自制5v电热丝 深入了解555定时器：历史、类型及应用范围详解

自制5v电热丝 深入了解555定时器：历史、类型及应用范围详解

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555定时器是美国一家公司于1972年开发的一种中规模集成电路，用于代替机械定时器。因输入端设计有3个5kΩ电阻而得名。这条赛道后来风靡全世界。目前，主要流行的产品有四种：两种BJT：555、556（包含两个555）；两个CMOS：7555、7556（包含两个7555）。

初识555定时器

555定时器是一种集模拟和数字功能于一体的中型集成器件。一般采用双极（TTL）技术制作的称为555，采用互补金属氧化物（CMOS）技术制作的称为7555。除了单定时器外，还有相应的双定时器556/7556。 555定时器电源电压范围宽，可工作于4.5V至16V。 7555 的工作电压范围为 3 至 18V。工作时，输出驱动电流约为200mA，因此其输出兼容TTL、CMOS或模拟电路电平。

555 芯片是一款极其通用的芯片，具有数百种不同的应用，包括时基定时或开关以及压控振荡器和调节器。

对于接触过数字电路或者模拟电路的人来说，555芯片绝对算得上是经典。以其成本低廉、性能可靠，广泛应用于各种电器，包括仪器仪表、家用电器、电动玩具、自动控制等。

555定时器引脚图

其各个引脚功能如下：

引脚1：外部电源负端为VSS或地，通常接地。

引脚2：低电平触发端TL，该引脚电压小于1/3VCC时有效。

引脚3：输出端OUT。

引脚4：直接清零RST端。当该端接低电平时，时基电路不工作。此时，无论TL和TH处于什么电平，时基电路的输出都是“0”。正常工作时该端子应接高电平。

引脚5：CO为控制电压端。如果该引脚连接到外部电压，则可以改变两个内部比较器的参考电压。当该引脚不使用时，应在该引脚串联一个0.01μF（103）陶瓷电容接地，以防止引入高频干扰。

引脚6：高电平触发端TH，该引脚电压大于2/3VCC时有效。

引脚 7：放电端子。此端接放电管T的集电极，在定时器计时时作为电容器的放电引脚。

引脚8：外部电源VCC。双极性时基电路的VCC范围为4.5-16V。 CMOS时基电路的VCC范围为3-18V。一般采用5V。

555定时器内部结构

它包括两个电压比较器、三个5K等效串联电阻、一个RS触发器（由G1和G2组成）、一个放电晶体管T和一个功率输出级。它提供两个参考电压VR2(1/3 VCC)和VR1(2/3 VCC)，如下图所示。

555定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管T的状态。在电源和地之间加一个电压，当5脚悬空时，RS触发器同相输入端的电压电压比较器C1为2/3VCC，C2反相输入端电压为1/3VCC。如果低触发输入端TL的电压小于1/3VCC，则比较器C2的输出为0，可以将RS触发器设置为1，使得输出端OUT=1，即输出一个高水平。若高电平触发端TH电压大于2/3VCC，且TR端电压大于1/3VCC，则C1输出为0，C2输出为1。RS翻转可以将-flop设置为0，使输出端OUT=0，即输出低电平。

综上所述，在8脚接电源VCC、1脚接地、5脚不接外部电压的情况下，555时基电路的逻辑功能表如下：

555定时器三种工作模式

单稳态模式

在此模式下，555 充当单个触发器。应用包括定时器、脉冲丢失检测、弹跳开关、轻触开关、分频器、电容测量、脉宽调制 (PWM) 等。

非稳态模式

在此模式下，555 作为振荡器运行。这种工作方式的555芯片常用于频闪灯、脉冲发生器、逻辑电路时钟、音调发生器、脉冲位置调制（PPM）等电路中。如果用热敏电阻作为定时电阻，555可组成温度传感器，其输出信号的频率由温度决定。

双稳态模式

当DIS引脚悬空并且没有连接外部电容器时，555的工作方式类似于RS触发器，可用于构成锁存开关。

555个可实现的功能

单稳态触发器（用于定时延迟整形和一些定时开关）

多谐振荡器（构成信号发生电路）

施密特触发器（TTL 系统、整形电路或脉冲幅度检测的接口）

555常见应用及原理分析

单稳态电路

单稳态工作模式可分为3种类型。参见插图。

第一种（图1）是手动激活的单稳态，由于定时电阻和定时电容的位置不同，分为两个不同的单元，代号分别为1.1.1和1.1.2。它们的输入端子形式，即电路的结构特点是：“RT-6.2-CT”和“CT-6.2-RT”。

