三五型多功能插座.docx
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三五型多功能插座
分院名称:
物理学院
学生学号:
0820140131
长春师范学院
本科毕业论文(设计)
(理工类)
题目:
三五型多功能插座
专业:
物理学
作者姓名:
杨亮
指导教师姓名:
姜光远
指导教师职称:
副教授
2012年5月
长春师范学院本科毕业论文(设计)作者承诺保证书
本人郑重承诺:
本篇毕业论文(设计)的内容真实、可靠。
如果存在弄虚作假、抄袭的情况,本人愿承担全部责任。
论文作者签名:
日期:
年月日
长春师范学院本科毕业论文(设计)指导教师承诺保证书
本人郑重承诺:
我已按有关规定对本篇毕业论文(设计)的选题与内容进行指导和审核,坚持一人一题制,确认由作者独立完成。
如果存在学风问题,本人愿意承担指导教师的相关责任。
指导教师签名:
日期:
年月日
摘要
首先介绍了555时基电路的结构与工作原理,从555时基电路的四种基本工作模式入手,即单稳态、双稳态、无稳态和定时工作模式,最后设计制作一个能够进行定时或调节电压的控制电路。
熟练555时基集成电路在实际电路的应用,从而了解555时基电路具有结构合理,设计新颖,针对性和实用性强,具有普遍性、示范性和经典性等特点。
关键词:
555时基电路,定时,无级调压,单稳态触发,震荡
目录
作者承诺保证书……………………………………………………………Ⅰ
指导教师承诺保证书…………………………………………………………Ⅰ
中文摘要及关键词……………………………………………………………Ⅱ
第一章绪论…………………………………………………………………1
1.1引言………………………………………………………………………1
1.2555时基电路的电路组成……………………………………………………1
1.3555时基电路的基本功能……………………………………………………4
第二章调压定时电路设计及工作原理…………………………………………5
2.1电路工作原理………………………………………………………………5
2.2调试方法…………………………………………………………………6
2.3电路的应用………………………………………………………………7
结论…………………………………………………………………………8
参考文献………………………………………………………………………9
致谢………………………………………………………………………10
Usingthe555integratedcircuitdesignofmulti-functionsocket…………11
Abstract&Keywords…………………………………………………….....11
1.第一章绪论
1.1引言
本设计论文从555时基集成电路的基本结构和工作原理入手,设计制作一个能够进行定时或调节电压的控制电路。
熟练555时基集成电路在实际电路的应用,从而使它在这种电路中更好地发挥了定时调压的特性。
利用555时基电路设计的电路不仅工作可靠性高,功率小,而且电路简单,元件少,成本低,适于批量生产和新产品开发。
1.2.1555时基电路特点
在电路中可以制作成单稳态、多谐振荡器、脉冲监测器、告警器以及脉冲发生器等很多种器件以供使用。
由于其片内的两个电压比较器的基准电压是由三个严格相等的阻值为5kΩ的电阻分压所得到的,故称为555。
555是一种时基电路,大量应用于电子的控制、仪器的仪表、电子的检测、家用电器、电子玩具、音响的报警等诸多方面,它之所以得到这样广泛的应用,主要原因在于它具有以下几个重要的特点:
(一)555在电路结构上是由模拟电路和数字电路两部分所组合而成,它将模拟功能与逻辑功能很好的兼容为一个整体,能够产生一个精确的时间延迟和振荡,它拓宽并延伸了模拟集成电路的应用范围。
(二)555电路能够在4.5V~18V的电压下能够正常的工作,输出电平能够与CMOS、TTL、HTL等电平兼容,这样它就可以和模拟运算放大器和CMOS或TTL数字电路共用一个电源。
(三)555可以构成一个独立的定时电路,且定时精度高。
(四)555的最大输出电流为200mA其驱动能力,带负载能力都很强。
