555玩具電路的應用與設計

茆林艷

摘 要：555時基電路是一種將模擬功能與邏輯功能巧妙地結合在同一硅片上的組合集成電路。該電路可以在最基本的典型應用方式的基礎上，根據實際需要，經過參數配置和電路的重新組合，與外接少量的阻容元件就能構成不同的電路，因而555電路在波形的產生與變換、測量與控制、家用電器、電子玩具等許多領域中都得到了廣泛應用。

關鍵詞：集成電路；555時基電路；電子玩具

555時基電路是一種將模擬功能與邏輯功能巧妙地結合在同一硅片上的組合集成電路。該電路可以在最基本的典型應用方式的基礎上，根據實際需要，經過參數配置和電路的重新組合，與外接少量的阻容元件就能構成不同的電路，因而555電路在波形的產生與變換、測量與控制、家用電器、電子玩具等許多領域中都得到了廣泛應用。

1 555時基電路的電路結構和邏輯功能

1.1 電路結構及邏輯功能

圖1為555時基電路的電路結構和8腳雙列直插式的引腳圖，由圖可知555電路由電阻分壓器、電壓比較器、基本RS觸發器、放電管和輸出緩沖器5個部分組成。它的各個引腳功能如下：

1腳：GND（或VSS）外接電源負端VSS或接地，一般情況下接

8腳：VCC（或VDD）外接電源VCC，雙極型時基電路VCC的范圍是4.5～16V，CMOS型時基電路VCC的范圍為3～18V。一般用5V。

3腳：OUT（或Vo）輸出端。

2腳：TR低觸發端。

6腳：TH高觸發端。

4腳：R是直接清零端。當R端接低電平，則時基電路不工作，此時不論TR、TH處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應接高電平。

5腳：CO（或VC）為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內部兩個比較器的基準電壓，當該端不用時，應將該端串入一只0.01μF電容接地，以防引入干擾。

7腳：D放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電。電阻分壓器由三個5kΩ的等值電阻串聯而成。電阻分壓器為比較器C1、C2提供參考電壓，比較器C1的參考電壓為2/3Vcc，加在同相輸入端，比較器C2的參考電壓為1/3Vcc，加在反相輸入端。

1.2 555時基電路的主要參數

555時基電路的主要參數有電源電壓、靜態電流、定時精度、閾值電壓、閾值電流、觸發電壓、觸發電流、復位電壓、復位電流、放電電流、驅動電流及最高工作頻率。

等效電路555時基電路內部既有模擬電路，又有數字電路，讀圖和應用十分不便，為便于一目了然地理解555的功能，可以將555電路的數字與模擬功能合在一起考慮，進行化簡。555電路的內電路方框圖簡化成為帶一個放電開關特殊的RS觸發器。

1.3 555時基電路的各種應用

（1）單電源變雙電源電路

時基電路555接成無穩態電路，3腳輸出頻率為20KHz、占空比為1：1的方波。3腳為高電平時，C4被充電；低電平時，C3被充電。由于VD1、VD2的存在，C3、C4在電路中只充電不放電，充電最大值為EC，將B端接地，在A、C兩端就得到+/-EC的雙電源。本電路輸出電流超過50mA。

（2）簡易催眠器

時基電路555構成一個極低的頻振蕩器，輸出一個個短的脈沖，使揚聲器發出類似雨滴的聲音。揚聲器采用2英寸、8歐姆小型動圈式。雨滴聲的速度可以通過100K電位器來調節到合適的程度。如果在電源端增加一個簡單的定時開關，則可以在使用者進入夢鄉后及時切斷電源。

（3）直流電機調速控制電路

這是一個占空比可調的脈沖振蕩器。電機M是用它的輸出脈沖驅動的，脈沖占空比越大，電機的電驅電流就越小，轉速減慢；脈沖占空比越小，電機的電驅電流就越大，轉速加快。因此調節電位器RP的數值可以調整電機的速度。如電極的電驅電流不大于200mA時，可用CB555直接驅動；如電流大于200mA，應增加驅動級和功放級。