第二种（图2）是脉冲启动单稳态，也可以分为两个不同的单元。它们的输入特性均为“RT-7.6-CT”，从端子2输入。1.2.1电路两端没有任何元件，形式最简单； 1.2.2电路有RC差分电路。

第三种类型（图 3）是压控振荡器。单稳态压控振荡器电路有很多，都比较复杂。为了简单起见，我们只是将其分为两个不同的单元。不加任何辅助器件的电路为1.3.1；使用晶体管、运算放大器等辅助器件的电路为1.3.2。图中列出了两种常用的电路。

双稳态电路

这里我们对555双稳态电路的工作模式进行总结和总结。 555双稳态电路可分为2种。

第一种（见图1）是触发电路，它有两个单元：双端输入（2.1.1）和单端输入（2.1.2）。单端比较器（2.1.2）可以是6端固定2级输入；也可以是2端固定和6端输入。

第二种（见图2）是施密特触发器电路，其形式最简单（2.2.1），输入端电阻调节偏置或将控制电压VCT加到控制端（5）来改变阈值电压(2.2.2) 共有2个单元电路。

双稳电路的输入端的输入电压端一般没有定时电阻和定时电容。这就是双稳态工作方式的结构特点。 2.2.2 单元电路中C1仅起耦合作用，R1、R2起直流偏置作用。

电路不稳定

第三类是工作方式不稳定。非稳态电路是多谐振荡器电路，是555电路中应用最广泛的类型。电路的变化也最多。为了简单起见，也分为三种。

第一种（见图1）是直接反馈型，振荡电阻连接到输出端VO。

第二种（见图2）是间接反馈型，振荡电阻接电源VCC。其中以第一单元电路（3.2.1）应用最为广泛。第二单元电路(3.2.2)为方波振荡电路。第三和第四单元电路均为占空比可调的脉冲振荡电路。它们的功能相同，但电路结构略有不同，因此分别编码为3.2.3a和3.2.3b。

第三种类型（见图 3）是压控振荡器。由于电路变化形式非常复杂，为简单起见，仅分为两个单元：最简单的形式（3.3.1）和带有辅助装置的形式（3.3.2）。图中显示了两个应用示例。

非稳态电路的输入端一般有两个振荡电阻和一个振荡电容。那些只有一个振荡电阻的可以被认为是一种特殊情况。例如：单元3.1.2可以被认为是省略RA的结果。有时我们会遇到不稳定的电路，7.6.2 三个端子并联，只有一个电阻RA。此时可以看作是没有RB的3.2.1单元电路的变形。

以上总结了555的3大类、8种类型、18个单元电路。虽然它们不能涵盖所有555应用电路，但正如老话所说：没有它们，一切都改变不了。相信对于我们了解大部分555电路还是有很大帮助的。

实际应用电路

555触摸定时开关

集成电路IC1是555定时电路，这里接成单稳态电路。正常情况下，由于触摸芯片P端无感应电压，电容C1通过555第7脚放电，第3脚输出低电平，继电器KS释放，灯不亮。不亮。

当需要开灯时，用手触摸金属片P即可。人体感应的杂波信号电压从C2加到555的触发端，使555的输出由低电平变为高电平。继电器KS闭合，灯亮。明亮的。同时555的7脚内部截止，电源通过R1对C1充电。这是计时的开始。

当电容C1上的电压上升到电源电压的2/3时，555的7脚对C1放电，使3脚输出由高电平变回低电平，继电器释放，灯灭，计时器结束。

定时长度由R1和C1决定：T1=1.1R1*C1。根据图中标注的数值，计时时间约为4分钟。 D1 可以选择 或 。

照片曝光定时器

图中电路是用555单稳态电路制作的照片曝光定时器。使用手动激活的单稳态电路。

工作原理：接通电源后，定时器进入稳态。此时，定时电容CT的电压为：VCT=VCC=6V。对于555等效触发器来说，两个输入都是高电平，即VS=0。继电器KA不闭合，常开点断开，曝光灯HL不亮。

