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1、第五章第五章 电子控制系统的设计及应用电子控制系统的设计及应用知识网络架设知识网络架设 思维明晰思维明晰案例导引案例导引视视 频频 观看视频观看视频声光控路灯声光控路灯 第一节第一节 开环电子控制系统的设计和应用开环电子控制系统的设计和应用 问题探索：问题探索： 1目前声光控路灯的应用非常广泛，通过观看视频，你知道在电路中用目前声光控路灯的应用非常广泛，通过观看视频，你知道在电路中用到了哪些传感器件？在日常生活中，哪些地方看到过这样的路灯？到了哪些传感器件？在日常生活中，哪些地方看到过这样的路灯？ 2路灯除了声光控外，还有哪些控制方式？路灯除了声光控外，还有哪些控制方式？知识精要知识精要反馈反
2、馈触发电路触发电路计数器计数器电容器电容器C电阻器电阻器R顺序控制顺序控制定量或延时定量或延时 1开环电子控制系统的输出结果对系统的控制没有影响，也就开环电子控制系统的输出结果对系统的控制没有影响，也就是被控量的变化不会改变控制系统工作状态的变化，即没有是被控量的变化不会改变控制系统工作状态的变化，即没有_。 2不同的实用电路可以实现不同的功能，常见的实用电路很不同的实用电路可以实现不同的功能，常见的实用电路很多，如多谐振荡器、多，如多谐振荡器、_、存储器和、存储器和_等。等。 3多谐振荡器是能自动产生周期性脉冲的自激振荡器，常用来多谐振荡器是能自动产生周期性脉冲的自激振荡器，常用来作为脉冲信
3、号源，脉冲的周期由电路中的作为脉冲信号源，脉冲的周期由电路中的_和和_确定。确定。 4计数器是能统计时钟脉冲数的部件，在电子控制系统中可用计数器是能统计时钟脉冲数的部件，在电子控制系统中可用来实现来实现_、_等。等。 5存储器是由触发器或其它存储元件构成的存储阵列，用来存储器是由触发器或其它存储元件构成的存储阵列，用来存放存放_和和_。数据数据指令指令知识精要知识精要微处理器微处理器多谐振荡器多谐振荡器4个个4个个输入输入输出输出悬空悬空接地接地通过电容接地通过电容接地接电源接电源 6JN6201音乐集成电路的内部有音乐集成电路的内部有_和很多个和很多个_，共，共_输入端口和输入端口和_输出端
4、口。输出端口。 7对集成电路内部结构不清楚的情况下，通常可分析电路的对集成电路内部结构不清楚的情况下，通常可分析电路的_和和_关系推断其内部结构和功能，即黑箱方关系推断其内部结构和功能，即黑箱方法。法。 8安装集成电路时，要注意对未使用引脚的处理，常见的处安装集成电路时，要注意对未使用引脚的处理，常见的处理方法有理方法有_、_、_、_等。等。 【解析解析】家用电风扇无级调速器一般由电阻、电容、集成电家用电风扇无级调速器一般由电阻、电容、集成电路、晶闸管路、晶闸管(可控硅可控硅)等组成，比较常用的调速电路如右图所示。它等组成，比较常用的调速电路如右图所示。它的基本原理是：调节的基本原理是：调节R
5、p的大小改变晶闸管的导通角，从而改变风扇的大小改变晶闸管的导通角，从而改变风扇电机两端的电压实现调速。电机两端的电压实现调速。 【答案】【答案】 B例一：例一：采用无级调整的家用电风扇，调速控制属于采用无级调整的家用电风扇，调速控制属于() A机械控制机械控制 B电子控制电子控制 C液压控制液压控制 D气动控制气动控制案例导学案例导学例二例二:声、光控路灯属于开环电子控制系统，其原因是声、光控路灯属于开环电子控制系统，其原因是() A功能比较简单，开灯、关灯功能比较简单，开灯、关灯 B电路比较简单，所需的元器件不多电路比较简单，所需的元器件不多 C没有检测装置没有检测装置 D有检测装置，但不是