電容C2和電阻R3是補償網絡，它可使負載呈電阻性。整個電路的脈沖頻率選在3～5千赫之間。頻率太低電機會抖動，太高時因占空比范圍小使電機調速范圍減小。

（4）用555制作的D類放大器

由IC 555和R1、R2、C1等組成100KHz可控多諧振蕩器，占空比為50%，控制端5腳輸入音頻信號，3腳便得到脈寬與輸入信號幅值成正比的脈沖信號，經L、C3接調、濾波后推動揚聲器。

（5）滅火機器人

一般機器人的避障可以采用紅外反射的方法，這在機器人比賽中比較普遍。滅火比賽需要機器人在盡量不碰撞墻壁的基礎上盡可能快地找到蠟燭并將火滅掉。在完成任務的過程中首先需要不碰撞墻壁，然后需要判斷前方是否有火焰。在找到火焰后需要判斷蠟燭旁邊的白線。如果碰撞墻壁的話，需要機器人能檢測出來并進行處理，不然就會發生機器人卡死的情況，那就不能完成任何任務。

2 555電子鳥的工作原理

工作原理：光控部分由JEC-2多功能集成電路觸發器與光敏二極管VD及R1、C1等組成。這種集成電路的靈敏度很高，在自然光照下，VD產生的光電流大于JEC-2的觸發電流，JEC - 2觸發后，它的2腳立即由高電位變成低電位，將它的負載—鳥鳴部分接通。鳥鳴部分由555時基集成電路、變壓器T的一個繞組、揚聲器等組成。本電路之所以能模擬鳥叫，奧妙也就是因為有變壓器T和C2在此組成間歇振蕩器。

元器件選：IC1選用JEC-9多功能集成電路；IC2選用NE555或LM555， 561555型等時基集成電路。VD選用2CUIA型的硅光敏二極管。R1-R3均用RTX-1/8W型碳膜電阻器。C1、C2均用CD11-16V電解電容器，C3用CT1型瓷介質電容器。T用晶體管收音機常用的小型推挽輸出變壓器。B用Φ27mm x 9mm或Φ29mm x 9mm，8n、0.25W超薄微型動圈式揚聲器，以減小體積、方便安裝。

制作與調試：全部電路裝人一個體積合適的扁圓形塑料盒內，盒面板事先為光敏二極管VD開一小孔、為揚聲器B開出釋音孔。電路盒上面還要固定一只小鳥造型的工藝晶或兒童塑料玩具，

3 555電子鳥的制作

這個電子鳥電路在不同的光照下，尤其在變化莫測的霓虹燈光照射下，能發出忽高忽低、音調多變的鳥叫聲，其聲音變幻無窮。

電路以時基電路555為核心組成的多諧振蕩器，由555和R1、RG、C1等組成。與一般無穩態多諧振蕩器不同的是，在它的充放電回路中串接了一支光敏電阻RG。光敏電阻是一種無源光敏器件，它利用半導體（如Cds、Cdse）光致導電特性，其阻值隨照射光的強度而變化；光照強，電阻值小；光照弱或無光照時，電阻值大。

4 結束語

本電路設計以555時基電路為核心，電路設計簡單，可靠，造價低廉，控制方便簡單和靈活性大。設計出來的電子玩具操作簡便，有趣，在金融危機下，人們的壓力日益增大，電子玩具的出現，讓解壓成了一件輕松快樂的小事。該電子鳥玩具讓人心情愉悅，容易入睡，是減壓的好玩具。

參考文獻

[1]陳永甫 《新編555集成電路的應用》 出版社：電子工業出版社 出版日期：2011-7-1 版次：2

[2]郝鴻安《555集成電路實用大全》 出版社：上海科學普及出版社 出版日期：2010-06 版次；1

[3]成志 《電子元器件資料》 文章出自：成志電子制作網 發表時間：2012-11