使用NE555定时器IC进行解调

介绍

在之前的项目中，我们以各种方式来消除按钮输入;从软件、模拟电路和集成电路。在这个项目中，我们将增加另一个集成电路，可以用于脱扣输入。我们将使用的IC是555定时器IC，它有更多的用途，而不仅仅是去振。

先决条件

  • 理解消除抖动。
  • 了解如何连接集成电路。
  • 了解电容器的工作原理。

库存

  • 2发光二极管
  • 1”按钮
  • 3 220Ω电阻(红色、红色、棕色)
  • 1 10kΩ电阻器(棕色、黑色、橙色)
  • 2个10μF电解电容器
  • 1个0.1 μ f (10 nF)陶瓷电容器
  • 1 555定时器IC

单稳态电路

单稳态电路是一种电路，其中只有一种状态是稳定的(没有触发器不会改变)，而另一种状态(不稳定状态)在设定的时间后会变回稳定状态。正是这个属性将使按钮弹出成为可能，因为一旦触发，它不能被重新触发，直到它重置为设定的时间。

下面的图1显示了带有跳变输入的单稳态电路输出的基本行为。图2是使用555定时器的作用域单稳态电路，显示了相同的动作。从这两幅图中得到的主要结论是单稳态电路是由第一个尖峰触发的，而弹跳尖峰被忽略;这是因为单稳态电路在一段设定的时间内输出HIGH，因此会忽略在这段时间内发生的任何反弹。

图1所示。单稳态输出与输入反弹。

图2。单稳态输出555电路和输入反弹。

我们已经说过，单稳态电路输出一定的时间。然而，时间是由电容器充电到一定电压所需的时间决定的。我们将在下一节讨论如何找到这个充电时间。

555定时器的概述

555定时器IC在各种应用中得到了广泛的应用，由于其使用简单以及价格低廉，仍然被广泛使用。基本555定时器IC包括在chipKIT Starter Kit是NE555。有几个不同的零件号555定时器，他们中的大多数是相似的足以忽略差异，但检查数据表的特定限制。

我们将从列出555的引脚和该引脚的功能的简要描述开始。

  • 接地:此引脚应与电路接地。
  • TRIG:这个引脚设置内部触发器，使DISCH引脚被禁用和输出引脚是低。当电压等级为1/3或低于Vcc时触发。
  • OUT:这个引脚是定时器的输出，它输出高或低。
  • RESET:当这个引脚被拉低时，它通过拉低输出和使能DISCH来重置计时器。
  • CONT:这个引脚有专门的用途，因为它可以直接访问THRES的比较电压水平，并间接改变TRIG的电压水平。
  • THRES:这个引脚复位内部触发器，使DISCH引脚和设置输出引脚高。当电压电平高于2/3或高于Vcc，或CONT引脚电压电平时触发。
  • DISCH:该引脚用于输出高时的自动放电。这个引脚常用于电容器放电。
  • Vcc:此引脚应连接到电压供应轨。这将设置比较器的默认电压级别。

图3。555定时器的功能框图。

555定时器:单稳态模式

我们将讨论555定时器单稳态模式的电路总体布局。电路的时序方面将在下面计算。下面的图4显示了555应该如何连接以获得它的单稳态行为。

图4。单稳态555定时器的总体电路布局。

这个电路的工作方式是当输入引脚(引脚2)被拉低，它禁用的DISCH引脚(引脚7)和允许电容连接到引脚6和7通过电阻充电(R一个)．一旦通过电容器的电压达到或超过2/ 3vCC， THRES引脚(引脚6)使DISCH放电电容回0V。

有许多不同的方式来连接555定时器来改变行为。555定时器配置有三种主要模式，但也有一些特殊的用途:三种主要模式是单稳态、双稳态和稳态。

  1. 单稳态模式保持低电平，当触发时，它暂时高电平一段时间，然后回到低电平。
  2. 双稳态模式改变模式的引脚被触发。没有电容器，没有计时，因为只有两个引脚使用。RESET和TRIG用于设置和重置输出为低或高。这就是这种模式被称为双稳态的原因，因为两种状态都是稳定的。
  3. 稳定模式在低和高之间不断变化。高状态和低状态的时间取决于电阻和电容以及它们是如何连接在一起的。

脉冲时间计算

在这一节中，我们将学习一些稍微高级的数学知识，来解释我们是如何得到脉冲的长度方程的。

在写下方程式之前，首先要考虑的是理解555定时器如何决定何时重置。在前一节中，我们讨论了引脚。电路布局(如图4所示)在电阻和电容之间有两个引脚，它们决定了时间常数。这些引脚是THRES和DISCH引脚。一旦THRES引脚达到$2/3$电源电压DISCH引脚是使能的，这放电电容器和重置定时器。这意味着电阻和电容决定了多长时间的输出将是高复位。

