（电路设计）LDR与555定时器组成的光线检测报警电路.docx

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1、光线检测器可以简单由LDR与方波生成器连接而成。而本项目中，我们的 方波生成器将以555定时器来实现非稳态多谐振荡器。该电路的主要基于LDR 的工作原理，在深入了解LDR电路之前，我们需要知道LDR的基础。以下图片 是几种不同的LDR。什么是LDR?LDR由半导体材料制成，并激活了它们的光敏特性。组成材料有很多种， 但最为流行的就是硫化镉(CdS)o这些LDR或者说是光敏电阻的工作原理基于 “光电导性”。该特性就是当LDR的表面有光线时，其电导率就会增加，换句话 说LDR的阻值就会减小。而这一电阻减小的特性基于其表面的半导体材料。以下即光线检测电路，555定时器被配置为自由运行状态(非稳态)，

2、这样 当光线强度低于某个特定值时会生成方波。所需元器件+5+IOV电源555定时器100k电阻22kQ电阻10k电阻IMQ的滑动变阻器(电位计)104 (IOOnF)电容2N3906三极管LDR扬声器(25 Q , 0.5W)电路图上图及光线检测报警器的电路图。稍微观察一下我们可以看出该电路与非稳 态多谐振荡器类似，这是因为该电路只改动了一处。那就是RESET引脚（引脚 4）o在普通的非稳态振荡器中，该引脚与+5V相连，但考虑到我们要在光线缺失 的情况下生成方波脉冲，我们不会将其直接与+5V相连。其RESET引脚上的电 阻网络提供了一个虚拟地，所以可以不断重置IC,方波输出也会在有光线的情 况

3、下停止。这里的三极管则用来驱动扬声器，因为直接由555定时器来驱动并不是一个 好主意。此处的扬声器也可以换成LED,从而创造一个根据光线产生反应的输 出。这样哪怕陷入黑暗后，我们也有一个备用光。这里的三极管并非需要强制使用PNP,可以替换为NPN,但引脚连接需要 做出相应的调整。工作原理在进一步解释前，电路首先要处于开启状态,且在有光条件下蜂鸣器不会响。 该状态可以调整IMQ的滑动变阻器来实现。然后我们来看电路中的分压网络， 一端为IMQ和IOokQ的电阻，一端为LDR, RESET引脚连接到两者之间。我 们可以调整滑动变阻器让其有足够的阻值，并在分压网络的上端造成全部电平的 压降（+5V）。

4、这就让分压器的中点成了虚拟地（RESET引脚）。考虑到555定时 器的RESET引脚为低电平触发，所以定时器会持续处于重置模式，也就不会产 生方波。从这我们可以得出，当有光线的情况下，555定时器为重置状态且没有 输出。当LDR陷入黑暗后，LDR的阻值会急剧增加，于是会改变分压网络的比例。 出现这种情况后，分压网络节点的电位会从OV升到2V （左右）。这段电平改变 会使555定时器脱离重置模式。一旦脱离重置模式后，定时器就会开始生成方波。方波导入PNP三极管后驱动扬声器，并生成报警信号。常见错误调整滑动变阻器后扬声器还在响原因和解决办法：1.LDR可能阻值过大，使 得RESET引脚上仍有不小电

5、位。改成将100k的电阻与IMQ的滑动变阻器串 联。2.查看RESET弓I脚（引脚4）是不是不小心与+5V的电源线相连了。哪怕在黑暗情况下也扬声器也没有响声原因和解决办法：LDR可能并没有 产生在RESET引脚上产生足够电位。将一个滑动变阻器与LDR相连，并调整滑 动变阻器到出现响声为止。三极管发热解决办法：在三极管的基极放一个IOOQ的电阻。555定时器的引脚图它的各个引脚功能如下：1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。2脚：低触发端TL,该脚电压小于1/3 VCC时有效。3脚：输出端OUT4脚：直接清零端RST。当此端接低电平时，则时基电路不工作，此时不论 TL、TH处于何电平，

6、时基电路输出为“0、该端正常工作时应接高电平。5脚：Co为控制电压端。若此脚外接电压，则可改变内部两个比较器的基 准电压，当该脚不用时，应将该脚串入一只0.01F （103）瓷片电容接地，以防 引入高频干扰。6脚：高触发端TH,该脚电压大于2/3 VeC时有效。7脚：放电端。该端与放电管T的集电极相连，用做定时器时电容的放电引Wo8脚：外接电源VCC,双极型时基电路VeC的范围是4.5-16V, CMOS型 时基电路VCC的范围为3-18V, 一般用5Vo555引脚引脚引脚1地接地2触发当此引色电压降至1/3 Vg （或由控制端决定 的阈值电压）时泊出端给出高电位3幅出箱出高电平或低电位4复位

7、当此引脚接高电平时定时器工作，当此引脚 接地时芯片复位，输出低电位5控制控制芯片的闽值电压.（当此管脚接空时欲 认两值电压为1/3 VcC与2/3 Vcc）6阖值当此引脚电压升至2/3 VCC （或由控制端决 定的阈值电压）时输出端给出低电位7放电内接OC门，用于给电容放电555定时器的工作原理是使用三个5k电阻将电源电压一分为三。两个比较 器将这些电压与输入电压进行比较，然后相应地设置或复位触发器。下图为555计时器的内部结构：在上图的顶部，在VeC和GND之间有三个5kQ晶体管。这些电阻器将VCC电压分成三部分。许多人认为这些电阻器是“555”名称的原因。但根据对发明人的采访，它 实际上是

8、随机选择的。在电阻器下方，有两个三角形。这些是比较器。如果标有+的比较器输入电 压高于标有-的输入电压，则输出为高；否则，输出为低。*555定时器内的比较器5k电阻器为每个比较器设置固定电压：三分之一的VCC电压进入比较器1 的正(+)输入，三分之二的VCC电压进入比较器2的负(-)输入。绿色框是一个SR触发器。它是一种简单的存储设备，具有两种状态：输出 高(翻转)和输出低(翻转)。FLIP-FLOP 52*555定时器内的SR触发器它有两个输入，设置(S)和复位(R)。S将输出(Q)设置为高电平，R将其重置 为低电平。Q总是与Q相反。比较器1检查触发引脚上的电压是否低于VCC的1/3o如果是，则设置触发 器，使输出引脚变为高电平。比较器2检查阈值引脚上的电压是否高于VCC的2/3o如果是，它将复位触 发器，使输出引脚变为低电平。触发器还控制一个晶体管，当输出为低电平时，该晶体管将放电引脚接地。*555定时器内的晶体管负责使输出(弓脚3)变高或变低的引脚是触发器(引脚2)和阈值(弓脚6)o触发引脚负责将输出设置为高电平。当触发引脚上的电压低于VCC的三分 之一时，比较器1输出高电平并将触发器设置为高电平，进而将输出引脚设置为 高电平。引脚6标记为阈值；当其电压超过VCe的三分之二时，它负责将输出 复位为低电平。