555玩具電路的應(yīng)用與設(shè)計(jì)

茆林艷

摘 要：555時(shí)基電路是一種將模擬功能與邏輯功能巧妙地結(jié)合在同一硅片上的組合集成電路。該電路可以在最基本的典型應(yīng)用方式的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際需要，經(jīng)過(guò)參數(shù)配置和電路的重新組合，與外接少量的阻容元件就能構(gòu)成不同的電路，因而555電路在波形的產(chǎn)生與變換、測(cè)量與控制、家用電器、電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到了廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：集成電路；555時(shí)基電路；電子玩具

555時(shí)基電路是一種將模擬功能與邏輯功能巧妙地結(jié)合在同一硅片上的組合集成電路。該電路可以在最基本的典型應(yīng)用方式的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際需要，經(jīng)過(guò)參數(shù)配置和電路的重新組合，與外接少量的阻容元件就能構(gòu)成不同的電路，因而555電路在波形的產(chǎn)生與變換、測(cè)量與控制、家用電器、電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到了廣泛應(yīng)用。

1 555時(shí)基電路的電路結(jié)構(gòu)和邏輯功能

1.1 電路結(jié)構(gòu)及邏輯功能

圖1為555時(shí)基電路的電路結(jié)構(gòu)和8腳雙列直插式的引腳圖，由圖可知555電路由電阻分壓器、電壓比較器、基本RS觸發(fā)器、放電管和輸出緩沖器5個(gè)部分組成。它的各個(gè)引腳功能如下：

1腳：GND（或VSS）外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接

8腳：VCC（或VDD）外接電源VCC，雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.5～16V，CMOS型時(shí)基電路VCC的范圍為3～18V。一般用5V。

3腳：OUT（或Vo）輸出端。

2腳：TR低觸發(fā)端。

6腳：TH高觸發(fā)端。

4腳：R是直接清零端。當(dāng)R端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論TR、TH處于何電平，時(shí)基電路輸出為“0”，該端不用時(shí)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?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只0.01μF電容接地，以防引入干擾。

7腳：D放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。電阻分壓器由三個(gè)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。

1.2 555時(shí)基電路的主要參數(shù)

555時(shí)基電路的主要參數(shù)有電源電壓、靜態(tài)電流、定時(shí)精度、閾值電壓、閾值電流、觸發(fā)電壓、觸發(fā)電流、復(fù)位電壓、復(fù)位電流、放電電流、驅(qū)動(dòng)電流及最高工作頻率。

等效電路555時(shí)基電路內(nèi)部既有模擬電路，又有數(shù)字電路，讀圖和應(yīng)用十分不便，為便于一目了然地理解555的功能，可以將555電路的數(shù)字與模擬功能合在一起考慮，進(jìn)行化簡(jiǎn)。555電路的內(nèi)電路方框圖簡(jiǎn)化成為帶一個(gè)放電開(kāi)關(guān)特殊的RS觸發(fā)器。

1.3 555時(shí)基電路的各種應(yīng)用

（1）單電源變雙電源電路

時(shí)基電路555接成無(wú)穩(wěn)態(tài)電路，3腳輸出頻率為20KHz、占空比為1：1的方波。3腳為高電平時(shí)，C4被充電；低電平時(shí)，C3被充電。由于VD1、VD2的存在，C3、C4在電路中只充電不放電，充電最大值為EC，將B端接地，在A、C兩端就得到+/-EC的雙電源。本電路輸出電流超過(guò)50mA。

（2）簡(jiǎn)易催眠器

時(shí)基電路555構(gòu)成一個(gè)極低的頻振蕩器，輸出一個(gè)個(gè)短的脈沖，使揚(yáng)聲器發(fā)出類似雨滴的聲音。揚(yáng)聲器采用2英寸、8歐姆小型動(dòng)圈式。雨滴聲的速度可以通過(guò)100K電位器來(lái)調(diào)節(jié)到合適的程度。如果在電源端增加一個(gè)簡(jiǎn)單的定時(shí)開(kāi)關(guān)，則可以在使用者進(jìn)入夢(mèng)鄉(xiāng)后及時(shí)切斷電源。

（3）直流電機(jī)調(diào)速控制電路

這是一個(gè)占空比可調(diào)的脈沖振蕩器。電機(jī)M是用它的輸出脈沖驅(qū)動(dòng)的，脈沖占空比越大，電機(jī)的電驅(qū)電流就越小，轉(zhuǎn)速減慢；脈沖占空比越小，電機(jī)的電驅(qū)電流就越大，轉(zhuǎn)速加快。因此調(diào)節(jié)電位器RP的數(shù)值可以調(diào)整電機(jī)的速度。如電極的電驅(qū)電流不大于200mA時(shí)，可用CB555直接驅(qū)動(dòng)；如電流大于200mA，應(yīng)增加驅(qū)動(dòng)級(jí)和功放級(jí)。

