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555 单片机 万能芯片NE555,你知道多少?

小编 2024-11-24 设计与开发 23 0

万能芯片NE555,你知道多少?

有一种著名集成芯片,从70年代到2021年一直是无数电路的瑞士军刀,而且他在电子领域中,也是广大电子工程师在 diy 电路时低成本的首选,它就是NE555

它是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件,这种芯片具有多种功能,可以用作定时器,震荡器及脉冲产生电路

自从它在1971年被hans R研发设计,并投入市场引起了轰动,成为了最重要最流行的芯片,在当时没有单片机的时候,他的出现可以说是完美解决了任何电路的定时功能,如今他的销量已达到数十亿名。

今天的工程师们仍然使用555设计一些有用电子模块,主要是因为在单个晶体制作的集成芯片,如同运算放大电路一样可靠便宜,他能够产生稳定的方波信号,占空比从50%到100%,555成本低性能可靠。

只需要外接几个电阻电容,就可以实现多次震荡器单稳态触发器,及施密特触发器等脉冲产生与变换电路

NE555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,现在已经是上千类的应用方案当中的首选型,555的应用可以按照他的工作模式分类可以分为无稳态单稳态双稳态。

而且还有很重要的一个点,就是他能产生 pwm 波形,比如可以在开关电源电路中看到他的应用,这得益于他价格低廉,以及可以与其他电路很好结合。

重点来了,NE55和学单片机有什么关系?首先你得清楚NE555不是单片机,它只是一个时基芯片,一般用来做波形发生芯片。所以做RLC测量仪必须得另外加单片机芯片。

NE55555只是一个双稳态芯片,他只能够配合一定的电路产生一定的频率,要想实现你要的功能,没单片机是不行的。

可以说两者缺一不可!下面我来分享下,正在学习模拟电路的小伙伴需要了解的知识

NE555为8脚时基集成电路,各脚主要功能(集成块图在下面)

1.地 GND

2.触发

3.输出

4.复位

5.控制电压

6.门限(阈值)

7.放电

8.电源电压Vcc

应用十分广泛,可装如下几种电路

1.单稳类电路

作用:定延时,消抖动,分(倍)频,脉冲输出,速率检测等。

2.双稳类电路

作用:比较器,锁存器,反相器,方波输出及整形等。

3.无稳类电路

作用:方波输出,电源变换,音响报警,玩具,电控测量,定时等

最后为你们总结了一些有趣NE555电路,看看你们有没有 diy 过呢,欢迎在留言区评论哦

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555振荡器搭建LED闪烁电路

今天在面包板上为大家搭建一个LED灯闪烁电路,用的主控不是单片机,而是经典的555振荡器,为什么用555振荡器呢?

因为555振荡器原理简单、但功能强大,内部总共就只有26个晶体管,即使把555振荡器的内部原理图给我们,通过分析,我们也能分析出它的工作原理,不仅如此,还能在这里面学习模电和数电的知识。

比如说555内部的触发器是数字电路的范畴,要想弄明白这个触发器,我们必须去学《数字电子技术》里面的知识,触发器弄懂了,数电基本上也就入门了。

不仅如此555振荡器更多的是模电的知识,在555振荡器中,我们也能学习很多与模电有关的基础知识。

由于科技的进步,现在的人们也都好高骛远了,上来就是学STM32、RTOS,即使是会用库函数操作单片机了,但对于单片机的底层却一无所知,更有甚者连触发器都不知道为何物,这样学习是很不严谨的。

综上,我们认为555振荡器不应该因为现在科技的进步而被抛弃,悄悄相反,如在真的想在某一行有更深一步的发展,我们应该去研究科技的底层。

那现在我们给大家用555振荡器搭建一个LED闪光灯电路,希望能激发大家学习底层电子电路的兴趣。

什么是555振荡器

简单来说,555振荡器是一块可以输出特定频率脉冲信号的集成电路。

下面的那个小家伙儿就是555振荡器,像不像一只小螃蟹呢?螃蟹在大家心中那肯定是美味,但让你们去钻研一个和螃蟹一样爪数的集成电路时,可能你们就没有耐心了。

不用担心,接下来我将让大家像吃螃蟹一样吃下这块只有8只引脚的小黑匣子。

内部构造

想要知道一块集成电路是怎么工作的,首先我们需要知道它的内部原理图,555振荡器的内部原理图如下图所示。

还好它的内部集成的晶体管并不多,只有26个,要知道最新版的iPad Pro所采用的A12 X芯片内部集成了100多亿个晶体管,即使是iPhone XS的A12内部也集成了几十亿的晶体管。虽然他们都是芯片,体积也差不多。只能说科技进步的太快,快到让人吃惊。

