如何应用定时器？

单稳态电路如图11-49所示。当电源接通后，V_CC通过电阻R向电容C充电，待电容上电压U_c上升到2V_CC/3时，RS触发器置0，即输出U_o为低电平，同时电容C通过晶体管T放电。当触发端2的外接输入信号电压U_i<V_CC/3时，RS触发器置1，即输出U_o为高电平，同时，晶体管T截止。电源V_CC再次通过R向C充电。输出电压维持高电平的时间取决于RC的充电时间，t=tω时，电容上的充电时间：

所以输出电压的脉宽tω=RCln3≈1.1RC （11-2）

图11-49 单稳态电路

一般取R=1kΩ～10MΩ，C>1000pF

值得注意的是：U_i的重复周期必须大于tω，才能保证每一个正倒置脉冲起作用。单稳态的暂态时间与V_CC无关。因此用555定时器组成的单稳电路可以作为较精确定时器。

555组成的单稳态触发器的应用十分广泛，以下为几种典型的应用实例：

1.触摸开关电路

555组成的单稳态触发器可以用作触摸开关，电路如图11-50所示。其中M为触摸金属片（或导线）。静态时无触发脉冲输入，555的输出为低电平，即U_o=0，发光二极管VD不亮；当用手触摸金属片M时，相当于2端输入一负脉冲，555的内部比较器CA₂翻转，使输出变为高电平，即U_o=1，发光二极管亮，直到电容C上的电压充到U_C=2V_CC/3，由式（11-2）可得，发光二极管亮的时间为tω=1.1，RC=1.1s。

图11-50 触摸开关电路

该触摸开关电路可以用触摸报警、触摸报时、触摸控制等方面。

电路输出信号的高低电平与数字逻辑电平兼容。图中C₁为高频滤波电容，以保持的基准电压稳定，一般取0.01μF。C₂用来滤除电源电流跳变引入的高频干扰，一般取0.01～0.1μF。

2.脉冲宽度检测器

图11-51为脉冲宽度检测仪电路，可用来检测输入脉冲的宽度t₁。其中555与R₂C₂组成基本的单稳态触发器，晶体管VT₁、VT₂工作在开关状态。电路工作原理：输入脉冲A未来到时，VT₁截止，555的输出C为低电平，VT₂亦截止，因此电路的输出端D为低电平。输入脉冲A的正跳变来到，VT₁导通，B点变为低电平，C变为高电平，VT₂导通，输出D仍为低电平。低电平的持续时间由单稳态触发器的延迟时间t₂决定，t₂=1.1R₂C₂，如果被测脉冲的宽度t₁大于t₂，当C变为低电平时，VT₂截止，由于A仍为高电平，所以D变为高电平。D的高电平持续时间t₃由t₁决定，即A变为低电平时，D也变为低电平，由图11-51b可知，输入脉冲的宽度

t₁=t₂+t₃=1.1R₂C₂+t₃

上式表明，只有当触发脉冲的宽度t₁大于延迟时间t₂时，电路的输出脉冲D才有可能产生。

图11-51 脉冲宽度检测器电路及波形

a）脉冲宽度检测器电路 b）波形

3.多谐振荡器及其应用

（1）图11-52为占空比可调的多谐振荡器方波电路。

由于接入了隔离二极管，使电路中定时电容C_T充放电路分开。

电源接通V_CC时，U_CT=0，定时电路处于置位状态，U_o=“1”，放电管VT截止。由+V_CC经R₁、VD₁对C_T充电，U_CT上升，当U_CT=U_th1=2V_CC/3时，定时电路转为复位状态，U_o=“0”，放电管VT导通，C_T经D₂、R₂及放电管VT放电，U_CT下降，至U_CT=U_th2=V_CC/3时，定时电路又转到置位状态，U_o=“1”，VT截止，C_T又开始被充放电循环而形成振荡。

图11-52 多谐振荡器方波电路

a）多谐振荡器电路图 b）多谐振荡器方波发生波形(www.xing528.com)

振荡稳定后，U_o=“1”=V_CC时，C_T从U_th2=V_CC/3充电到U_th1=2V_CC/3，充电时间常数τ₁=R₁C_T，设t₁为充电时间。U_o=“0”=0V时，C_T从U_th1=2V_CC/3放电到U_th2=V_CC/3放电时间常数τ₂=R₂C_T，设t₂为放电时间。

由充电方程式：

可得：t₁=τ₁ln2≈0.693τ₁=0.693R₁C_T

同理：t₂=τ₂ln2≈0.693τ₂=0.693R₂C_T振荡周期和频率分别为

电路输出方波信号的占空比系数

调节电路中的电位器可得占空系数调节范围：8.3%～91.3%

（2）可编程多谐振荡器 如图11-53所示。当开关接通时，其两端电阻应尽可能的小：R_ON=240～1050Ω。断开时，两端电阻尽可能大：R_OFF>几百千欧。电子开关功耗低，速度高，电源电压范围为±15V，否则会使R_ON增加，R_OFF减小，容易损坏开关。

图中利用模拟电子开关4016，选用1.5MΩ定时电阻R^∗_t1，当控制输入端为高电平时，S₁导通，输出100Hz的负脉冲；当控制输入端为低电平时，S₂导通，选择1.2MΩ的定时电阻R^∗_t2，输出120Hz的脉冲。

由上面A中的555充放电方程式可得：

S₁导通时：

τ^′₁=R₁C₂，t^′₁=τ^′₁ln2=0.693τ^′₁

式中，τ₁、t₁代表充电，τ^′₁、t^′₁代表放电。

所以振荡频率和周期：

同理可得S₂导通时的周期和频率：

如果选通开关用4选1，8选1，就可输出更多的频率。

（3）模拟声响电路 图11-54是用两个多谐振荡器构成的模拟声响电路。这种模拟声响发生器是由两个多谐振荡器组成。一个振荡频率较低，另一个振荡频率受其控制。例如可调节定时元件R_A1、R_B1、C₁，使振荡器1的f=1Hz，调节R_A2、R_B2、C₂，使振荡器2的f=1kHz，那么扬声器就会发出呜呜…的声音。

图11-53 可编程多谐振荡器

a）可编程多谐振荡器电路图 b）可编程多谐振荡器波形

图11-54 模拟声响电路