用555时基电路
设计
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一种路灯光控自动开关电路
2010-09-14 10:53:10
谢海莹聊城市市政设施养护所
摘要:首先介绍555时基电路和施密特触发器的结构与工作原理，重点讨论了使用555时基电路中施密特触发器设计的路灯开关，包括对单稳态延时电路的应用，最后列举了555时基电路在电子、电器等领域中的应用实例。实例电路结构合理，设计新颖，针对性和实用性强，具有普遍性、示范性和经典性。
关键词:555时基电路，施密特触发器，单稳态。
路灯在我们日益更新的生活中越来越普遍，一般路灯是白天关闭，夜晚开启。如果人工控制路灯开关，不但费时费力，而且在天气变化时，不容易掌握开关路灯的时间，给群众带来很大的不便。所以我们应设计一种自动光控路灯，这样不但省时省力，节约资源，而且可以提高路灯的寿命。采用555时基电路施密特触发器，及电阻、二极管或门组成自动光控路灯智能电路，会给我们带来新颖智能的便利。
555时基电路是一种双极型的时基集成电路，工作电源为4(5V,18V，输出电平可与TTL、CMOS和HLT逻辑电路兼容，输出电流为200mA，工作可靠，使用简便而且成本低，可直接推动扬声器、电感等低阻抗负载，还可以在仪器仪
表
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、自动化装置及各种电器中作定时及时间延迟等控制，可构成单稳态触发器、无稳态多谐振荡器、脉冲发生器、防盗报警器、电压监视器等电路，应用及其广泛。555时基电路输出电压由高电平变为低电平和由低电平变为高电平所对应的输入信号值不同，利用这一特性，将它的两个输入端TH和TR相连作为总输入端便可得到施密特触器。
施密特触发电路(简称)是一种波形整形电路，当任何波形的信号进入电路时，输出在正、负饱和之间跳动，产生方波或脉波输出。不同于比较器，施密特触发电路有两个临界电压且形成一个滞后区，可以防止在滞后范围内之噪声干扰电路的正常工作。如遥控接收线路，传感器输入电路都会用到它整形。
1.集成555时基电路与施密特触发器
1.1555时基电路简述
555时基电路引脚图
555各功能端的真值表。
引脚26437
电平??VDD*1.4V高电平悬空状态
电平?VDD1.4V保持电平保持
电平**0.3V低电平低电平
由表可看出，S、R、MR的输入不一定是逻辑电平，可以是模拟电平，因此，
该集成电路兼有模拟和数字电路的特色。
1.2555定时器的电路结构与工作原理
1.2.1555定时器内部结构:
(1)由三个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器;
(2)两个电压比较器C1和C2:
v+,v,，vo=1;
v+,v,，vo=0。
(3)基本RS触发器;
(4)放电三极管T及缓冲器G。
1.2.2(555定时器工作原理。
当5脚悬空时，比较器C1和C2的比较电压分别为和。
(1)当vI1>，vI2>时，比较器C1输出低电平，C2输出高电平，基本RS触
发器被置0，放电三极管T导通，输出端vO为低电平。
(2)当vI1<，vI2<时，比较器C1输出高电平，C2输出低电平，基本RS触
发器被置1，放电三极管T截止，输出端vO为高电平。
(3)当vI1时，比较器C1输出高电平，C2也输出高电平，即基本RS触发器
R=1，S=1，触发器状态不变，电路亦保持原状态不变。
图1.2.1定时器的电气原理图和电路符号
(a)原理图(b)电路
灯光控自动开关电路
本例路灯光控自动开关除了具有控制路灯自动开关的功能外，还具有延长白炽灯泡使用寿命的功能。控制电路将路灯打开的同时，也将定时控制电路接通，使路灯进入定时照明控制状态。当到达定时时间后，通过继电器将灯泡电源回路中串连接入一只二极管，限制灯泡的工作电流。这时虽然灯泡的亮度有所降低，但它的使用寿命的到了延长。定时时间的长度是根据人们活动大量减少的条件设定的。该电路的组成如图:
电路工作原理
分析
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本电路主要有两部分组成，路灯光控自动开关部分和定时转换部分。两电路均由555电路组成，其中第一部分是由NE555(IC1)组成的施密特电路，第二部分是由NE555(IC2)与RC电路组成的单稳态延时电路。
在电路的第一部分中，光敏电阻RG和R1,R2组成分压电路，作为控制电路的信号输入电路;RG作为光传感器;C3为抗干扰电容，用来吸收干扰脉冲，保持电路工作稳定。电路的输出端与地之间接入控制继电器K1，它的作用是通过常开触点K1-1接通路灯的电源;通过K1-2接通定时电路IC2的工作电源，使其进入定时状态。
在白天，光敏电阻RG在接收了强光的照射后，阻值降低，电源通过RG，R1加到施密特电路，输入端?，?的电压为高电平。通过?脚使电路输出低电平，继电器为释放状态。
夜幕降临后，光敏电阻RG失去了强光的照射，阻值大大降低。电源通过RG，R1加到施密特电路输入端的电压为低电平，通过?脚使电路反转输出高电平。这时继电器K1通电吸合，通过K1-1接通路灯电源;通过K1-2接通了定时电路的工作电源，定时电路进入定时过程。
当K1-2接通后，由IC2组成的单稳态电路进入定时状态，电源通过RP,R4向C5充电，在充电之初，由于电容C5上的电压不能及时升高，NE555的?，?脚处于低电平的控制下，这时通过?脚使电路输出高电平，继电器K2通电吸合，通过常闭触点K2-1的转换，是交流电源直接加至灯泡，路灯进入正常亮度工作状态。
单稳态电路的定时时间由RP+R4与C5的数值决定，即T=1.1(RP+R4)C5。将图中数值代入后算的T?3.5小时。到达定时时间后，单稳态电路翻转，输出端输出高电平，继电器K2释放，通过常闭触点将二极管VD1串联接入路灯电源电路中。这时路灯亮度略有降低，但灯泡的工作电压与电流减少了，在这一条件下，灯泡的使用寿命延长了。
3.结束语
555定时器是一种用途很广的集成电路，除了能组成施密特触发器、单稳态触发器以外，还可以接成各种灵活多变的应用电路。555时基电路除了应用于以上的自控开关电路以外，在门铃电路、报警器、照明电路、仪器仪表电路、家用电器、充电器电路、玩具与休闲电路、定时器电路、电源电路及其它电子电器等领域有着极其广泛的应用。
参考文献
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