可直接驱动小电机、小喇叭、继电器等负载。
555时基电路8脚并列直插式的封装图如图1所示。
555
图1555时基电路的封装
管脚说明:
1:
Vss(低电平,接地);
2:
TR,下限触发输入端;
3:
OUT,电路输出端;
4:
R,置O端输入,低电平有效;
5:
Vc,电压控制端;
6:
TH,上线阈值端;
7:
D,放电端,外接定时电容;
8:
UDD,高电平,电源正端,2——18V。
(1)比较器
电压比较器C1和C2,它们是两个完全相同的理想运算放大器结构。
比较器有两个输入端,它们分别用U+、U-表示,用其表示相应输入端上所加的电压,用UC来表示比较器的比较结果。
当U+>U-时,UC=UH;而当U+ (2)分压器 当把三个均为5kΩ的电阻串联起来构成分压器时,用其为比较器C1和C2提供参考电压(如表一所示)。 当工作中不用CO端时,一般通过一个0.01μF的电容接地,用旁路高频干扰。 CO端不加控制电压 CO端加控制电压U U 表一参考电压 (3)基本RS触发器 由两个与非门组成的,可以从外部进行置0的直接复位端,当R=0时,使Q=0、=1。 (4)晶体管开关(放电管) 晶体管TD构成开关,其状态受端控制,当R=0时,晶体管截止;而当R=1时,晶体管导通。 (5)输出缓冲器 输出缓冲器就是接在输出端的反相器G3,其主要起提高定时器的带负载能力和隔离负载对定时器的影响作用。 1.22555时基电路逻辑图 逻辑图主要由四部分构成如图2所示, 1、由C1和C2够长的电压比较器组成; 2、由三个5K电阻构成的电阻分压器; 3、RS触发器; 4、放电器Q和驱动器G1、G所组成。 图2 1.2.3555时基电路应用 1、单稳态触发器 电路如图3所示,此电路主要用作定时的应用,Ccxt、Rcxt为外接定时元件,此电路与其它外围电路配合使用,可实现许多实际电路的设计,如: 各种波形的产生、调制、变换电路;各种控制开关,触发电路;各种延时,程序定时电路等。 2、震荡电路 如图4所示,此电路用来产生震荡信号,它和外围电路配合使用可实现许多震荡类电路。 图3单稳态触发器图4震荡电路 1.3基本功能 U U u T 的状态 0 × × U 导通 1 >2V /3 >V /3 U 导通 1 <2V /3 >V /3 不变 不变 1 <2V /3 <V /3 U 截止 表二555时基电路的功能表 第二章多功能插座的设计及工作原理 2.1电路工作原理 如下图5所示,电路包括降压整流电源、无级调压电路、和定时电路等。 定时电路由IC1(555)、场效应管VT1、RP1、和C3等组成。 接通电源开关K1,按一下AN按钮,2脚为地电位,IC1输出的高电平,送至IC2(555)的4脚。 IC2为一个对电扇进行调速或模拟自然风的控制电路。 当打开定时开关K2后,IC1的3脚仍为高电平,不影响IC2的工作。 此后,C3经VT1的源极对其恒流充电,当C3上电压超过6脚的阈值电平VDD时,555便翻转,输出为低电平,即预置的定时时间到。 由于IC2的复位端4脚变为低电平,则该级555复位至非触发状态,3脚呈低电平,SCR1可控硅因无触发而截止,插座的电源通路断,定时结束。 振荡频率f=1.44/(R2+2R3)·C2 。 电路在振荡过程中,正电源还通过电阻R1向电容C1不断充电,而使C1两端电压逐渐上升,当升至VDD与二极管管压降0.7V相等时,二极管VD2导通,由于C1>>C2,因此很快就将555时基电路的2、6两脚钳位在VDD以上,从而停止振荡并永久处于复位状态,3脚一直保持低电平不变。 此电路开机输出矩形方波脉冲的定时时间可由公式t≈0.4Rt·Ct估算 模拟自然风电路由IC2(555)及RP2、RP3、C5等组成。 在预置定时期间,IC1 图5 图5 加至IC2的4脚的是高电平。 当打开K2开关后,因C5上电压不能突变,IC2的2、6脚仍为0电平, 3脚输出高电平,SCR1导通,电机启动运转。 当C5上的充电电压超过VDD触发电平时,555电路复位,3脚呈低电平,SCR1截止,电机转速因无电减慢,当C5放电至2脚触发电平VDD时,3脚将重新变为高电平,SCR1导通,电机得电又旋转。 如此,形成电机电源时通时断的循环,则吹出的风忽强忽弱,有阵阵清风之感。 