南昌航空大学测试与光电工程学院电子课程设计报告题目：20秒延时电路的设计与制作指导老师：黄昌光学生姓名：汪檑学号: 11081430 专业：测控技术与仪器班级： 110814测试与光电工程学院课程设计任务书测控技术与仪器系110814班学号11081430 姓名汪檑课题名称：20秒延时电路的设计与制作课题要求：1、熟悉555型集成时基电路的电路结构、工作原理及其特点。

2、掌握555型集成时基电路的基本应用3、用555型集成时基电路设计并制作一个20秒延时电路课题进程：第13周周一：分配任务，确定课题名称和课题要求，同时确定小组成员；第13周周一至周四：学习555时基电路的电路结构和逻辑功能，完成20秒延时电路的设计；第13周周四：电路设计检查；第14周周一：老师辅导，对于不懂的地方向老师请教；第14周周四：验收电路板。

指导教师：黄昌光摘要555定时器是电子工程领域中广泛使用的一种中规模集成电路，它将模拟与逻辑功能巧妙地组合在一起，具有结构简单、使用电压范围宽、工作速度快、定时精度高、驱动能力强等优点。

555定时器配以外部元件，可以构成多种实际应用电路。

广泛应用于产生多种波形的脉冲振荡器、检测电路、自动控制电路、家用电器以及通信产品等电子设备中。

此次课程设计是基于555型集成时基电路设计并制作一个20秒延时电路，它结构简单，功能稳定，是555时基电路在实际应用的具体体现。

关键词：555时基电路；延时电路。

1、设计要求与目的 (1)1.1设计要求 (1)1.2设计目的 (1)2、555电路功能介绍 (2)2.1电路结构及逻辑功能 (2)2.2 555时基电路的主要参数 (4)2.3等效电路 (4)3、电路设计方案 (6)3.1方案一 (6)3.2方案二 (6)3.3方案三 (7)3.4方案优选 (8)4、制作与调试 (8)4.1面包板的使用 (8)4.1.1面包板 (8)4.1.2面包板使用过程中注意事项 (9)4.2电路的制作 (9)4.3电路仿真与调试 (10)5、元器件的选择 (10)6、小结 (11)7、参考文献 (12)1、设计要求与目的1.1设计要求用555时基电路设计并制作一个20秒延时电路。

要求：1、熟悉555型集成时基电路的电路结构、工作原理及其特点。

2、掌握555型集成时基电路的基本应用3、用555型集成时基电路设计并制作一个20秒延时电路1.2设计目的1、利用所学电子技术基本知识来进行综合性设计实验，以巩固所学理论。

2、熟练掌握555定时器的几种工作模式及其应用。

3、学会利用Proteus软件来绘制电路原理图。

4、提高对电路的分析计算能力及动手能力。

2、555电路功能介绍2.1电路结构及逻辑功能图1为555时基电路的电路结构和8脚双列直插式的引脚图，由图可知555电路由电阻分压器、电压比较器、基本RS触发器、放电管和输出缓冲器5个部分组成。

它的各个引脚功能如下：1脚：GND(或Vss)外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。

2脚：为C2比较器的信号输入端V2l又称为触发端。

它们输入的信号可以是数字信号也可以是模拟信号，分别与比较器所设置的参考电压进行比较便于控制输出状态。

3脚：OUT（或Vo）输出端。

4脚：R是直接清零端。

当R端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。

5脚：CO(或VC)为控制电压端。

若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF 电容接地，以防引入干扰。

6脚：为C1比较器的信号输入端V1l又称阈值段TH；7脚：D放电端。

该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。

电阻分压器由三个5kΩ的等值电阻串联而成。

电阻分压器为比较器C1、C2提供参考电压，比较器C1的参考电压为2/3Vcc，加在同相输入端，比较器C2的参考电压为1/3Vcc，加在反相输入端。

比较器由两个结构相同的集成运放C1、C2组成。

高电平触发信号加在C1的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器R端的输入信号；低电平触发信号加在C2的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器S 端的输入信号。

基本RS触发器的输出状态受比较器C1、C2的输出端控制。

8脚：VCC(或VDD)外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5～16V。

CMOS型时基电路VCC的范围为3～18V，一般用5V。

在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器C1、C2基准电压分别为2/3Vcc，1/3Vcc的情况下，555时基电路的功能表如表1示。

2.2 555时基电路的主要参数555时基电路的主要参数有电源电压、静态电流、定时精度、阈值电压、阈值电流、触发电压、触发电流、复位电压、复位电流、放电电流、驱动电流及最高工作频率。

2.3等效电路555时基电路内部既有模拟电路，又有数字电路，读图和应用十分不便，为便于一目了然地理解555的功能，可以将555电路的数字与模拟功能合在一起考虑，进行化简。

