救护车警笛发生器文档格式.docx
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它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。
555定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图4所示。
它内部包括两个电压比较器,三个等值串联电阻,一个RS触发器,一个放电管T及功率输出级。
它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3
555定时器的功能主要由两个比较器决定。
两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。
在电源与地之间加上电压,当5脚悬空时,则电压比较器A1的反相输入端的电压为2VCC/3,A2的同相输入端的电压为VCC/3。
若触发输入端TR的电压小于VCC/3,则比较器A2的输出为1,可使RS触发器置1,使输出端OUT=1。
如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3,同时TR端的电压大于VCC/3,则A1的输出为1,A2的输出为0,可将RS触发器置0,使输出为0电平。
555定时器的集成电路外形、引脚、内部结构如图
R:
复位端D:
放电端VCC:
电源端GND:
接地端TR:
低触发
R
CO
UTH
UTR
UOUT
T的状态
*
UOL
导通
2
VCC
3CC
1VCC
2VCC
不变
5
UOH
截止
>
VCO
12VCO
1
<
5定时器应用举例
施密特触发器:
1.电路组成:
只要将555定时器的2号脚和6号脚接在一起,就可以构成施密特触发
图(1—1)555定时器构成的施密特触发器
(1)VI=0V时,Vo1输出高电平。
(2)当VI上升到2Vcc时,Vo1输出低电平。
当VI由2Vcc继续上升,Vo1保
3cc3cc
持不变。
(3)当VI下降到1Vcc时,电路输出跳变为高电平。
而且在VI继续下降到0V
3
时,电路的这种状态不变。
图中,R、VCC2构成另一输出端Vo2,其高电平可以通过改变VCC2进行调节。
2.施密特触发器的应用举例
1).用作接口电路将缓慢变化的输入信号,转换成为符合TTL系统要求
的脉冲波形。
3.
)用于脉冲鉴幅——将幅值大于VT+的脉冲选出。
单稳态触发器
单稳态触发器具有下列特点:
第一,它有一个稳定状态和一个暂稳状态;
第二,在外来触发脉冲作用下,能够由稳定状态翻转到暂稳状态;
第三,暂稳状态维持一段时间后,将自动返回到稳定状态,而暂稳状态时间的长短,与触发脉冲无关,公决定于电路本身的参数。
1.电路组成及其工作原理
由555构成的单稳态触发器及工作波形如图所示将555的6号脚和7号脚接在一起,并添加一个电容和一个电阻,就可以构成单稳态触发器我们简记为“七六搭一,上R下C”。
2.主要参数估算
(1)输出脉冲宽度TW
输出脉冲宽度就是暂稳态维持时间,也就是定时电容的充电时间。
由图2—1(b)所示电容电压VC的工作波形不难看出VC(0+)≈0V,VC(∞)=VCC,VC2
(TW)=2Vcc,代入RC过渡过程计算公式,可得
lnVC()VC(0)
VC()VC(tW)
1ln3
1.1RC
上式说明,单稳态触发器输出脉冲宽度TW仅决定于定时元件R、C的取值,与输入触发信号和电源电压无关,调节R、C的取值,即可方便的调节TW。
3.单稳态触发器的应用
(1)延时
在图2-4中,VO的下降沿比VI的下降沿滞后了时间TW,即延迟了时间TW。
单稳态触发器的这种延时作用常被应用于时序控制中。
(2)定时
在图2-4中,单稳态触发器的输出电压V/O,用做与门的输入定时控制信号,当V/O为高电平时,与门打开,VO=VF,当V/O为低电平时,与门关闭,VO为低电平。
显然与门打开的时间是恒定不变的,就是单稳态触发器输出脉冲V/O的宽度TW。
图12.2.2-4单稳态触发器用于脉冲的延时与定时选通
(3)整形
单稳态触发器能够把不规则的输入信号VI,整形成为幅度和宽度都相同的标准矩形脉冲VO。
VO的幅度取决于单稳态电路输出的高、低电平,宽度TW
决定时间。
多谐振荡器——产生矩形脉冲波的自激振荡
VCCuc
R1
8
4
2VCC/3
VCC/3
7
uo
0uo
R2
6555
t
ucC
0.01μF
o
tP1
tP2
(a)电路(b)工作波形
图3—1用555定时器构成的多谐振荡器
如图3—1为555定时器构成的多谐振荡器,接通VCC后,VCC经R1和R2对C充电。
当uc上升到2VCC/3时,uo=0,T导通,C通过R2和T放电,Uc下降。
当Uc下降到VCC/3时,UO又由0变为1,T截止,VCC又经R1和R2对C充电。
如此重复上述过程,在输出端Uo产生了连续的矩形脉冲。
2.振荡频率的估算
电路谐撼振频率f的估算:
振荡周期为:
T0.7(R12R2)C
振荡频率为:
f111.43
T0.7(R12R2)(R12R2)C
多谐振荡器的应用
将振荡器Ⅰ的输出电压Uo1,接到振荡器Ⅱ中555定时器的复位端(4脚),当
Uo1为高电平时振荡器Ⅱ振荡,为低电平时555定时器复位,振荡器Ⅱ停止震荡。
2、CT74LS160芯片:
74160,是一个4位二进制的计数器,它具有异步清除端与同步清除端不同的是,它不受时钟脉冲控制,只要来有效电平,就立即清零,无需再等下一个计数脉冲的有效沿到来。
1.异步清零功能
只要(CR的非)有效电平到来,无论有无CP脉冲,输出为“0。
”在图形符号中,CR的非的信号为CT=0,若接成七进制计数器,这里要特别注意,控制清零端的信号不是N-1(6),而是N(7)状态。
其实,很容易解释,由于异步清零端信号一旦出现就立即生效,如刚出现0111,就立即送到(CR的非)端,使状态变为0000。
所以,清零信号是非常短暂的,仅是过度状态,不能成为计数的一个状态。
清零端是低电平有效
2.同步置数功能
当(LD的非)为有效电平时,计数功能被禁止,在CP脉冲上升沿作用下D0~D3的数据被置入计数器并呈现在Q0~Q3端。
若接成七进制计数器,控制置数端的信号是N(7)状态,如在D0~D3置入0000,则在Q0~Q3端呈现的数据就是0110。
1,集成十进制同步加法计数器CT74LS160
(1)CT74LS160的引脚排列图和逻辑功能示意图
74LS160真值表图
2、CT74LS160的逻辑功能:
1CR=0时异步清零.C0=0
2CR=1,LD=0时同步并行置数.