对于上面的原理图,如果不是学过数电或者模电,应该很难看懂,即使是学过也不一定能看懂,虽然只有区区26个晶体管,但是它所涉及到的知识面却异常广泛,几乎把大学的数电模电都涉及到了。

看不懂也没有关系,下面是555振荡器简化之后的原理图,上面涂颜色的部分都是模块化的东西,对应的是比较器和触发器,名字听着差不多,但一个属于模电,一个属于数电。

我们现在只分析一下原理框图,不讲他们的构造原理,因为讲底层原理的话,等于是重新学一遍模电,10篇文章可能都讲不完。

原理框图

经过简化之后的原理框图就很简单了,每个原理框图和上面图中的涂颜色电路一一对应。

黄色的三角和下面粉色三角是两个比较器,右边紫色的是一个R-S触发器。

最左面的绿色的是三个阻值为5K的电阻,这也是555振荡器名字的由来,还有一种加556的振荡器,大家能猜到和555有什么不同吗?这时候你可能会说除了有两个5K电阻之外,另外一个是6K电阻。

事实是这样吗?并不是这样的,556振荡器比555多了一个1,但这个1代表的并不是1K的阻值,而是556的内部封装了两块555振荡器模块。这样的命名真实让人大跌眼镜。要是由我来命名的话,可能会给556命名为555D,D所代表的是double双倍。

下图为555内部各功能模块的简化图,如果你还是看不懂,那也没有关系,因为我们可以直接使用这个555振荡器,即使你不知道它的工作原理。

引脚

对于刚入门的小白,可以先用555做出几个小实验,然后再去学习555的底层,这种自上向下的去学,你会明白自己的目标,不然学了一大推底层,你甚至不知道自己学的这个东西能干什么?

学习这种模块最快的办法是搞清楚它的各个引脚的定义,然后搭建一个最小系统,好比我们在学习程序的时候第一件事是要打印“Hello World”一样。

接下来我们说一下各个引脚的作用

1脚:电源负极

8脚:电源正极

4脚:复位引脚,在这里接正极

5脚:放电引脚,通过电容接负极

不难吧,我们这就弄懂555的一半引脚了,然后我们再介绍一下其余的四个引脚。

2脚和6脚:比较器控制引脚,这两个引脚是接在一起的,根据电压的不同控制比较器输出高低电平,进而控制触发器。

7脚:接在R1和R2之间,固定接线方式,我们暂且不用管。

3脚:脉冲信号输出引脚,也是对我们有用的唯一引脚。

在我们知道了555的引脚定义之后,下一步就是搭建它的最小系统了,比如说让它控制一颗LED灯闪烁。

最小系统

下面是555振荡器的经典接线图

最小系统如上图所示,到目前为止就差一步了,即OUT引脚后面的负载,因为我们的555可以输出200多毫安的电流,所以可以驱动负载,但有的只是输出一个脉冲信号,电流在几毫安,这种555振荡器是不能驱动负载的。

下面我给OUT引脚接上LED灯,如下图所示,我给OUT引脚接上了LED灯,同时串联一支1K电阻来限流。

那么问题又来了,我们知道555振荡器OUT引脚输出的是矩形波(如下图所示),但是他的频率是怎么确定的呢?

这个很简单,通过上图中的R1、R2和C1就能确定OUT引脚的输出频率。

矩形波的频率为f=1.44/(R1+2R2)✖️C1

如上图我们的R1=100K,R2=200K,C1=10uF。

所以矩形波的输出频率f=1.44/(1000000+4000000)✖️10UF=0.288HZ

0.288求出来的是频率,换算成周期:1/0.288=3.4S,也就是说LED灯每隔1.7S改变一次状态。

对于这个电路,我用面包板搭建了实际的电路,实验现象和预期一致。

实验现象

实验现象:LED灯差不多每隔1.7秒改变一次状态,怎么样,是不是已经迫不及待想自己尝试一下了,那就不要犹豫了,快去搭建你自己的LED灯闪烁电路吧。

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