按下按钮开关SB后，定时电容CT立即为零电压。所以此时555电路的等效触发输入变为：R=0，S=0，其输出变为高电平：V0=1。继电器 KA 动作，常开触点闭合，曝光灯亮起。按钮开关按下后立即释放，电源电压通过RT对电容CT充电，开始暂时稳定状态。当电容CT上的电压升至2/3VCC或4伏时，计时时间已到。 555等效电路触发输入为：R=1，S=1，因此输出再次翻转为低电平：V0=0。继电器KA释放，曝光灯HL熄灭。暂时稳定状态结束，回到稳定状态。

曝光时间计算公式为：T=1.1RT*CT。该电路提供的参数的延迟时间约为1秒至2分钟，可以通过电位器RP来调整和设置。

电路中的继电器必须选择吸合电流不应大于30mA的继电器，继电器触点容量应根据负载（HL）的容量来选择。

单电源转双电源电路

附图电路中，时基电路555接成非稳态电路，3脚输出频率为20KHz、占空比为1:1的方波。当3脚为高电平时，C4充电；当引脚3为低电平时，C3充电。由于VD1和VD2的存在，电路中C3和C4只充电，不放电。最大充电值为EC。将B端接地，在A、C端获得+/-EC双电源。该电路的输出电流超过50mA。

简易催眠装置

时基电路555构成极低频振荡器，输出短脉冲使扬声器发出类似雨滴的声音（见附图）。扬声器为2英寸、8欧姆小型动圈式。雨滴声的快慢可以通过100K电位器调节到合适的大小。如果在电源端增加一个简单的定时开关，可以在用户入睡后立即切断电源。

直流电机调速电路

这是一个占空比可调的脉冲振荡器。电机M由其输出脉冲驱动。脉冲占空比越大，电机的电驱动电流越小，速度越慢；脉冲占空比越小，电机的电驱动电流越大，速度加快。因此，调节电位器RP的值可以调节电机的转速。如果电极电驱动电流不大于200mA，可用CB555直接驱动；如果电流大于200mA，则需增加驱动级和功放级。

图中VD3为续流二极管。功放管截止期间，为电驱动电流提供了通路，既保证了电驱动电流的连续性，又防止了电驱动线圈的自感反电动势。损坏功放管。电容器C2和电阻器R3是补偿网络，使负载具有电阻性。整个电路的脉冲频率选择在3至5kHz之间。频率太低，电机会振动；如果太高，电机调速范围会因占空比范围小而减小。

采用555制作的D类功放

我们知道D类放大器具有体积小、效率高的特点。这是一个用 555 电路制成的简单 D 类放大器。它采用555电路组成可控多谐振荡器。音频信号输入到控制端，得到调宽的脉冲信号（如图），基本可以满足一般的听音要求。

IC 555和R1、R2、C1等组成可控多谐振荡器，占空比为50%。音频信号输入到控制端的5脚，从3脚得到脉宽与输入信号幅值成正比的脉冲信号，经L、C3调谐滤波后驱动扬声器。

风扇循环调速电路

夏天到了，电风扇又派上用场了。这里介绍一种电风扇模拟阵风循环调速电路，它可以给我们家里的老式风扇增添一个实用的功能。也算是为夏天的到来做准备吧。下面介绍其工作原理。

电路如图1a所示。电路中NE555连接一个占空比可调的方波发生器，通过调节RW可以改变占空比。 NE555的3脚输出高电平期间，过零开关光电耦合器的初级接收约10mA的正向工作电流，使内部硅化镓红外发光二极管发射红外光，关断光敏双向开关在过零检测器中。当电量过零时接通，电风扇电机电源接通，风扇运转送风。当NE555的3脚输出低电平期间，双向开关断开，风扇停止。

具有一定的驱动能力，可以直接利用内部的二路开关来控制电风扇电机的运转，无需增加动力驱动元件。 RW为占空比调节电位器，是电风扇单位时间内送风时间的调节（本电路的数据约为20秒）。改变C2的值或RW的值可以改变控制周期。

图1b中的电路是典型的功率扩展电路。当控制较大功率的电机时，应考虑功率扩展电路。制作时可以参考图中参数选择设备。由于电源采用电容压降方式，请自行制作时注意安全。人体不能直接接触电路板。

电热毯恒温器

一般电热毯有高温和低温两个级别。使用时，如果设置为高，入睡后总会被热气吵醒；如果设置得低，醒来时有时会感觉温度不够。这里介绍一款电热毯恒温器，可以将电热毯的温度控制在合适的范围内。

