555时基电路在玩具控制中的应用

0 引言
控制类玩具在电子玩具中是最常见的一类。一件完整的控制类玩具包含控制器、传输介质、接收器、信号处理和执行机构等五部分。其基本原理是控制器发出控制命令信号，并通过传输介质被接收器接收，然后对接收的信号进行处理，最后控制被控对象，使电子玩具产生需要的动作。
本刊2009年第5期《555时基电路的研究与应用》介绍的555时基电路也称555定时器，它是一种用途广泛的数字和模拟集成电路，用它可以组成玩具电路中经常用到的施密特触发器、单稳态触发器、双稳态触发器和无稳态多谐振荡器等电路。本文结合我们组织高职学生进行玩具设计以及在中学开展教具制作的实例，介绍555时基电路在玩具控制中的应用，相信对于读者在玩具设计中应用电子技术有参考作用。

1 控制类玩具简介
控制类玩具是电子玩具中最常见的一类。控制类玩具的控制类型包括声控、光控、磁控、无线控制等。
声控玩具是利用声音信号控制玩具本体，使之产生动作的一类玩具。该系统包括发声器、声电转换电路、开关控制电路、执行机构和电源等。目前应用的声电转换电路有驻极体话筒、压电陶瓷片、高阻抗耳塞和永磁扬声器。压电陶瓷片使用方便，价格低，但灵敏度不及驻极体话筒。电子玩具中应用得较多的高阻抗耳塞的阻值为1．5kΩ，可以直接与放大器相连。而生活中常见的8Ω低阻抗耳塞不能直接接入放大器，需要进行阻抗变换，比如接入变压器。声控技术可以是简易声控，接收任何声音，可以是应用谐振原理的选频声控，接收一定频率范围的声音，还有完成两个以上动作的双稳态声控玩具，连续拍手声的次数产生不同次数的触发脉冲，最后利用控制电路控制两个电动机产生左、右、前、后动作。
光控电子玩具同样有控制源和玩具本体。玩具本体通过光敏组件完成光电转换，再经过一系列的处理，最后驱动执行机构完成控制。常用的光敏组件有光敏电阻、光电池、光敏二极管。光控玩具按照其工作方式大致可以分为三大类：直放光控方式、单稳态光控方式、间接光控方式。直放光控方式是将光照产生的脉冲信号用直流放大器放大，直接驱动执行机构；单稳态控制方式是利用光照射带有光敏组件的单稳态电路，使得单稳态电路在暂态形成脉冲控制信号；间接光控方式是利用光的强弱实现控制的方式，随着光的强度变化玩具动作发生变化。例如集成电路光控玩具车的硅光电池受光照时，获得控制电机的信号，同时在光照的强度变化时，电机的驱动信号随着变化，改变电机的转向和转速，使得小车沿不同的轨迹运动，这一设计兼有两类控制方式。
其他控制包括磁控、无线控制、红外控制、微波感应控制、超声波控制及各种传感器控制等。

2 555时基电路的原理
555定时器的基本结构分为五部分：第一部分为分压电路，555定时器之所以称为555定时器是因为其内部电路中含有3个5kΩ等值电阻，它们主要用来平均分配电压，确定比较器参考输入点，其中比较器Al的同相输入端的电位偏置于2／3Vcc，比较器A2的反相输入端偏置于1／3Vcc第二部分是比较放大器Al和A2，它们作为信号输入的比较器；第三部分为一个与非门组成的基本RS收发器，它用来对比较器的输出信号进行判断，确定输出；第四部分为输出部分，由一级反向器组成；第五部分为放电开关，它由一个集电极开路的三极管VT组成。如图l所示。
对于8引脚的555定时器，它的8个引脚的作用分别为：引脚4(RD)是复位输入端，低电平输入有效，只要输入为低电平，引脚3(V0)输出不管其他引脚输入状态如何总能保持低电平，为了使555定时器处于正常工作状态，通常引脚4处于高电位状态。