電容C2和電阻R3是補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，它可使負(fù)載呈電阻性。整個(gè)電路的脈沖頻率選在3～5千赫之間。頻率太低電機(jī)會(huì)抖動(dòng)，太高時(shí)因占空比范圍小使電機(jī)調(diào)速范圍減小。

（4）用555制作的D類放大器

由IC 555和R1、R2、C1等組成100KHz可控多諧振蕩器，占空比為50%，控制端5腳輸入音頻信號(hào)，3腳便得到脈寬與輸入信號(hào)幅值成正比的脈沖信號(hào)，經(jīng)L、C3接調(diào)、濾波后推動(dòng)揚(yáng)聲器。

（5）滅火機(jī)器人

一般機(jī)器人的避障可以采用紅外反射的方法，這在機(jī)器人比賽中比較普遍。滅火比賽需要機(jī)器人在盡量不碰撞墻壁的基礎(chǔ)上盡可能快地找到蠟燭并將火滅掉。在完成任務(wù)的過(guò)程中首先需要不碰撞墻壁，然后需要判斷前方是否有火焰。在找到火焰后需要判斷蠟燭旁邊的白線。如果碰撞墻壁的話，需要機(jī)器人能檢測(cè)出來(lái)并進(jìn)行處理，不然就會(huì)發(fā)生機(jī)器人卡死的情況，那就不能完成任何任務(wù)。

2 555電子鳥(niǎo)的工作原理

工作原理：光控部分由JEC-2多功能集成電路觸發(fā)器與光敏二極管VD及R1、C1等組成。這種集成電路的靈敏度很高，在自然光照下，VD產(chǎn)生的光電流大于JEC-2的觸發(fā)電流，JEC - 2觸發(fā)后，它的2腳立即由高電位變成低電位，將它的負(fù)載—鳥(niǎo)鳴部分接通。鳥(niǎo)鳴部分由555時(shí)基集成電路、變壓器T的一個(gè)繞組、揚(yáng)聲器等組成。本電路之所以能模擬鳥(niǎo)叫，奧妙也就是因?yàn)橛凶儔浩鱐和C2在此組成間歇振蕩器。

元器件選：IC1選用JEC-9多功能集成電路；IC2選用NE555或LM555， 561555型等時(shí)基集成電路。VD選用2CUIA型的硅光敏二極管。R1-R3均用RTX-1/8W型碳膜電阻器。C1、C2均用CD11-16V電解電容器，C3用CT1型瓷介質(zhì)電容器。T用晶體管收音機(jī)常用的小型推挽輸出變壓器。B用Φ27mm x 9mm或Φ29mm x 9mm，8n、0.25W超薄微型動(dòng)圈式揚(yáng)聲器，以減小體積、方便安裝。

制作與調(diào)試：全部電路裝人一個(gè)體積合適的扁圓形塑料盒內(nèi)，盒面板事先為光敏二極管VD開(kāi)一小孔、為揚(yáng)聲器B開(kāi)出釋音孔。電路盒上面還要固定一只小鳥(niǎo)造型的工藝晶或兒童塑料玩具，

3 555電子鳥(niǎo)的制作

這個(gè)電子鳥(niǎo)電路在不同的光照下，尤其在變化莫測(cè)的霓虹燈光照射下，能發(fā)出忽高忽低、音調(diào)多變的鳥(niǎo)叫聲，其聲音變幻無(wú)窮。

電路以時(shí)基電路555為核心組成的多諧振蕩器，由555和R1、RG、C1等組成。與一般無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器不同的是，在它的充放電回路中串接了一支光敏電阻RG。光敏電阻是一種無(wú)源光敏器件，它利用半導(dǎo)體（如Cds、Cdse）光致導(dǎo)電特性，其阻值隨照射光的強(qiáng)度而變化；光照強(qiáng)，電阻值?。还庹杖趸驘o(wú)光照時(shí)，電阻值大。

4 結(jié)束語(yǔ)

本電路設(shè)計(jì)以555時(shí)基電路為核心，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，可靠，造價(jià)低廉，控制方便簡(jiǎn)單和靈活性大。設(shè)計(jì)出來(lái)的電子玩具操作簡(jiǎn)便，有趣，在金融危機(jī)下，人們的壓力日益增大，電子玩具的出現(xiàn)，讓解壓成了一件輕松快樂(lè)的小事。該電子鳥(niǎo)玩具讓人心情愉悅，容易入睡，是減壓的好玩具。

參考文獻(xiàn)

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[3]成志 《電子元器件資料》 文章出自：成志電子制作網(wǎng) 發(fā)表時(shí)間：2012-11