基于Proteus的555多谐振荡器仿真实训研究*

商　林

(武汉交通职业学院，湖北　武汉　430065)



基于Proteus的555多谐振荡器仿真实训研究*

商林

(武汉交通职业学院，湖北武汉430065)

555 定时器是用途比较广泛的芯片，特别是它的多谐振荡器功能，在很多简单时钟设计电路中发挥作用。文章结合教材中关于555定时器的重点和难点内容，针对实训教学环节中教学时间短、实训室条件不足等问题，结合高职学生动手能力的情况，使用Proteus仿真软件，设计了与教材内容相似的555多谐振荡器电路，解决高职学生在做实训时时间不够、实训室条件有限，不利于动手能力强的学生学习等问题，达到了利用仿真软件在课后巩固教学重点、落实教学难点的目的。

555定时器；多谐振荡；Proteus仿真

555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件，它的输入电源电压范围宽，可在 4.5-16V之间工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。555定时器具有成本低、可靠性高等特点，如果电路外接多个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路，所以经常被用作定时器，广泛应用于家用电器、脉冲丢失检测、仪器仪表、反弹跳开关、轻触开关、分频器、脉冲宽度调制、自动控制及电子测量等方面。

1　实训目的和效果

1.1实训基本原理和目的

1.2实训效果

设计的该实验电路与教材中本章节的理论内容几乎相同，都是对电容进行充放电的控制，输出波形的形状可以通过调节R1、R2的大小来控制。在实训过程中，技能高考光电子班级的大部分学生不到半小时就完成电路连接，可以用示波器看到输出的波形；普通高考地铁订单班的大部分学生一节课能完成电路，但实验成功能看到波形的学生不多。由于本次实验还要做些基础的555定时器原理的实验，所以两节课做实验的时间有些不足，而且没有理解555多谐振荡器的主要特征，改变R1、R2、C可以改变电路的波形，即根据实际的情况改变电路的频率、高低电平持续的时间。

图1　555多谐振荡器电路和波形

2　Proteus仿真555多谐振荡器

基于上述实验时间不够用、学生没有充分领会555多谐振荡器的特点、实训室条件有限等实训课中存在的问题，结合《数字电子技术》的期末实训，笔者利用Proteus软件设计了1HZ的方波发生器电路，可以方便地在软件中修改电阻和电容值，能在Proteus软件自带的模拟示波器上看到输出波形发生改变。用这种方法就弥补了在实训室做实训的不足，如果能把二者结合起来，让学生在实训室做比较简单的实验，了解实验的基本原理，积累做实验的经验，然后利用仿真做比较复杂的实验或者实训室不具备实验条件的实验，这样既能做出实验室不具备实验条件的实验，又能培养动手能力强学生的学习积性，拓展这部分学生的知识面，解决部分学生在课堂上、在学校对老师教的教学内容“吃不饱”的问题。

2.1Proteus仿真电路

本文使用的是Proteus 7.8 sp2仿真软件，电路如图2所示，2脚为触发输入端，6脚为阈值输入端，7脚为放电端，3脚为输出端。555定时器4脚和7脚间接了电阻R1=5KΩ，6脚和2脚直接连接，6脚和地间接了10μF的电解电容，7脚和6脚之间接了R3和一个可调电阻，3脚接示波器，测量输出的方波，6脚也接示波器，测量电容C1两端的交流电压，本电路的功能是产生1HZ的方波。这个电路的接法和教材上的555自激振荡器的原理非常相似，有助于学生理解555多谐振荡器的知识点。[3-4]

图2　555多谐振荡器仿真电路

2.2实训结果分析

图3　555多谐振荡器电路仿真波形

对于图3(c)，我们可以看到方波的高电平和低电平持续的时间不同，这是因为第二次仿真时修改了R1的值为100 KΩ，tw1=0.7(R1+R2)C，tw2=0.7R2C，导致tw1、tw2的值不相等了，

所以结果就不是一个高电平和低电平持续时间相等的方波，同时也看到电容两端电压的充放电波形，放电时间短，充电时间长，这可以联系到先行课程中的电容充放电时间常数，既学习了新知识，又复习了先行课程中较难的知识点。[5-6]

3　结语

本文利用Proteus仿真软件，设计了555多谐振荡器电路，通过仿真电路了解555多谐振荡器电路知识点的重点和难点，既有利于学生在课后有重点地巩固所学知识，也对学生将来做家用电器、仪器仪表、自动控制及电子测量等方面十分有益。

[1]曹莉凌. 基于555定时器的湿度检测电路的设计与Multisim仿真[J].电子设计工程，2015(12)：159-161.

[2]张云. 突出“三层次”能力培养的555定时器教学设计[J].高师理科学刊，2015(35)：94-98.

[3]张爱军. 555多谐振荡器实验电路的两个改进[J].青海大学学报，2013(31)：88-90.

[4]孙莎莎. 555定时器及应用[J]. 数字技术与应用，2013(8)：61-63.

[5]赵小杰. 基于RS触发器模型的555定时器教学探索[J].丽水学院学报，2015(37)：83-85.

[6]胡宴如.数字电子技术[M].北京：高等教育出版社，2014.

2015-11-26

湖北省教育科学“十二五”规划重点课题“高职院校电子大类专业学生创业能力培养模式与课程对接研究”(编号：2013A052)；武汉交通职业学院校级课题“基于中高职衔接的电子大类专业基础课实训内容对接研究”(编号：Y2015008)。

商林(1973-)，男，湖北黄冈人，武汉交通职业学院电子与信息工程学院讲师，主要从事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