基于Proteus的555多諧振蕩器仿真實訓研究*

商　林

(武漢交通職業(yè)學院，湖北　武漢　430065)

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基于Proteus的555多諧振蕩器仿真實訓研究*

商林

(武漢交通職業(yè)學院，湖北武漢430065)

555 定時器是用途比較廣泛的芯片，特別是它的多諧振蕩器功能，在很多簡單時鐘設計電路中發(fā)揮作用。文章結合教材中關于555定時器的重點和難點內容，針對實訓教學環(huán)節(jié)中教學時間短、實訓室條件不足等問題，結合高職學生動手能力的情況，使用Proteus仿真軟件，設計了與教材內容相似的555多諧振蕩器電路，解決高職學生在做實訓時時間不夠、實訓室條件有限，不利于動手能力強的學生學習等問題，達到了利用仿真軟件在課后鞏固教學重點、落實教學難點的目的。

555定時器；多諧振蕩；Proteus仿真

555定時器是一種模擬和數字功能相結合的中規(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，輸出驅動電流約為200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS或者模擬電路電平兼容。555定時器具有成本低、可靠性高等特點，如果電路外接多個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產生與變換電路，所以經常被用作定時器，廣泛應用于家用電器、脈沖丟失檢測、儀器儀表、反彈跳開關、輕觸開關、分頻器、脈沖寬度調制、自動控制及電子測量等方面。

1　實訓目的和效果

1.1實訓基本原理和目的

1.2實訓效果

設計的該實驗電路與教材中本章節(jié)的理論內容幾乎相同，都是對電容進行充放電的控制，輸出波形的形狀可以通過調節(jié)R1、R2的大小來控制。在實訓過程中，技能高考光電子班級的大部分學生不到半小時就完成電路連接，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生一節(jié)課能完成電路，但實驗成功能看到波形的學生不多。由于本次實驗還要做些基礎的555定時器原理的實驗，所以兩節(jié)課做實驗的時間有些不足，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，即根據實際的情況改變電路的頻率、高低電平持續(xù)的時間。

圖1　555多諧振蕩器電路和波形

2　Proteus仿真555多諧振蕩器

基于上述實驗時間不夠用、學生沒有充分領會555多諧振蕩器的特點、實訓室條件有限等實訓課中存在的問題，結合《數字電子技術》的期末實訓，筆者利用Proteus軟件設計了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。用這種方法就彌補了在實訓室做實訓的不足，如果能把二者結合起來，讓學生在實訓室做比較簡單的實驗，了解實驗的基本原理，積累做實驗的經驗，然后利用仿真做比較復雜的實驗或者實訓室不具備實驗條件的實驗，這樣既能做出實驗室不具備實驗條件的實驗，又能培養(yǎng)動手能力強學生的學習積性，拓展這部分學生的知識面，解決部分學生在課堂上、在學校對老師教的教學內容“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和一個可調電阻，3腳接示波器，測量輸出的方波，6腳也接示波器，測量電容C1兩端的交流電壓，本電路的功能是產生1HZ的方波。這個電路的接法和教材上的555自激振蕩器的原理非常相似，有助于學生理解555多諧振蕩器的知識點。[3-4]

圖2　555多諧振蕩器仿真電路

2.2實訓結果分析

圖3　555多諧振蕩器電路仿真波形

對于圖3(c)，我們可以看到方波的高電平和低電平持續(xù)的時間不同，這是因為第二次仿真時修改了R1的值為100 KΩ，tw1=0.7(R1+R2)C，tw2=0.7R2C，導致tw1、tw2的值不相等了，

所以結果就不是一個高電平和低電平持續(xù)時間相等的方波，同時也看到電容兩端電壓的充放電波形，放電時間短，充電時間長，這可以聯(lián)系到先行課程中的電容充放電時間常數，既學習了新知識，又復習了先行課程中較難的知識點。[5-6]

3　結語

本文利用Proteus仿真軟件，設計了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點的重點和難點，既有利于學生在課后有重點地鞏固所學知識，也對學生將來做家用電器、儀器儀表、自動控制及電子測量等方面十分有益。

[1]曹莉凌. 基于555定時器的濕度檢測電路的設計與Multisim仿真[J].電子設計工程，2015(12)：159-161.

[2]張云. 突出“三層次”能力培養(yǎng)的555定時器教學設計[J].高師理科學刊，2015(35)：94-98.

[3]張愛軍. 555多諧振蕩器實驗電路的兩個改進[J].青海大學學報，2013(31)：88-90.

[4]孫莎莎. 555定時器及應用[J]. 數字技術與應用，2013(8)：61-63.

[5]趙小杰. 基于RS觸發(fā)器模型的555定時器教學探索[J].麗水學院學報，2015(37)：83-85.

[6]胡宴如.數字電子技術[M].北京：高等教育出版社，2014.

2015-11-26

湖北省教育科學“十二五”規(guī)劃重點課題“高職院校電子大類專業(yè)學生創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)模式與課程對接研究”(編號：2013A052)；武漢交通職業(yè)學院校級課題“基于中高職銜接的電子大類專業(yè)基礎課實訓內容對接研究”(編號：Y2015008)。

商林(1973-)，男，湖北黃岡人，武漢交通職業(yè)學院電子與信息工程學院講師，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