555時基電路在玩具控制中的應用

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、接收器、信號處理和執行機構等五部分。其基本原理是控制器發出控制命令信號，并通過傳輸介質被接收器接收，然后對接收的信號進行處理，最后控制被控對象，使電子玩具產生需要的動作。
本刊2009年第5期《555時基電路的研究與應用》介紹的555時基電路也稱555定時器，它是一種用途廣泛的數字和模擬集成電路，用它可以組成玩具電路中經常用到的施密特觸發器、單穩態觸發器、雙穩態觸發器和無穩態多諧振蕩器等電路。本文結合我們組織高職學生進行玩具設計以及在中學開展教具制作的實例，介紹555時基電路在玩具控制中的應用，相信對于讀者在玩具設計中應用電子技術有參考作用。

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，使之產生動作的一類玩具。該系統包括發聲器、聲電轉換電路、開關控制電路、執行機構和電源等。目前應用的聲電轉換電路有駐極體話筒、壓電陶瓷片、高阻抗耳塞和永磁揚聲器。壓電陶瓷片使用方便，價格低，但靈敏度不及駐極體話筒。電子玩具中應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，需要進行阻抗變換，比如接入變壓器。聲控技術可以是簡易聲控，接收任何聲音，可以是應用諧振原理的選頻聲控，接收一定頻率范圍的聲音，還有完成兩個以上動作的雙穩態聲控玩具，連續拍手聲的次數產生不同次數的觸發脈沖，最后利用控制電路控制兩個電動機產生左、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換，再經過一系列的處理，最后驅動執行機構完成控制。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、單穩態光控方式、間接光控方式。直放光控方式是將光照產生的脈沖信號用直流放大器放大，直接驅動執行機構；單穩態控制方式是利用光照射帶有光敏組件的單穩態電路，使得單穩態電路在暫態形成脈沖控制信號；間接光控方式是利用光的強弱實現控制的方式，隨著光的強度變化玩具動作發生變化。例如集成電路光控玩具車的硅光電池受光照時，獲得控制電機的信號，同時在光照的強度變化時，電機的驅動信號隨著變化，改變電機的轉向和轉速，使得小車沿不同的軌跡運動，這一設計兼有兩類控制方式。
其他控制包括磁控、無線控制、紅外控制、微波感應控制、超聲波控制及各種傳感器控制等。

2 555時基電路的原理
555定時器的基本結構分為五部分：第一部分為分壓電路，555定時器之所以稱為555定時器是因為其內部電路中含有3個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，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；第三部分為一個與非門組成的基本RS收發器，它用來對比較器的輸出信號進行判斷，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，它由一個集電極開路的三極管VT組成。如圖l所示。
對于8引腳的555定時器，它的8個引腳的作用分別為：引腳4(RD)是復位輸入端，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如何總能保持低電平，為了使555定時器處于正常工作狀態，通常引腳4處于高電位狀態。