555時(shí)基電路在玩具控制中的應(yīng)用

0 引言
控制類玩具在電子玩具中是最常見的一類。一件完整的控制類玩具包含控制器、傳輸介質(zhì)、接收器、信號處理和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等五部分。其基本原理是控制器發(fā)出控制命令信號，并通過傳輸介質(zhì)被接收器接收，然后對接收的信號進(jìn)行處理，最后控制被控對象，使電子玩具產(chǎn)生需要的動作。
本刊2009年第5期《555時(shí)基電路的研究與應(yīng)用》介紹的555時(shí)基電路也稱555定時(shí)器，它是一種用途廣泛的數(shù)字和模擬集成電路，用它可以組成玩具電路中經(jīng)常用到的施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器等電路。本文結(jié)合我們組織高職學(xué)生進(jìn)行玩具設(shè)計(jì)以及在中學(xué)開展教具制作的實(shí)例，介紹555時(shí)基電路在玩具控制中的應(yīng)用，相信對于讀者在玩具設(shè)計(jì)中應(yīng)用電子技術(shù)有參考作用。

1 控制類玩具簡介
控制類玩具是電子玩具中最常見的一類。控制類玩具的控制類型包括聲控、光控、磁控、無線控制等。
聲控玩具是利用聲音信號控制玩具本體，使之產(chǎn)生動作的一類玩具。該系統(tǒng)包括發(fā)聲器、聲電轉(zhuǎn)換電路、開關(guān)控制電路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電源等。目前應(yīng)用的聲電轉(zhuǎn)換電路有駐極體話筒、壓電陶瓷片、高阻抗耳塞和永磁揚(yáng)聲器。壓電陶瓷片使用方便，價(jià)格低，但靈敏度不及駐極體話筒。電子玩具中應(yīng)用得較多的高阻抗耳塞的阻值為1．5kΩ，可以直接與放大器相連。而生活中常見的8Ω低阻抗耳塞不能直接接入放大器，需要進(jìn)行阻抗變換，比如接入變壓器。聲控技術(shù)可以是簡易聲控，接收任何聲音，可以是應(yīng)用諧振原理的選頻聲控，接收一定頻率范圍的聲音，還有完成兩個(gè)以上動作的雙穩(wěn)態(tài)聲控玩具，連續(xù)拍手聲的次數(shù)產(chǎn)生不同次數(shù)的觸發(fā)脈沖，最后利用控制電路控制兩個(gè)電動機(jī)產(chǎn)生左、右、前、后動作。
光控電子玩具同樣有控制源和玩具本體。玩具本體通過光敏組件完成光電轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過一系列的處理，最后驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成控制。常用的光敏組件有光敏電阻、光電池、光敏二極管。光控玩具按照其工作方式大致可以分為三大類：直放光控方式、單穩(wěn)態(tài)光控方式、間接光控方式。直放光控方式是將光照產(chǎn)生的脈沖信號用直流放大器放大，直接驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)；單穩(wěn)態(tài)控制方式是利用光照射帶有光敏組件的單穩(wěn)態(tài)電路，使得單穩(wěn)態(tài)電路在暫態(tài)形成脈沖控制信號；間接光控方式是利用光的強(qiáng)弱實(shí)現(xiàn)控制的方式，隨著光的強(qiáng)度變化玩具動作發(fā)生變化。例如集成電路光控玩具車的硅光電池受光照時(shí)，獲得控制電機(jī)的信號，同時(shí)在光照的強(qiáng)度變化時(shí)，電機(jī)的驅(qū)動信號隨著變化，改變電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，使得小車沿不同的軌跡運(yùn)動，這一設(shè)計(jì)兼有兩類控制方式。
其他控制包括磁控、無線控制、紅外控制、微波感應(yīng)控制、超聲波控制及各種傳感器控制等。

2 555時(shí)基電路的原理
555定時(shí)器的基本結(jié)構(gòu)分為五部分：第一部分為分壓電路，555定時(shí)器之所以稱為555定時(shí)器是因?yàn)槠鋬?nèi)部電路中含有3個(gè)5kΩ等值電阻，它們主要用來平均分配電壓，確定比較器參考輸入點(diǎn)，其中比較器Al的同相輸入端的電位偏置于2／3Vcc，比較器A2的反相輸入端偏置于1／3Vcc第二部分是比較放大器Al和A2，它們作為信號輸入的比較器；第三部分為一個(gè)與非門組成的基本RS收發(fā)器，它用來對比較器的輸出信號進(jìn)行判斷，確定輸出；第四部分為輸出部分，由一級反向器組成；第五部分為放電開關(guān)，它由一個(gè)集電極開路的三極管VT組成。如圖l所示。
對于8引腳的555定時(shí)器，它的8個(gè)引腳的作用分別為：引腳4(RD)是復(fù)位輸入端，低電平輸入有效，只要輸入為低電平，引腳3(V0)輸出不管其他引腳輸入狀態(tài)如何總能保持低電平，為了使555定時(shí)器處于正常工作狀態(tài)，通常引腳4處于高電位狀態(tài)。