商　林

(武漢交通職業(yè)學(xué)院，湖北　武漢　430065)

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基于Proteus的555多諧振蕩器仿真實(shí)訓(xùn)研究*

商林

(武漢交通職業(yè)學(xué)院，湖北武漢430065)

555 定時(shí)器是用途比較廣泛的芯片，特別是它的多諧振蕩器功能，在很多簡單時(shí)鐘設(shè)計(jì)電路中發(fā)揮作用。文章結(jié)合教材中關(guān)于555定時(shí)器的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，針對(duì)實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)中教學(xué)時(shí)間短、實(shí)訓(xùn)室條件不足等問題，結(jié)合高職學(xué)生動(dòng)手能力的情況，使用Proteus仿真軟件，設(shè)計(jì)了與教材內(nèi)容相似的555多諧振蕩器電路，解決高職學(xué)生在做實(shí)訓(xùn)時(shí)時(shí)間不夠、實(shí)訓(xùn)室條件有限，不利于動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生學(xué)習(xí)等問題，達(dá)到了利用仿真軟件在課后鞏固教學(xué)重點(diǎn)、落實(shí)教學(xué)難點(diǎn)的目的。

555定時(shí)器；多諧振蕩；Proteus仿真

555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件，它的輸入電源電壓范圍寬，可在 4.5-16V之間工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS或者模擬電路電平兼容。555定時(shí)器具有成本低、可靠性高等特點(diǎn)，如果電路外接多個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路，所以經(jīng)常被用作定時(shí)器，廣泛應(yīng)用于家用電器、脈沖丟失檢測(cè)、儀器儀表、反彈跳開關(guān)、輕觸開關(guān)、分頻器、脈沖寬度調(diào)制、自動(dòng)控制及電子測(cè)量等方面。

1　實(shí)訓(xùn)目的和效果

1.1實(shí)訓(xùn)基本原理和目的

1.2實(shí)訓(xùn)效果

設(shè)計(jì)的該實(shí)驗(yàn)電路與教材中本章節(jié)的理論內(nèi)容幾乎相同，都是對(duì)電容進(jìn)行充放電的控制，輸出波形的形狀可以通過調(diào)節(jié)R1、R2的大小來控制。在實(shí)訓(xùn)過程中，技能高考光電子班級(jí)的大部分學(xué)生不到半小時(shí)就完成電路連接，可以用示波器看到輸出的波形；普通高考地鐵訂單班的大部分學(xué)生一節(jié)課能完成電路，但實(shí)驗(yàn)成功能看到波形的學(xué)生不多。由于本次實(shí)驗(yàn)還要做些基礎(chǔ)的555定時(shí)器原理的實(shí)驗(yàn)，所以兩節(jié)課做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間有些不足，而且沒有理解555多諧振蕩器的主要特征，改變R1、R2、C可以改變電路的波形，即根據(jù)實(shí)際的情況改變電路的頻率、高低電平持續(xù)的時(shí)間。

圖1　555多諧振蕩器電路和波形

2　Proteus仿真555多諧振蕩器

基于上述實(shí)驗(yàn)時(shí)間不夠用、學(xué)生沒有充分領(lǐng)會(huì)555多諧振蕩器的特點(diǎn)、實(shí)訓(xùn)室條件有限等實(shí)訓(xùn)課中存在的問題，結(jié)合《數(shù)字電子技術(shù)》的期末實(shí)訓(xùn)，筆者利用Proteus軟件設(shè)計(jì)了1HZ的方波發(fā)生器電路，可以方便地在軟件中修改電阻和電容值，能在Proteus軟件自帶的模擬示波器上看到輸出波形發(fā)生改變。用這種方法就彌補(bǔ)了在實(shí)訓(xùn)室做實(shí)訓(xùn)的不足，如果能把二者結(jié)合起來，讓學(xué)生在實(shí)訓(xùn)室做比較簡單的實(shí)驗(yàn)，了解實(shí)驗(yàn)的基本原理，積累做實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)，然后利用仿真做比較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)或者實(shí)訓(xùn)室不具備實(shí)驗(yàn)條件的實(shí)驗(yàn)，這樣既能做出實(shí)驗(yàn)室不具備實(shí)驗(yàn)條件的實(shí)驗(yàn)，又能培養(yǎng)動(dòng)手能力強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積性，拓展這部分學(xué)生的知識(shí)面，解決部分學(xué)生在課堂上、在學(xué)校對(duì)老師教的教學(xué)內(nèi)容“吃不飽”的問題。