由于这是一个简单的充电电容器，我们可以使用公式:

$V(t) = V_0 (1-e^{-t/\tau})$

首先两边同时除以$V_0$， $V(t)$等于$\frac{2}{3} V_0$。

$ $ \压裂{V (t)} {V_0} = \压裂{(2/3)V_0} {V_0} = \压裂{2}{3}= 1 - e ^ {- t / \τ}$ $

现在两边加上$(e^{-t/\tau} - 2/3)$。

$e^{-t/\tau} = 1 - 2/3 = 1/3$

两边同时取自然对数。

$ $ - t / \τ= \ ln {1/3} $ $

两边同时乘以$-\ $，得到以t表示的方程。

$ $ t = - \τ\ ln{1/3} = \τ\ ln{((1/3) ^{1})} = \τ\ ln {3} $ $

我们在上面的方程中又做了几个步骤来化简它。我们还可以使用时间常数$\tau$的定义，即$\tau = RC$。其中R是电阻，C是电路的电容。此外，$ ln{3} = 1.0986\ldots \约1.1$，这就给了我们最后的方程中的1.1。

$t \约1.1 R C$

这就是我们在本节开始时推导方程的方法。这个等式被用来找到脉冲时间，或者电阻或电容的值需要找到一个特定的脉冲时间。

我们将使用的电阻器是10个kΩ电阻器中的一个和两个并联的10 μF电容(它们的电容加在一起)，得到20 μF。我们将这些值代入方程得到:

$$t ^{-6} F = 10ms $$

220毫秒足够长，以防止反弹影响电路，而不是太长，以非常明显。所以我们将在555定时器的定时电路中使用10 kΩ电阻和两个10 μF电容。如何布线将在下面的电路部分解释。

1.建立电路

现在我们将为这个项目建立电路。

图5。线路图。

  1. 连接5之间,接地到面包板上的总线带。
  2. 将地线和电压带连接在一起。
  3. 在面包板上放一个按钮，让它穿过山谷。
  4. 将NE555定时器放置在距按钮几个孔的面包板上。我们将讨论555的每个引脚连接到什么。为了参考，图6显示了555的引脚编号。图6。555定时器针编号。
  5. 引脚1已连接到接地轨道。
  6. 引脚2连接到按钮的腿上。
  7. 引脚3连接到chipKIT板的引脚2，一个220Ω电阻连接到电压轨，以及一个领导阴极腿连接到地。
  8. 引脚4连接到电压轨。
  9. 引脚5通过10nf电容与地轨相连。
  10. 引脚6连接到555的引脚7和两个10 μF电容接地。
  11. 引脚7连接到555的引脚6和电压轨通过10 kΩ电阻。
  12. 引脚8连接电压轨。
  13. 连接一个220 Ω电阻从电压轨直接对腿，腿是连接到555定时器引脚2。
  14. 将另一个支腿与电阻支腿同一侧连接到地轨上。
  15. 一个地方领导穿过面包板的山谷。
  16. 连接阴极(短)腿领导通过220Ω电阻连接到地轨。
  17. 连接阳极(长)腿领导引脚8的chipKIT板。

在下面的图7中，您将看到555的电路原理图和与之相关的部件。红色的部分是钢筋混凝土决定脉冲长度的电路，绿色部分是用来触发555的电路。

图7。P24的555电路原理图。

的代码

由于去势是由电路完成的，我们可以使用中断来切换领导打开或关闭。我们将使用串行监视器来查看已编程的chipKIT，并在按下按钮时触发其中断。我们将使用连接到引脚2的中断1。的领导我们将切换连接到引脚8。

中断的作用正如它的名字所暗示的那样。中断是从硬件或软件发送给处理器的信号，提醒处理器需要立即处理。它将创建一个处理器将处理的高优先级条件，中断当前正在执行的线程，并暂时挂起所有其他操作，在继续之前保存它的状态。处理器将执行一个中断处理程序来完成事件，然后再返回到保存的状态。

int LED = LOW;void setup() {pinMode(8, OUTPUT);pinMode(2,输入);Serial.begin (9600);领导digitalWrite (8);attachInterrupt (1 isr上升);} void loop() {Serial.println("运行");延迟(1000);} void isr(){串行。println(“中断触发”); LED = !LED; digitalWrite(8, LED); }
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