图示参数的阵风循环周期约为25秒左右。 RP4、C9双向触发管SCR2和SCR3组成无级调压电路。 因此,本电路除用作对电扇的调速、定时、模拟阵风的控制外,还可对其他家电产品调压、定时。 SCR选用4A/400V的双向可控硅,插座的负载功率可达800w本电路主要利用一块555双时基电路(NE556)来完成可控硅电压调节器中同步、移相、触发三大主要功能。 由于555块内部已有较高的集成功能,无须另配外围电路,使整个电路非常简单图中作形电路用,当可控硅的导电电位为正时,严格讲电位高于电源电压,IC1一1的输出端5接地,移相电容CZ通过VT1放电,而放电速度的快慢,取决于VT1基极电流的大小,即发电机端电压的大小,当CZ上的电压一旦小于NE556的电源电压时,另外一半NE556(IC1一2)的输出端9接通电源,通过限流电阻RS去触发可控硅。 当可控硅导电电位趋于零时,即低于NE556的电源电位时,IC1一1的5端接通电源,移动电源与车辆电流通过二极管D1向电容CZ快速充电,为下一次导电半周移相作准备。 三极管的基极电位来自由二只稳压管DW和电阻Rl组成的差动式量测桥,当发电机端电压升高时,量测桥输出增大,CZ上的放电电流增大,CZ上的电位迅速下降,IC1一2的9点输出前移,可控硅导 通增大,流过可控硅的分流电流增大,发电机励磁电流变小,电压下降,达到恒压作用。 2.2电路的调试 1.阈值电压VTH测试 测试电路如图6所示 器件的阈值电压是器件由输出高电平向低电平转换时6脚TH端的输入电压VTH。 由器件的工作特性可知,VTH= VCC。 在电源电压VCC在5V和15V两种条件下测试。 将电位器RW的中间抽头调至地线端(阻值为零,6脚TH端接地),接通电源VCC,转换开关K1至B点,2脚TR端接地。 输出端3脚输出高电平,LED指示灯不亮。 调节RW电阻器,使6脚TH端电压逐渐升高。 当输出端输出电位由高电平向低电平转换时,即LED指示灯点亮时电压表所指示的电压为器件的阈值电压VTH 图6 2.3电路的应用 555时基电路在应用和工作方式上一般可归纳为以上4类,每类工作方式又有很多个不同的电路。 在实际应用中,除了单一品种的电路外,还可组合出很多不同电路,如: 多个单稳、多个双稳、单稳和无稳,双稳和无稳的组合电路等。 现代生活节奏十分的快,人们日常生活都十分的紧张,所以经常会因为工作而忘记一些关闭电源而造成不必要的损失,定时调压电路可以运用到家庭以及企业当中可以避免因为工作忙碌而忘记关闭电源而酿成惨剧,运用此电路可以避免此类事件的发生,555时基电路小巧方便,多功能插座可以运用到各家各户而且使用方便,可以推广使用。 经济既实用,又会减少给国家带来不必要的经济损失。 结论 通过学习555时基集成电路的理论设计的定时调压除用作对电扇的调速、定时、模拟阵风的控制之外还可以对其他的家用电器进行调压、定时。 以免设定者因某种原因忘记要做的事以造成不必要的损失。 近年来,由于经济的发展迅速,所以人们的工作量大幅度提高,难免因忙碌忘记一些具有一定危险性的事情。 由于555时基电路设计的限时告诫电路的提醒功能,因而会受到很多人的欢迎。 此电路的设计过程通俗易接受,并且应用时方便简单。 在人们越来越忙碌的生活和人们安全意识的提高中,我相信限时告诫电路一定会广泛应用。 ,由于它的定时价格低,精度高,易使用,外围电路简单,所以深受广大使用者的欢迎。 参考文献 [1]陈廷侠张家平,555压控振荡器振荡周期计算公式的修正[N]新乡高等专科学校学报第20卷第2期2006年3月: 23-26 [2]何香玲555时基电路的研究与应用电子技术[J]2009年第五期2009.05.25: 5-8 [3]贾宇向贾韫博.555时基电路在定时电路中的应用[J].科技传播2009年9月第5期: 86-88 [4]汪朝虹.555时基电路的分析和应用[N].江西电力职业技术学院学报,2004,(04): 8-27. [5]杨新征.555时基电路在可控硅电压调节器上的应用[J].移动电源与车辆,1995,(03): 10-25. [6]钟海丽.555时基电路在控制电路中的应用[N].