2.1Proteus仿真電路

本文使用的是Proteus 7.8 sp2仿真軟件，電路如圖2所示，2腳為觸發(fā)輸入端，6腳為閾值輸入端，7腳為放電端，3腳為輸出端。555定時(shí)器4腳和7腳間接了電阻R1=5KΩ，6腳和2腳直接連接，6腳和地間接了10μF的電解電容，7腳和6腳之間接了R3和一個(gè)可調(diào)電阻，3腳接示波器，測(cè)量輸出的方波，6腳也接示波器，測(cè)量電容C1兩端的交流電壓，本電路的功能是產(chǎn)生1HZ的方波。這個(gè)電路的接法和教材上的555自激振蕩器的原理非常相似，有助于學(xué)生理解555多諧振蕩器的知識(shí)點(diǎn)。[3-4]

圖2　555多諧振蕩器仿真電路

2.2實(shí)訓(xùn)結(jié)果分析

圖3　555多諧振蕩器電路仿真波形

對(duì)于圖3(c)，我們可以看到方波的高電平和低電平持續(xù)的時(shí)間不同，這是因?yàn)榈诙畏抡鏁r(shí)修改了R1的值為100 KΩ，tw1=0.7(R1+R2)C，tw2=0.7R2C，導(dǎo)致tw1、tw2的值不相等了，

所以結(jié)果就不是一個(gè)高電平和低電平持續(xù)時(shí)間相等的方波，同時(shí)也看到電容兩端電壓的充放電波形，放電時(shí)間短，充電時(shí)間長，這可以聯(lián)系到先行課程中的電容充放電時(shí)間常數(shù)，既學(xué)習(xí)了新知識(shí)，又復(fù)習(xí)了先行課程中較難的知識(shí)點(diǎn)。[5-6]

3　結(jié)語

本文利用Proteus仿真軟件，設(shè)計(jì)了555多諧振蕩器電路，通過仿真電路了解555多諧振蕩器電路知識(shí)點(diǎn)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，既有利于學(xué)生在課后有重點(diǎn)地鞏固所學(xué)知識(shí)，也對(duì)學(xué)生將來做家用電器、儀器儀表、自動(dòng)控制及電子測(cè)量等方面十分有益。

[1]曹莉凌. 基于555定時(shí)器的濕度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)與Multisim仿真[J].電子設(shè)計(jì)工程，2015(12)：159-161.

[2]張?jiān)? 突出“三層次”能力培養(yǎng)的555定時(shí)器教學(xué)設(shè)計(jì)[J].高師理科學(xué)刊，2015(35)：94-98.

[3]張愛軍. 555多諧振蕩器實(shí)驗(yàn)電路的兩個(gè)改進(jìn)[J].青海大學(xué)學(xué)報(bào)，2013(31)：88-90.

[4]孫莎莎. 555定時(shí)器及應(yīng)用[J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2013(8)：61-63.

[5]趙小杰. 基于RS觸發(fā)器模型的555定時(shí)器教學(xué)探索[J].麗水學(xué)院學(xué)報(bào)，2015(37)：83-85.

[6]胡宴如.數(shù)字電子技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2014.

2015-11-26

湖北省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃重點(diǎn)課題“高職院校電子大類專業(yè)學(xué)生創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)模式與課程對(duì)接研究”(編號(hào)：2013A052)；武漢交通職業(yè)學(xué)院校級(jí)課題“基于中高職銜接的電子大類專業(yè)基礎(chǔ)課實(shí)訓(xùn)內(nèi)容對(duì)接研究”(編號(hào)：Y2015008)。

商林(1973-)，男，湖北黃岡人，武漢交通職業(yè)學(xué)院電子與信息工程學(xué)院講師，主要從事ITS、交通信息安全研究。

10.3969/j.issn.1672-9846.2016.01.016

TP391.9

A

1672-9846(2016)01-0071-03