本文以莫托洛拉的MC14541为例介绍其电路工作原理、使用方法及应用实例，供读者参考。对于其它同类型号的电路如RCA的CD4541，SGS的HCF4541及东芝的TC4541等与MC14541的结构和功能完全相同，可以互换使用。
这种CMOS可编程定时电路的特点是功能齐全，外围元件少，用较小数值的阻容元件可获得几天以上的延时，如果级连使用，甚至可以延时一年以上。
电路工作原理
MC14541的内部电路框图如图1所示，包括十六级二进制计数器、振荡器（振荡频率由外接阻容元件或时钟频率确定）、自动和手动复位电路、计数器级数设定电路和输出状态的逻辑控制电路等。当外接阻容元件R\(_{tc}\)、Ctc的数值确定后，即确定了振荡器的振荡频率f.f≈（1／2.3R\(_{tc}\)Ctc(如果是外加时钟，则f就等于时钟颇率）。这里时间常数是2\(^{n－1}\)，它由A、B的组合状态决定。当A＝1，B=1时，电路可以获得最大的延时常数:2n－1=2\(^{16－1}\)=32768，则总延迟时间t\(_{延时}\)≈216－1×2.3RtcC\(_{tc}\)，引脚5是自动复位端AR，当AR设定为低电平时，电路在通电时会自动复位，使各级计数器清零。引脚6是手动复位端MR，在电路工作期间，如MR出现上升沿脉冲时，各级计数器被清零。引脚10是“单定时／循环输出”方式选择端M，所谓单定时是指当延迟时间到，定时输出端Q的电平跳变后始终保持不变，直至下次复位信号的到来。循环输出方式是指Q端电平将按设定的时间做周期性跳变，对于大多数情况则取单定时方式。引脚9是输出端Q/Q-选择，在应用电路中，可以人为地根据负载要求的常开或常闭控制，来设定输出端Q的初始电平状态。它的管脚图见图2。
由内部电路可以看出，在两组八级计数器中间加入了“计数器级数设定电路”，它包括与非门G\(_{1}\)和受其控制的两个模拟开关SA、S\(_{B}\)及一个3选1开关数据选择器SC。当A=1，B=0时，与非门G\(_{1}\)输出为0，反相器G2输出为1，不满足S\(_{A}\)的i端与0端的接通条件（接通条件是H端为高电平且L端为低电平），第一组计数器的O1输出不能接通下一级计数器的输入端C\(_{2}\)。而KB具备接通条件，振荡器输出经S\(_{B}\)进入C2端。与此同时，A、B还选通控制着S\(_{C}\)，使其输出端d与O4接通，电路的延时t\(_{延时}\)≈2\(^{8－1}\)×2.3RtcC\(_{tc}\)。当A=1，B=1时，SB关断，S\(_{A}\)被连通，O1输出进入C\(_{2}\)，同时SC选择d与O\(_{4}\)连通，延时t延时≈216－1×2.3R\(_{tc}\)Ctc。同理可以分析A，B另外两种状态下的工作情况。G\(_{5}\)、C6构成R\(_{S}\)触发器，G7～G\(_{9}\)是普通门电路，其工作逻辑限于篇幅不再赘述。
对于电路振荡频率f≈1／2.3R\(_{tc}\)Ctc的适用条件为：1kHz≤f≤100kHz，且R\(_{S}\)≥10kΩ，RS≥2R\(_{tc}\)。电路的实际工作电压范围在8.5～18V之间（低于8.5V时不能确保电路自动复位），推荐的VDD=10V。
应用举例
为了充分说明并利用CMOS4541的编程功能，笔者设计了一种多功能定时器，具体电路如图3所示。电路定时从1秒到99小时分六档，具有负载通断状态的常开/常闭选择，单定时／循环工作方式选择，自动／手动复位，音响指示等多种功能。
电路中K\(_{1}\)～K3是时间调节开关，按时间单位可分为：秒／10秒／分／10分/小时／10小时档，每档又分为×1～9×9和×0.1～×0.9，可以构成1.0×9.9秒，10～99秒，……，10～99小时共六个时间档次。R\(_{1}\)～R9、和R'\(_{l}\)～R'9及C\(_{1}\)～C6是阻容定时网络（图中定时电阻数值有误，应加倍）。为了提高振荡频率的精度，减少短时间定时误差，设置一个开关K\(_{4}\)用以改变分频器的级数。IC2是CMOS四与非门，构成两个音频振荡器，G\(_{1}\)、G2组成频率为1Hz振荡器，G\(_{3}\)、G4组成频率为400Hz的振荡器，G\(_{2}\)的输出端控制400Hz振荡器的起振与否，压电陶瓷片SP做为发声元件。例如，当开关K6被设置为常闭状态，同时K\(_{7}\)闭合，此时IC1的输出Q为高电平，BG\(_{2}\)导通，发射极电位为高，通过隔离二极管D1使音频振荡器停振。当达到定时时间时，Q端跳为低电平，BG\(_{2}\)发射极电位为0，G1不受控，G\(_{1}\)、G2产生的1Hz信号控制400Hz振荡器，使压电陶瓷片发出每秒1次的400Hz间歇音响，提示定时时间已到。如果还需增加灯光指示，可以在BG\(_{1}\)集电极与正电源之间串入发光二极管和限流电阻。
印刷电路板图见图4。晶体管BG\(_{1}\)的输出可接继电器或触发可控硅。为提高频率稳定性，在阻容网络中。应选择误差小，温度稳定性好的金属膜电阻和涤纶电容，同时应采用稳压电源。电路的调整很简单，只需调整阻容网络中的RC数值。
如果需要几个月甚至更长时间的延时，可以用两级以上的级连电路构成。这时将前级的输出端接至后级14541的引脚3上，同时取消后级的R\(_{tc}\)、Ctc及R\(_{S}\)，读者可自行设计，将电路板作适当的改动，重新制作后无需调整即可使用。（周伟都）