Использование микросхем в проектах позволит значительно сократить время разработки электронного устройства. Освоение микросхемы таймера, известного под названием 555, – хорошее начало, и если вы разберетесь, как ею управлять, то вам уже не будет так страшен мир микросхем.

Появился этот, на первый взгляд, очень скромный электронный компонент в начале 1970-х годов. После нескольких усовершенствований эта микросхема стала массовой благодаря простоте ее использования, широкому диапазону питающих напряжений (от 4,5 до 18 В), высокой точности и невысокой цене по сравнению с устройствами аналогичного назначения. С тех пор таймер почти не изменился и сохраняет свою внутреннюю схемотехнику почти в первоначальном виде.

Существуют разные модификации таймера 555, разработанные разными компаниями, но, как правило, все они имеют одинаковый набор выводов.

1. Ground – «земля», подключается к отрицательному полюсу источника питания.
2. Trigger – используется для запуска/остановки таймера. Для того чтобы таймер запустился (выдал одиночный импульс или череду импульсов), на этот контакт подается низкий уровень сигнала (сигнал с напряжением меньше 1/3 от напряжения питания Vcc). При подаче на этот вход высокого уровня напряжения (больше, чем 2/3 от Vcc) таймер остановится.
3. Output – выход. Именно на этом контакте формируются единичные или прямоугольные импульсы напряжения, которые формирует таймер.
4. Reset – сброс таймера. При подаче на этот вывод низкого уровня напряжения происходит остановка таймера и сброс выходного контакта в состояние низкого уровня напряжения независимо от того, в каком режиме работает таймер. Чтобы исключить возможность случайного сброса таймера, этот контакт подключают к высокому уровню напряжения (к «плюсу» источника питания).
5. Control voltage – контроль опорного напряжения. В зависимости от уровня напряжения, подаваемого на этот контакт, можно изменять длительность импульсов независимо от параметров подключаемых к таймеру внешних резисторов и конденсатора (RC цепочки). Если этот контакт не применяется, то для предотвращения помех рекомендуется его подключать через конденсатор небольшой емкости к контакту GND.
6. Threshold – при подаче на этот контакт импульса высокого уровня напряжения (больше, чем 2/3 от Vcc) таймер останавливается. При этом выход таймера (контакт №3) переходит в состояние с низким уровнем напряжения. Этот входной контакт участвует в подключении к внешней RC цепочке для управления режимами работы таймера.
7. Discharge – разряд. К этому контакту подключается линия конденсатора внешней RC цепочки. Через этот вход разряжается конденсатор, который задает длительность импульсов, выдаваемых таймером.
8. Vcc – питание. Таймер допускает напряжение питания в широких пределах от 4,5 до 18 вольт. Однако, при использовании напряжения выше 5 вольт, рекомендуется изучить документацию на используемый таймер, чтобы избежать его повреждения.

Таймер 555 может работать в 3 разных режимах:

1. Моностабильный режим – используется, как правило, для генерации задержек по времени.
2. Нестабильный режим – выдает колеблющийся импульсный сигнал.
3. Бистабильный режим – меняет свой сигнал в зависимости от значений, поступающих от двух устройств ввода данных.

В качестве примера, рассмотрим работу с таймером в нестабильном режиме. В этом случае, исходя из технической документации, цепь может быть устроена следующим образом:

Время, на протяжении которого будет присутствовать высокое напряжение на выходе таймера, можно определить с достаточной точностью из выражения:

А длительность паузы между импульсами можно вычислить по формуле:

В качестве примера создадим устройство, имитирующее мигание светодиода с периодом в 2 секунды. Для этого:

• Зайдите в свое рабочее пространство TinkerCad.
• Создайте новое электронное устройство.
• На рабочее поле добавьте резисторы, светодиод, источник питания, конденсаторы. С помощью проводников создайте замкнутую электрическую цепь. Для наблюдения за импульсами (длительность, пауза), генерируемых таймером, будем использовать  осциллограф.

Самостоятельно подберите (рассчитайте) параметры для конденсатора и резисторов!

После запуска симуляции мы сможем увидеть следующее:

• светодиод мигает с нужным нам периодом;
• на осциллографе визуально отображаются генерируемые прямоугольные импульсы.

Задания:

Задание 9. Наделите устройство, рассмотренное в этом занятии, возможностью регулировать период мигания светодиода.

Задание 10***. Создайте виртуальное устройство, позволяющее мигать двум светодиодам в асинхронном режиме с периодом 1 сек.

Предоставьте общий доступ к своим виртуальным устройствам и отправьте ссылки на решения с помощью формы.