NE555光感应式灯光控制计数实验

此为基础小白文

              功能演示

电路原理

            原理图

根据NE555的6脚高电平触发，3脚输出低电平。2脚低电平触发，3脚输出高电平逻辑原理。通过光敏电阻的遇光低阻抗（短路），遇暗高阻抗特性（断路），赋予2pin和6pin连接点高低电平，并通过3脚输出高低电平，使各三极管饱和（导通）—截止（断开）实现灯光切换。3脚高电平触发亮灯的同时，给予Q2_NPN型三极管基积高电平，其瞬间饱和，集电极-发射极导通，触发开发板的计数接口，开发板开始计数。

本实验要从应用角度简单分析，某些原理不清楚的请恶补电路原理和模电知识。

说明

用到的元器件

1个5516光敏电阻；
1个NE555集成芯片；
1个25V_100UF电解电容；
1个10K电阻；
2个0.5K电阻；
2个5K电阻；
1个四位数码管；
1个arduino UNO开发板；
1个常开开关；
2个2v/20ma_LED灯；
2个BC547三极管；

主要元器件对电路作用说明

NE555集成芯片
NE555始于1971年，是十分经典的一款集成电路芯片，一直以体积小、重量轻、稳定可靠，计时精准（微秒到小时级）、操作电源范围大（占空比可调），输出端的供给电流能力强（灌入&提供最高200ma）著称。

           引脚分布

           结构框图

芯片内部结构由三个区，前级由5K电阻进行2/3VCC和1/3VCC处分压；中间由两个电压比较器构成，其中6pin>2/3VCC，A比较器输出R=0，<2/3VCC输出R=1，2pin>1/3VCC，B比较器输出S=1，<1/3VCC输出S=0；后极RS触发器根据两个比较器输出进行逻辑判断（如表）

R	S	3pin_OUT	-
0	1	0	复位
1	0	1	置1
1	1	保持
0	0	禁止

           NE555逻辑表

根据手册可以了解，其4pin（Reset）需要接高电平芯片才能工作，3pin输出只有四种状态：不工作、高电平、低电平和保持原状态，7pin放电脚连接一个NPN管，3pin输出高电平，NPN管导通，放电脚直连地脚，开始放电，以上是该芯片基本工作原理。

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光敏电阻

当光敏电阻处于光照下时，其亮电阻值标称5-10K，实际能低到1K以内相当于导通12V电源给予6号脚高电平。当处于无光照时，其暗电阻值标称0.5MΩ，实际能达到1MΩ以上，呈高阻抗相当于断路，此时12V电源无法给予6号脚高电平，2号脚处于低电平被触发。

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BC547三极管

数据手册

我们来看电路用到的参数：
实验电路负载电压12v，负载电流1.2w/12v=0.1a，其Vceo、Vcbo不小于12V，Ic不小于0.1a。本实验只用到三极管饱和-截止功能，其特征频率、放大倍数数据可以忽略。

BC547管脚

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数码管

数码管管脚

四位数码管型号：MSQC6412C_3749K。
具体使用可以看下我上一篇文章：https://blog.youkuaiyun.com/2301_78342510/article/details/131018652

电路接线分析

原理图

下面我们简单分析下线路接线和几个元器件如何选用：
根据手册我们知道NE555工作，需要将4pin_复位接高电平，也就是和8pin_供电脚一起接12v，2pin直连6pin并通过5516光敏电阻接12v，光敏电阻控制2pin和6pin电位，其呈高阻抗时低电平触发2pin，则3pin输出1时2v_led红和12v_led亮，呈低阻抗时高电平触发6pin，则3pin输出0时2v_led绿亮。
2pin连接10K下拉电阻到1pin，1pin要接地，下拉电阻钳位2pin低电平触发，其阻值一般在10-100K之间选用。
2v_led绿是3pin输出0时点亮，其限流电阻阻值计算R1=（12-2V）/0.025=0.4K，这里我们选0.5K
2v_led红是3pin输出1时点亮，R2和R1一样。
Q1、Q23pin输出1时工作，其基积电阻R3和R2计算：Ic=UC/RC=12/（12²/1.2）=100ma，ib=ic/Hfe（放大倍数最低110）=1ma，R2=（VCC-VBE）/IB=（10.5（3pin高电平测出10.5v）-0.7）/1=9.8K，我们选10K，R3=R2。
去耦电容并联在供电输入两端，提供滤波和储能作用，选择100uf大容量，滤除低频信号。

程序部分

一、全局变量定义
定义计算触发引脚key，将0接口赋予key ；//该引脚接低电平则触发一次
buttonState为读取key是否为0（低电平）；
beforeState判断key是否为1（高电平）；
value数码管段选变量，初始值为0；
button是中断引脚，低电平触发；
数码管段选采用数组形式，数字从0至9定义。

如果不了解数组的我上一篇文章有讲

arduino开发板引脚说明
实验的开发板用到的数字引脚2~13，其中2号引脚为中断引脚：

说明	引脚
中断触发	2、3
数字输入输出	2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13
串口通讯	0、1

int key = 0;//计数引脚定义
int buttonState;
int beforeState = 1;
int value = 0;
const byte button = 2;//中断接口
int table[10] [7] =
{
    //数字显示数组 从左到右a b c d e f g
  {
    0, 0, 0, 0, 0, 0, 1,  },//数字0
  {
    1, 0, 0, 1