基于555定時器的數(shù)字觸摸開關(guān)仿真設(shè)計
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方雄，聶俊飛，練 杰
（邵陽學(xué)院電氣工程系，湖南邵陽422000）
摘要：555定時器是一種集數(shù)模等多功能為一體的中規(guī)模集成功能電路，其具有電路結(jié)構(gòu)簡單、使用靈活方便等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用在脈沖產(chǎn)生、整形、定時和延遲等自動控制電路中。介紹了基于555定時器的數(shù)字觸摸開關(guān)組成和工作原理，并進行了仿真設(shè)計。
關(guān)鍵詞：555定時器；數(shù)字觸摸開關(guān)；仿真設(shè)計
中圖分類號：TP391文章編號：1006 - 2394( 2016) 04 - 0032 - 02
0引言
觸摸電子開關(guān)以它方便自如的操作方式受到人們的青睞。假若將它與家用電器如臺燈、電炊具等配合使用，則更是別具一格。通常的觸摸開關(guān)往往是由數(shù)字集成觸發(fā)器（如D觸發(fā)器）所構(gòu)成的。然而，555定時器雖然是一種模擬集成電路，但它仍具有RS觸發(fā)器的功能，尤其是近年來因其廉價而通用的特點使它的應(yīng)用普及率越來越高。為了更好地滿足人們的日常生活需要，省去繁瑣過程的同時實現(xiàn)智能化，本文主要利用555定時器的RS觸發(fā)器功能，實現(xiàn)數(shù)字觸摸開關(guān)的仿真。
1仿真功能
該仿真以555定時器為核心，接成單穩(wěn)態(tài)電路，當(dāng)用手接觸開關(guān)銅片時，即打開繼電器接通電源并開始定時，此時燈光打開，時間一到繼電器便會自動斷開燈光熄滅，數(shù)字觸摸感應(yīng)延時開關(guān)能較好地解決延時照明條件，使燈光在人走后能自動進行關(guān)閉。
2仿真硬件組成
該仿真的硬件主要包括以下兩個主要模塊：555定時器模塊、繼電器模塊。其中555定時器模塊主要完成延時控制功能，繼電器模塊完成電路的開關(guān)功能。
2.1 555定時器模塊
555定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。555定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)本設(shè)計所需的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。
如圖1所示，555定時器的各個引腳功能如下：
1腳：外接電源負端VSS或接地，一般情況下接地；
2腳：低觸發(fā)端TR;
3腳：輸出端Vo；
4腳：直接清零端。當(dāng)此端接低電平，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(yīng)接高電平；
5腳：V c為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時，將該端串人一只0. 01μF電容接地，以防引入干擾；
6腳：高觸發(fā)端TH;
7腳：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；
8腳：外接電源VCC，雙極型時基電路VCC的范圍是4.5～16 V。
2.2繼電器模塊
繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是一種“自動開關(guān)”，在設(shè)計中起著轉(zhuǎn)換電路的作用。
3 555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)電路
用555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是負脈沖觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，其暫穩(wěn)態(tài)維持時間為T w = I n R C=1. 1RC，僅與電路本身的參數(shù)R、C有關(guān)。555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)電路和工作波形如圖2所示。
4 總體設(shè)計及仿真
平時由于觸摸片P端無感應(yīng)電壓，電容C1通過555第7腳放電完畢，第3腳輸出為低電平，繼電器KS釋放，電燈不亮，數(shù)字觸摸開關(guān)總體設(shè)計圖如圖3所示。
當(dāng)需要開燈時，用手觸碰一下金屬片P，人體感應(yīng)的雜波信號電壓由C2加至555的觸發(fā)端，使555的輸出由低變成高電平，繼電器KS吸合，電燈點亮。同時，555第7腳內(nèi)部截止，電源便通過R1給C1充電，這就是定時的開始。當(dāng)電容C1上電壓上升至電源電壓的2/3時，555第7腳導(dǎo)通使C1放電，使第3腳輸出由高電平變回到低電平，繼電器釋放，電燈熄滅，定時結(jié)束。
仿真結(jié)果表明在VC模擬壓力傳感器產(chǎn)生的信號后，555定時器產(chǎn)生高電平，繼電器閉合，燈泡開始發(fā)光，達到設(shè)定時間后，555輸出低電平，繼電器斷開，燈泡自動熄滅，仿真設(shè)計圖如圖4所示。
5結(jié)束語
本文通過基于555定時器的數(shù)字觸摸開關(guān)仿真設(shè)計展現(xiàn)了一種數(shù)字觸摸感應(yīng)延時開關(guān)的仿真方法，不僅較好地解決延時照明條件，使燈光在人走后能自動進行關(guān)閉，而且它體積小、發(fā)熱量低、壽命長、耗電量小、反應(yīng)速度快、易控制，極大地滿足了人們的日常生活需要，除此之外繼電器的使用也達到了安全斷電的要求。
