立创开源 | 通过光耦PC817控制NE555产生方波脉冲

本文介绍了如何通过单片机控制NE555定时器产生占空比50%,5Vpp,1KHz的脉冲。作者分享了电路仿真图、代码以及实际PCB测试结果,并提到了元件值偏差对频率的影响。读者可以参考该设计调整电阻和电容来改变脉冲参数。

        众所周知,NE555是一款常被用于产生不同占空比、频率的计时IC,在前段时间,由于设计需要,要用单片机控制NE555使其可以定时输出占空比50%,5Vpp,1KHz的脉冲频率,因此在查阅大量资料及仿真后,设计了一款可以通过单片机IO口输出的高低,控制光耦芯片,从而实现NE555定时产生脉冲的功能。

        其电路仿真图及代码如下,仿真地址https://falstad.com/circuit/circuitjs.html ,仿真模型可通过文本导入,其代码如下(直接复制,然后点击>文件>从文本导入,然后粘贴确认即可运行):

$ 1 0.000005 10.20027730826997 50 5 50 5e-11
165 608 272 688 272 6 4.999999950000001
r 528 304 528 240 0 3900
r 528 304 528 368 0 62000
c 672 432 672 480 0 1e-8 3.2925782354109816 0.001
w 608 304 528 304 0
w 608 368 608 400 0
w 528 368 608 368 0
w 672 480 528 480 0
w 704 432 704 480 0
w 672 480 704 480 0
w 528 240 672 240 0
R 672 240 672 192 0 0 40 5 0 0 0.5
w 736 304 736 240 0
w 736 240 672 240 0
w 736 336 784 336 2
407 336 384 448 384 1
r 336 384 336 304 0 100
g 256 416 176 416 0 0
s 336 416 256 416 0 0 false
c 528 432 528 368 0 1e-8 -1.7235728163227613 0.001
w 528 432 528 480 0
w 528 240 368 240 0
w 432 384 464 384 0
w 464 384 464 480 0
w 464 480 528 480 0
g 432 416 432 480 0 0
w 368 240 336 240 0
w 336 240 336 304 0
o 14 8 0 176139 4.999999950000001 0.0001 0 2 14 3

        代码运行后,会出现仿真图如下:

         其中,开关处可模拟单片机IO口给的高低信号(HIGH或LOW),当开关断开时(即IO口给高电平时),NE555输出口为高电平;当开关闭合时(即IO口给低电平时),NE555输出口为占空比为50%,频率为1KHz的方波脉冲,如下(图片下半部分为示波器波形,可以查看其占空比及频率):

         大家可以更改电阻或电容值实现不同占空比、频率的方波输出。下图为开关闭合与断开时的OUT口示波器波形。

        使用立创EDA软件绘制电路原理图设计及PCB3D视图如下(下图是两个IO口控制两组NE555定时产生方波脉冲的图):

        现PCB已收到,经上电测试,当IO口给低电平时,其输出波形如下:

         可以看出,其波形显示良好,但其频率与仿真结果仍有偏差,主要是由于电阻值与电容值的偏差造成的,焊接10nF电容,用万用表测试其容值约为13nF,电阻约有1%的偏差,因此导致与仿真结果不符,大家在使用电路时,可稍加变化。

        如有疑问,可私信。希望本篇文章能帮到大家!

原理图及PCB开源工程链接如下:

通过PC817光耦控制NE555产生方波 - 嘉立创EDA开源硬件平台

        

### EDA中基于NE555的电子琴电路设计 在EDA中,可以使用NE555定时器芯片设计一个多谐振荡器电路,以实现电子琴的功能。NE555芯片通常用于生成方波信号,通过调整电阻和电容值,可以改变输出频率,从而产生不同的音调[^1]。 以下是基于NE555的电子琴电路设计方案: #### 1. NE555多谐振荡器的基本原理 NE555多谐振荡器的工作原理是通过外部电阻和电容的充放电过程来控制输出信号的频率。频率计算公式为: \[ f = \frac{1.44}{(R_1 + 2R_2)C} \] 其中 \( R_1 \) 和 \( R_2 \) 是外部电阻,\( C \) 是外部电容[^1]。 #### 2. EDA中的元件选择 在EDA中,用户可以选择NE555芯片作为核心元件,并搭配适当的电阻、电容和按键开关。每个按键对应一组特定的电阻值,用于生成不同的音调[^1]。 #### 3. 示例电路设计 以下是一个简单的NE555电子琴电路设计示例: ```plaintext +Vcc | |---[R1]---[NE555 Pin7]---[Pin6]---[C1]---GND | | | |---[Key1]---|---[Pin2] | | | | |---[Key2]---|---[Pin2] | | | | |---[Key3]---|---[Pin2] | | | | |---[Pin3]---[Speaker]---GND ``` - **R1**:固定电阻,决定基础频率。 - **C1**:电容,与电阻共同决定频率。 - **Key1, Key2, Key3**:按键开关,按下时改变电路中的电阻值。 - **Speaker**:扬声器,用于播放音调。 #### 4. 在EDA中实现 在EDA中,用户可以通过以下步骤完成电路设计: - 添加NE555芯片、电阻、电容、按键和扬声器。 - 根据上述电路图连接元件。 - 使用EDA的仿真功能验证电路是否正常工作。 #### 5. 注意事项 - 电阻和电容的选值需要根据所需的音调频率进行精确计算。 - 确保电源电压符合NE555芯片的工作范围(通常为4.5V至15V)[^1]。 ```python # Python代码示例:计算NE555多谐振荡器频率 def calculate_frequency(r1, r2, c): return 1.44 / ((r1 + 2 * r2) * c) # 示例参数 r1 = 1000 # 1kΩ r2 = 10000 # 10kΩ c = 1e-6 # 1μF frequency = calculate_frequency(r1, r2, c) print(f"Frequency: {frequency:.2f} Hz") ```
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