3CR=LD=1且CPT=CPP=1时,按照BCD码进行同步十进制计数
4CR=LD=1且CPT·
CPP=0时,计数器状态保持不变
(74LS160的逻辑图)
小总结:
集成十进制同步加法计数器74LS16074LS16、的引脚排列图与
74LS161、74LS163相同,不通的是,74LS160是十进制的同步加法计数器,而
74LS161、74LS163是四位二进制加法同步计数器。
此外,74LS160采用的是异步清零的方式,74LS162采用的是同步清零的方式。
3,数据选择器:
数据选择器有多个输入,一个输出。
其功能类似于单刀多掷开关,故又
称多路开关(MUX)。
在控制端的作用下可从多路并行数据中选择一路送输出端。
数据选择器的主要用途是实现多路信号的分时传送、实现组合逻辑函数进行数据的串-并转换。
①数据选择器主要品种、性能及功能
双极型数据选择器及性能见表2-3,数据选择器主要品种及性能见表2-4。
表2-3中延迟时间的两个数值指数据输入D到输出端Z或Z的延迟时间或
使能端到Z或Z的延迟时间。
表2-3双极型MUX主要品种及性能
功能
型号
输出
功耗(mW)
延迟时间(ns)
四2选1MUX
74157
原码
150
9,14
74LS147
49
5,8
双4选1MUX
74153
180
14,17
74LS153
31
8选1MUX
74151
原、反码
145
74LS151
30
11
16选1MUX
74150
反码
200
11,18
表三
表2-4CMOSMUX的主要品种及性能
VDD(V)
传输延迟时间tpd(ns)
转换时间tTHL、tTLH(ns)
四2选1
74HC157
20
10
MUX
74HC158
15
74HC257
12
双4选1
74HC153
16
74HC253
24
100
8选1
CD4512
85
50
60
40
表四
数据选择器的功能以74LS151为例说明,其功能见表2-5
2)数据选择器的应用
①用数据选择器实现逻辑函数
数据选择器是典型的“与或”门阵列,用它可直接实现“与或”式逻辑函数
例如
FABCABCABCABC
又可表示为
F(1,2,4,7)
三变量函数有8个最小项,用8选1数据选择器74LS151就可实现。
将变量A、B、C接数据选择器控制端A2、A1、A0,令D1=D2=D4=D7=1,D0=D3=D5=D6,输出端Z实现函数F,见下图
(1)、
(2)。
表2-574LS151功能表
控制
使能
A2
A1
A0
E
Z
×
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
图
(1)图
(2)
对于三变量的逻辑函数,也可用4选1数据选择器来实现,只要将其中
一个变量分离出来,加到数据选择器的输入端,其余两个变量加到控制端。
对于上例,分离出变量C,即可用4选1数据选择器实现函数。
功能模块:
第一、用555接成的多谐振荡器。
连接图如下图所示,接示波器观察其波形如下图所示:
通过改变电阻电容的数值可得到不同的输出信号,上图中的参数可据公式:
:
振荡周期:
T0.7(R12R2)C1振荡频率:
通过改变电阻电容的数值可得到不同的输出信号,上图中的参数可据公式:
第二、计数器:
图B
由第一部分图A产生的始终信号从计数器的CLK端输入,计数器会通过计数输出000—111八种不同的状态,供数据选择器选择。
3、数据选择器
当计数器在时钟脉冲的输入下产生(000--111)八种状态循环时,数据选择器会对这八组数据进行选择。
数据选择器X1对输000--011—100--101--111;
进行数据选择器X2对输入的001—011--101--111进行选择,数1.2把所选择来数据分别接到负载灯X1、X2上给出不同的输入状态,对应的X1、X2显示不同灭情况,使得X1、X2交替并以持续时间在两秒以内发亮
三、总体设计电路图:
电路开始工作时,由图A的多谐振荡器产生时钟信号输给图B的计数器,经过计数器计数产生的八个状态输入图C的数据选择器,经过数据选择器的选择给灯泡输入不同的状态,从而出现不同的亮灭情况。
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