C2的輸出端控制。 8腳：VCC(或VDD)外接電源VCC，雙極型時基電路VCC的范圍是4.5～16V，CMOS型時基電路VCC的范圍為3～18V。一般用5V。</p>&l

16、t;p><b>　　特點： </b></p><p>　　① 555在電路結(jié)構(gòu)上是由模擬電路和數(shù)字電路組合而成，它將模擬功能與邏輯功能兼容為一體，能夠產(chǎn)生精確的時間延遲和振蕩。它拓寬了模擬集成電路的應(yīng)用范同。</p><p>　?、?該電路采用單電源。雙極型555的電壓范圍為4.5V～15V;而CMOS型的電源適應(yīng)范圍更寬，為2V～18V。這樣，它就可以和模擬運

17、算放大器和TTL或CMOS數(shù)字電路共用一個電源。</p><p>　?、?555可獨立構(gòu)成個定時電路，且定時精度高。</p><p>　?、?555的最大輸出電流選200mA，帶負載能力強?？芍苯域?qū)動小電機、喇叭、繼電器等負載。</p><p>　　⑤ 該電路使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等，因而廣泛用于信號的產(chǎn)生、變換、控

18、制與檢測。</p><p>　　⑥ 555 定時器成本低，性能可靠。</p><p><b>　　（3）芯片種類</b></p><p>　　555定時器產(chǎn)品有TTL型和CMOS型兩類。一般用雙極性工藝制作的稱為 555，用 CMOS 工藝制作的稱為 7555，除單定時器外，還有對應(yīng)的雙定時器 556/7556。555 定時器的電源電壓范圍寬，

19、可在 4.5V~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，輸出驅(qū)動電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。TTL型產(chǎn)品型號的最后三位都是555，CMOS型產(chǎn)品的最后四位都是7555，它們的邏輯功能和外部引線排列完全相同。</p><p>　　實驗設(shè)計（雙光控節(jié)電開關(guān)）：要求詳細敘述電路原理、工作過程、要有電路圖</p><p><b>

20、　　電路圖</b></p><p><b>　?。?）電路原理</b></p><p>　　在本電路圖中，光控三極管相當于開關(guān)作用，采用光控更好在適時時候自動控制整個電路的導(dǎo)通導(dǎo)通，采用+5V電源供電，R1是對光電耦合發(fā)光管的限流電阻，發(fā)光光來控制VT1在導(dǎo)通，進而控制VT2的導(dǎo)通，進而控制燈在亮與否，其最終都會受到管腳4的控制，當4為低電平，整個芯片不工

21、作，輸出仍為零，當4為高電平是，VT1的控制才起作用，4 的電平受到光電三極管VT3的控制，VT3導(dǎo)通進而會讓VT4導(dǎo)通，此時相當于4直接接地為低電平。</p><p><b>　　（3）電路工作過程</b></p><p>　　下面分光線充足和光線不足兩種情況分討論雙光控節(jié)電開關(guān)的工作原理。</p><p><b>　　光線充足：

22、</b></p><p>　　當白天有光照射到VT3時，VT3呈現(xiàn)導(dǎo)通狀態(tài)，此時VT4的基極為高電平，VT4導(dǎo)通，芯片的4管腳為低電平，此時芯片不工作，因此芯片3管腳輸出為低電平，無輸出，LED不亮。</p><p>　　光線不充足（夜晚）：</p><p>　　當夜晚沒有光照（或光線較弱時）射到VT3時，VT3呈現(xiàn)截止狀態(tài)，此時VT4的基極為低電平，V

23、T4截止，VT4的集電極為高電平,此時芯片4管腳為高電平，此時555芯片處于暫穩(wěn)態(tài)。當無人通過有光照射到VT1時，VT1導(dǎo)通，VT2的基極為低電平，此時VT2截止，芯片2管腳為高電平，因此3管腳輸出低電平，LED不亮。當有人通過無光照到VT1時，VT1呈現(xiàn)高阻狀態(tài), 此時呈現(xiàn)截止狀態(tài)，VT2的基極為高電平，此時VT2導(dǎo)通，在VT2集電極是低電平,芯片2管腳為低電平，因此3管腳輸出高電平，LED亮。</p><p>