工作原理：

电路如图所示。图中IC为NE555时基电路。 RP3为温控电位器，其滑臂电位决定IC的触发电位V2和阀电位Vf，V5=Vf=2Vz。 220V交流电压经C1、R1限流降压，经D1、D2整流，C2滤波，DW稳压，得到9V左右的电压供IC使用。室温下接通电源时，由于V2Vz已调整好，当V6≥Vf时，IC翻转，3脚变为低电平，BCR截止，电热丝停止加热，温度开始逐渐下降， BG1的ICEO逐渐减小，V2、V6减小。当选择V6组件时：

BG1可采用3AX、3AG等PNP型锗管； BCR采用400V以上小型双向可控硅，其他元件可根据图标选择。

生产要点：

热传感器BG1可用耐温细软线引出，与插针连接器安装在一起。温度探头是在电容器的铝壳中注入导热硅脂制成的。使用时，只需将温度探头放置在适当的位置即可。

多用途延时开关电源插座

家用电器、灯等的电源经常需要在不同的时间延迟后打开或关闭。这款电源插座可以满足这些不同的需求。

工作原理：电路如图所示。它由降压、整流、滤波和延时控制电路组成。

按AN键，向延时器施加12V工作电压。此时NE555的②、⑥脚为高电平，NE555的③脚输出低电平，于是继电器K得电工作，触点K1-1向上拉时，“延时” off”插座有电，但“ open”插座没有电。

此时电源通过电容C3、电位器RP、电阻R3对C3充电至“地”。随着C3上电压的升高，NE555的②、⑥脚电压逐渐降低。当该电压降到2/3Vcc时，NE555的③脚输出由低电平跳变到高电平时，继电器失电不工作。然后其控制触点将恢复到原来的位置，“延时关”插座断电，“延时开”插座断电。 “插座有电，这样满足不同的需求，LED和LED2提供相应的指示。

只要本电路的元件完好，装配正确，安装后就能正常工作。

延迟时间由C3和PR+R3的值决定，T≈1.1C3(PR+R3)。 RP指的是有效部分。 C3可采用数十pF至1000μF的电容，(PR+R3)取值2K～10MΩ。

C1耐压值≥400V，R1功率≥2W，AN按钮开关可选用K-18型，继电器型号为JQX-13F-12V。其他部件没有特殊要求。

新颖实用的直流低压稳压电源

开关电源部分的VD1-VD4、R1、C1、C2组成整流、滤波电路。 NE555与R2、R3、C4、VD6等元件组成频率约为20KHz的多谐振荡器电路。 R4、C3、VD5组成降压稳压电路，为NE555提供12V工作电源。大功率管VT1和变压器T组成开关电路。 VT1的工作状态由NE555的③脚控制。导通时间由脉冲宽度决定。可以通过调节R3来改变脉冲宽度。当脉冲宽度变宽时，输出电压升高；当脉冲宽度变窄时，输出电压降低。 VT2、R8、R9、C6组成过流保护电路。当负载过重或发生短路故障时，VT2导通，迫使NE555复位停止振荡，从而保护VT1不被损坏。 C7和R10的作用是保护网络，防止VT1的ce结被瞬时脉冲击穿。两个次级绕组经过整流滤波后分别输出20V和12V。

为了使制作简单，开关电源设计成不自动稳压。其功能类似于变压器，但仅实现轻量化隔离和降压。稳压功能由后续的稳压电路实现。 12V直流电压经7805稳压，输出+5V电压； 20V直流电压送至可调稳压电路。两者没有公共地，因此可以通过加减法来输出多个电压。

555定时器的41个经典设计项目

3*3*3光立方

警笛

闪光器

鸣笛

闪光电路

闪光电路

激光射线

闩锁

电子骰子

LED调光器

555功放

光探测器

机枪

金属探测器

电机脉宽调制

LED闪光电路

音乐盒

玩具风琴

警灯

另一个警告灯

驱动双色LED

模型铁路时间

降雨警告

反应计时器

中继

中继

轮盘赌

伺服测试仪

步进电机调速控制器

电击枪

自行车转向灯

定时炸弹

灵敏的触摸开关

红绿灯

二极管测试仪

电视遥控信号拦截器

嚎叫警报

齐纳二极管测试仪

转速表

连续性测试

自动窗帘关闭