长时间定时器

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1、长时间定时器摘要：本次课程设计是设计一个具有长时间定时（1小时以上）的电路。该电路的核心部分有2部分，一是可调占空比的方波发生器电路；另一个是时间控制电路。这两部分应用的主要元件都是555定时器，可调占空比的方波发生器电路是应用555定时器连接的多谐振荡器，时间控制电路是应用555定时器连接的单稳态触发器。该长时间定时器设计思路清晰，电路连接简单，性价比高，有很大的实用价值。关键词：555定时器控制长时间定时单稳态多谐振荡长时间定时器徐超（2407102班）1.方案论证本次课程设计的技术指标如下：1）定时器用交流电源供电；2）按下起动按钮，定时器开始工作，并给

2、其它用电设备供电；3）定时时间到，定时器及用电设备同时断电；4）定时时间较长（1小时以上），但所用定时电容容值较小；5）定时器工作时耗电功率小于1W。由这些技术指标可知需要有一个供给定时电路的标准直流电压的转换电路，还有个定时时间较长（1小时以上）的定时电路，当定时时间到后使电路停止运行，同时用电设备断电。要使时间较长（1小时以上）需要由一个振荡电路提供振荡方波，并且此方波的频率为30—60Hz。根据以上分析设计2个方案如下：方案1：由555定时器接成的多谐振荡器产生方波，由两片74160组成的计数器来控制定时时间。方案2：由555定时器接成的多谐振荡器产生方

3、波。由555定时器接成的单稳态触发器来控制定时时间。由于方案2只用到了555定时器比方案1用到的元器件少而且电路更加简单，所以选用方案2。方案2的原理框图如图1所式。图1方案2原理框图定时电路多谐振荡器外电路工作电压转换电路外电路停止高电平低电平1.仿真过程2.1工作原理首先，将交流电220V经降压，整流，滤波，稳压后，为定时电路提供直流电压源，同时又要为外围电路供电。然后，由555定时器接成的多谐振荡器输出振荡方波。多谐振荡器的输出信号分成2条线路，其中一条线路接单稳态触发器输入端，另一条线路接RC充电电路，为单稳态触发器提供触发电压。单稳态触发器在其工作过

4、程中的输出为稳定的5V高电平，555定时器的最大负载电流达200mA，而1个发光二极管正常工作所需要的电流为5mA，电磁继电器的工作电流为50mA，所以完全可以由单稳态触发器为发光二极管和电磁继电器提供电源。电磁继电器得到由单稳态触发器提供的5V高电平，吸合后将总开关保护，此时将手动开关打开，电路照常工作。最后，由单稳态触发器计时设定时间后，输出为0V的低电平，发光二极管熄灭，同时电磁继电器释放，总电源开关断开，定时器及用电设备同时断电。原理电路图如图2所式。图2原理电路图2.1电压转换电路的仿真运用模拟电子的知识，将220V交流电转换成5V直流电。其原理电路

5、图如图3所式。交流电经变压转换成低电压，在经整流，滤波，稳压后，为定时电路提供直流电压源。2.2时间控制电路的仿真用555定时器接成的单稳态触发器可以用作定时功能。其原理电路图如图3所式。图3用555定时器接成的单稳态触发器输出脉冲的宽度T等于暂稳态的持续时间，而暂稳态的持续时间取决于外接电阻R和电容C的大小。脉冲的宽度T的计算公式如式2-1所式：(2-1)但此电路电阻连接的可调占空比的方波，而不是直流电源，故输出脉冲的宽度T（暂稳态的持续时间）不仅仅取决于外接电阻R和电容C的大小。与输入的方波的占空比有相当大的关系，对于一个周期Tm来说，上升沿T1和下降沿T

6、2，根据电容的充放电原理，脉冲的宽度T的计算公式如式2-2所式：(2-2)通常R的取值在几百欧姆到几十兆欧姆之间，电容的取值范围为几百皮法到几百微法，T的范围为几微妙到几分钟。但必须注意，随着T的宽度的增加它的精度和稳定度也将下降。在本次课设中要求计时20秒既T为20秒，但根据实际各元件的标准值，所以取R=40M，取C=0.47uF，T为18.8秒。2.3可调占空比的方波发生器电路的仿真用555定时器接成的多谐振荡器可以产生可调占空比的方波为单稳态触发器提供所要求的脉冲。其原理电路如图4所式。图4用555定时器接成的多谐振荡器该电路的振荡周期T的计算公式如式2

7、-2所式。(2-2)技术指标中要求输出的频率为30~60Hz,占空比应接近1/2，这样定时时间可延长到1小时以上。若取C=10uF且R1=R2,则带入上式得到R1=48k。3.实验过程根据仿真结果，进行了设计电路的实际联接。在进行设计电路的实际联接的时候由于实验室没有足够大的电容，所以在联接时间控制电路的时候修改了数据，取R=20M，取C=0.22uF，进行短时间的实验，容易进行实验观察。首先，将电压转换电路连接，进行独立调式。应用直流电压表检测电压转换电路，直流电压表显示时间控制电路的输出为5.23V，符合设计要求。然后，将可调占空比的方波发生器电路联接，进

8、行独立调试。该电路应用直流电压表和双踪