长沙电力学院学报(自然科学版),2003,(02): 7-21. [7]刘兵几种用555构成的电压转换装置集成电路应用[J]1996年第5期: 27-28 [8]张霰雯.555时基电路的特点及应用[J];内蒙古科技与经济,2001年02期: 104-105 [9]何利民.555时基集成电路的一个实际应用[N].鄂州大学学报,2007年5期: 17-20 [10]李唯555时基集成电路的工作原理及测试方法[J]电工技术重庆信息有限公司,1994年12期: 36-39 [11]姚海燕555时基集成电路测试中电容的巧用信息技术[J]2010年第8期: 189-193 致谢 春风依旧,松柏长青。 转眼间,我已经在长春师范学院走过了四年。 离校日期已日趋临近,毕业论文的完成也随之进入了尾声。 从开始进入课题到论文的顺利完成,在这里所有帮助过我的人,请接受我诚挚的谢意! 在本次毕业设计过程中,我首先要感谢的就是我的指导老师蒋光远老师。 姜光远老师对该论文从选题、构思、资料收集到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我从一开始的无从入手。 一步一步的指导我,无论是从知识上,还是论文的书写格式和写作方法上,都是悉心地指导我。 通过本次论文的研究与撰写,也使我对555时基电路有了深刻的认识,使我得以最终完成毕业设计,在此表示衷心感谢。 姜老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度、积极进取的科研精神以及诲人不倦的师者风范是我终生学习的楷模。 同时也要感谢导师组各位老师,他们在本文写作的各个阶段给出了许多宝贵意见。 导师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神将永远激励着我。 在四年的大学生涯里,还得到众多老师的关心支持和帮助,在此,向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意! 其次,我还要感谢学校的图书馆,给我们提供免费的论文参考文献的中国知网等专业文献的下载资源,才能使我们得以高效顺利地完成毕业论文的撰写。 在这里我对我校的这种人性化的做法表示赞许和真诚的感谢。 再次,我还要特别感谢我的寝室好哥们赵洪毅,在我出去到河南进行岗前培训的期间,我的论文的打印,取、交。 以及指导老师的一些建议都是他来帮我转达的。 一定为我费了不少的心思。 同时也帮了我不少的忙。 作为好哥们,说谢谢好像有点见外了。 但我还要在这里谢谢赵宏毅对我所做的一切。 因为没有他我远在河南也不会把论文完成。 这声谢谢必须要说。 最后,我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加本人论文答辩的各位师长表示感谢。 谢谢你们通过本次论文的完成。 让我学会了许多东西。 此致 敬礼 Threefivetypemultifunctionalsocket Abstract: Thisdesignpaperstartfromthebasicstructureandworkingprincipleoftheintegratedcircuits555,todesignafantothecontrolcircuitofthegovernororsimulatednaturalwind.Skilled555ICintheactualcircuit,sothatitbetterplayinthiscircuittimingregulatorcharacteristic.555timebasecircuitofthecircuitdesignisnotonlyhighreliability,lowpower,andthecircuitissimple,lesscomponents,lowcost,suitableformassproductionandnewproductdevelopment. Keywords: The555timebasecircuit,Timing,Steeplesvoltageregulation,Singlesteady-statetrigger,Shock
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