图2是图1（a）中555电路的内电路方框图简化成为带一个放电开关的特殊的RS触发器，其逻辑功能见表3所示。

化简后的特殊RS触发器输出电压Vo与输入电压VTH及VTR的关系见表4所示。

3、电路设计方案3.1方案一开机延时输出高电平电路该电路如图3所示。

当开机接通电源后，由于电容C 来不及充电，555 的②、⑥脚处于高电平，③脚输出低电平。

随着电容 C 充电，555 的②、⑥脚电位开始下降，直到②脚电位低于1/3Vcc时，电路发生翻转，输出端Uo 由低电平变为高电平，并一直保持下去。

开机延迟时间Tw =1.1 RC 。

二极管VD是为电惊断电后电容C 放电而设置的。

这种电路一般用来控制电源电路的延迟接通。

3.2方案二开机延时输出低电平电路该电路如图4所示。

当电路接上电源后，由于电容C 来不及充电，555 的②、⑥脚处于低电平，③脚输出高电平。

随着电容 C 充电，555 的②、⑤脚电位开始上升，直到②脚电位升到2/3Vcc，电路发生翻转，输出端Uo由高电平变为低电平，并一直保持下去。

延迟时间tw = 1.1 RC 。

这种电路多用来控制整机电路中的局部电路在开机工作一定时间后断开电帽、而使其停止工作。

3.3方案三单稳态触发式定时电路该电路如图5所示。

这里将555 接成单稳态形式，平时按钮开关S 处于常开状态555 的③脚输出低电平。

此时内部放电开关闭合，电容C 上的电压为零。

当按下按钮开关S时，触发电路翻转， 555 的③脚由低电平变为高电平，电路进入暂稳状态。

暂态时间结束后，输出端由高电平变为低电平。

暂态时间to 即为定时时间t w = 1.1 RC 。

这种电路每按动一次开关S ，电路就进入定时工作状态一次，所以这种电路适用于需要手动控制定时工作的场合。

3.4方案优选我们此次选用的是单稳态触发式定时电路，暂稳态的持续时间Tw（即为延时时间）取决于外接元件R、C的大小：Tw=1.1RC以发光二极管来显示延时效果，在3脚加一个LED灯，再加一个保护电阻接地就制作好了。

单稳态触发器具有如下特点：1）无触发信号时，电路处于稳态，输出为0；2）外加触发信号时，电路转换到暂态，输出为1；3）触发信号消除后，自动转换到稳态，输出为0。

我们选用的电容C为220uF，由Tw=1.1RC可求出R=Tw/1.1R=20s/1.1*220uF=82.644kΩ≈80kΩ4、制作与调试4.1面包板的使用4.1.1面包板面包板（集成电路实验板）是电路实验中一种常用的具有多孔插座的插件板，在进行电路实验时，可以根据电路连接要求，在相应孔内插入电子元器件的引脚以及导线等，使其与孔内弹性接触簧片接触，由此连接成所需的实验电路。

图6为SYB—118型面包板示意图，为4行59列，每条金属簧片上有5个插孔，因此插入这5个孔内的导线就被金属簧片连接在一起。

簧片之间在电气上彼此绝缘。

插孔间及簧片间的距离均与双列直插式（DIP）集成电路管脚的标准间距2.54mm相同，因而适于插入各种数字集成电路。

图64.1.2面包板使用过程中注意事项插入面包板上孔内引脚或导线铜芯直径为0.4～0.6mm，即比大头针的直径略微细一点。

元器件引脚或导线头要沿面包板的板面垂直方向插入方孔，应能感觉到有轻微、均匀的摩擦阻力，在面包板倒置时，元器件应能被簧片夹住而不脱落。

面包板应该在通风、干燥处存放，特别要避免被电池漏出的电解液所腐蚀。

要保持面包板清洁，焊接过的元器件不要插在面包板上。

4.2电路的制作本次电子课程设计是在面包板上实现的，由于555单稳态触发式定时电路结构比较简单，所以在制作过程中并没有出现太大的问题。

由于是第一次使用面包板，所以在接线过程中需要学习面包板的使用。

面包板的背面有些地方没有接触好，我们用导线连接一下就好了，总体来说制作过程还是很顺利的。

4.3电路仿真与调试此次设计的20秒延时电路的仿真与调试是在Proteus仿真软件上进行的。

仿真后结果如图7所示：图75、元器件的选择表一元件清单元器件型号数量芯片NE555 1 瓷片电容0.01uF 1电阻470Ω 2 发光二极管5AR3UD12 1电解电容220uF 1电阻80kΩ 16、小结经过近两个星期的课程设计，我们组的成员都充分认识到理论知识和实践结合的重要性。

我们将理论运用如实践，并制作出了以555单稳态触发式定时电路为基础的20秒延迟电路，虽然在制作过程中因为对器件的使用和电路原理理解的不那样透彻，出现了一些问题，但是通过学习和求助老师和同学都一一解决了，这让我觉得非常的开心和有成就感。

通过这次制作延时电路，最大的收获是重新学习了555电路，更加深刻的知道了老师所说的“神奇的电路”的应用。

这次课程设计给我带来了很多，收获很大，使我对数字电路又一更深的了解，更知道数字电路在生活中的体现是如此的多。

同时也暴露了自身的的不足，比如以前有些知识点学的并不是很扎实。

通过这次实践我从新捡起了一些遗忘的知识，明白书到用时方恨少的痛苦。

我觉得这种课程设计非常的有必要，它锻炼了我们的自学能力，实践能力，对我们以后的就业也有一定的影响。

最重要的是对我们的启蒙作用，以前以为设计电路离我们非常的远，但通过这次电子课程设计，知道自己也能够设计并制作电路，增强了自己动手制作电路的信心。

7、参考文献[1]康华光主编.电子技术基础（模拟部分）第五版.北京：高等教育出版社，2006.1.[2]康华光主编.电子技术基础（数字部分）第五版.北京：高等教育出版社，2006.1.[3]邱关源原著.电路第四版.北京:高等教育出版社，2006.[4]张庆双主编.实用电子电路200例.北京：机械工业出版社，2003.4[5]彭介华主编.电子技术课程设计指导.北京：高等教育出版社，1997（2008重印）。