555定时器及其应用
【实验目的】
掌握555的工作原理及其性能特点
掌握555组成的基本电路及应用。
【实验要求】
用555组成一个时钟脉冲信号发生器，要求输出：标准秒脉冲，20Hz~20kHz范围内任意频率可调、占空比可调的脉冲信号。
设计一个触摸开关，要求每触发一次其输出端维持10秒钟的高电平。
用555设计一个分频器，要求输入时钟脉冲的频率为1KHz，其输出为100Hz。
【实验器材】
面包板，555芯片一片，函数发生器，直流稳压电源，万用表，示波器，电阻、电容、导线若干。
【实验原理】
时钟脉冲产生器
555组成的多谱振器可以用作各种时钟脉冲发生器，如图1所示，通过D1，D2两个二极管将电路的充电支路与放电支路分开，则由RC电路的充放电时间公式得，充电时间为： ，放电时间为，因此输出脉冲的频率为 ，占空比为 。通过调节R1和R3的阻值便可实现输出不同频率与占空比的脉冲信号。
图 SEQ 图 \* ARABIC 1 时钟脉冲发生器
触摸开关
555组成的单稳态触发器可以用作触摸开关，电路如图2所示，其中M为触摸金属片（或导线）。静态时无触发脉冲输入，555的输出为低电平即UO=0，发光二极管不亮，当用手触摸金属片M时，相当于2端输入一负脉冲，555的内部比较器A2翻转，使输出变为高电平即UO=1，发光二极管亮，直到电容C上的电压充电 。发光二极管亮的时间为 。
图 SEQ 图 \* ARABIC 2 触摸开关电路
分频电路
由555组成的单稳态触发器可以构成分频比率很大的分频电路，如图3所示。设输入信号Ui为一列脉冲串，第一个负脉冲触发2端后，555的输出Uo变为高电平，电容C开始充电，由于Uc未达到 ，Uo将一直保持为高电平，在这段时间里，输入负脉冲再出发也不起作用。当Uc达到时输出变为低电平，下一个负脉冲触发，输出又上跳为高电平，电容C又开始充电，如此周而复始。
输出脉冲的延迟时间为
输出脉冲的周期为
电路的分频比主要由延迟时间tp决定，由于RC时间常数可以取得很大，故可获得很大的分频比率。
图 SEQ 图 \* ARABIC 3 分频电路
【实验操作】
实验要求一：用555组成一个时钟脉冲信号发生器，要求输出：标准秒脉冲，20Hz~20kHz范围内任意频率可调、占空比可调的脉冲信号。
按照图1连接电路，要产生标准秒脉冲，只需调节R1和R3使输出脉冲的周期为1秒，占空比为50%即可，20Hz~20kHz范围内任意频率可调、占空比可调的脉冲信号也可通过调节R1和R3产生。实验数据记录在表一中。
表格 SEQ 表格 \* ARABIC 1 实验要求一数据记录表
频率
2Hz
20Hz
200Hz
2Khz
20KHz
最低占空比
0.66%
3.68%
22%
28%
35%
最高占空比
99.94%
99.3%
92.8%
90%
90.4%
实验要求二：设计一个触摸开关，要求每触发一次其输出端维持10秒钟的高电平。
按照图2连接电路，要产生10s的高电平，因此选用 电容器、104电位器调节至90KΩ左右接入电路，根据二极管实际电量时间微调电位器阻值即可。
实验要求三：用555设计一个分频器，要求输入时钟脉冲的频率为1KHz，其输出为100Hz。
按照图3连接电路，因为分频比为10，输出脉冲的延迟时间为，因此选用104电容器和104电位器调节至90KΩ左右接入电路，根据实际输出脉冲频率微调电位器阻值即可。