6、检测输出量有检测装置，但不是检测输出量案例导学案例导学 【解析】【解析】开环控制与闭环控制不是根据功能的复杂度和电路结构的复杂程度来开环控制与闭环控制不是根据功能的复杂度和电路结构的复杂程度来区分的，也不是根据有没有检测装置来区分的，而是根据有没有反馈来区分的。区分的，也不是根据有没有检测装置来区分的，而是根据有没有反馈来区分的。当检测装置检测输出量进行反馈就是闭环，如果检测输入量，就没有反馈，一定当检测装置检测输出量进行反馈就是闭环，如果检测输入量，就没有反馈，一定是开环。典型的声、光控电路如下图所示，电路中有两个检测元件是开环。典型的声、光控电路如下图所示，电路中有两个检测元件LDR和和M
7、C，分别检测周围光照亮度和声音强度，均为输入量。分别检测周围光照亮度和声音强度，均为输入量。 【答案答案】D 例三：例三：音乐集成电路音乐集成电路JN6201有有4个触发输入端，它们的触发方个触发输入端，它们的触发方 式是式是() A高电平触发高电平触发 B低电平触发低电平触发 C0电平触发电平触发 D有高电平触发也有低电平触发有高电平触发也有低电平触发案例导学案例导学 【解析】【解析】在不同的场合电路的触发方式有不同的说法，在数字在不同的场合电路的触发方式有不同的说法，在数字电路中，一般分为高电平触发和低电平触发，而没有电路中，一般分为高电平触发和低电平触发，而没有0电平触发的电平触发的说法
8、，说法，0电平有可能是低电平电平有可能是低电平(当电源为正电源时当电源为正电源时)也可能是高电平也可能是高电平(当电源为负电源时当电源为负电源时)，根据课本，根据课本90页的图例可知页的图例可知1、2、3、4脚均脚均为高电平触发。为高电平触发。 【答案答案】A案例导学案例导学例四：例四：下列控制系统，不属于开环电子控制系统的是下列控制系统，不属于开环电子控制系统的是() A红绿灯定时控制系统红绿灯定时控制系统 B宾馆、银行的自动门控制系统宾馆、银行的自动门控制系统 C音乐喷泉控制系统音乐喷泉控制系统 D家用电饭锅保温控制系统家用电饭锅保温控制系统 【解析】【解析】红绿灯定时控制系统是根据定时器
9、的设定时间输出红灯信号或绿灯红绿灯定时控制系统是根据定时器的设定时间输出红灯信号或绿灯信号，所以是开环控制；宾馆、银行的自动门控制系统是根据红外线的信号决定信号，所以是开环控制；宾馆、银行的自动门控制系统是根据红外线的信号决定门的开启或关闭，是开环控制；音乐喷泉控制系统是根据音乐的强度控制喷泉的门的开启或关闭，是开环控制；音乐喷泉控制系统是根据音乐的强度控制喷泉的高度，也是开环控制；家用电饭锅保温控制系统根据电饭锅的实际温度决定是否高度，也是开环控制；家用电饭锅保温控制系统根据电饭锅的实际温度决定是否开启保温加热电路，能将电饭锅的温度控制在开启保温加热电路，能将电饭锅的温度控制在6080之间，
10、与家用空调的控之间，与家用空调的控制原理类似，所以是闭环控制系统。制原理类似，所以是闭环控制系统。 【答案答案】D案例导学案例导学例五：如图所示为声、光控路灯原理示意图。当周围环境亮度较例五：如图所示为声、光控路灯原理示意图。当周围环境亮度较暗，又有一定强度的声音时，发光二极管暗，又有一定强度的声音时，发光二极管V就发光；当周围环境亮就发光；当周围环境亮度较亮时，不管声音强度多大，发光二极管度较亮时，不管声音强度多大，发光二极管V都不会发光。根据原都不会发光。根据原理分析和电路图回答下列问题：理分析和电路图回答下列问题： (1)电路中电路中R3为光敏电阻，当周围环境为光敏电阻，当周围环境亮度变
11、暗时，亮度变暗时，R3的阻值应该的阻值应该_(填填“增大增大”，“减小减小”或或“不变不变”)。 (2)当发光二极管当发光二极管V发光时，集成运算发光时，集成运算放大器放大器(CF741)3脚为脚为_(填填“高高电平电平”或或“低电平低电平”)。案例导学案例导学 (3)电路中电路中T1为逻辑门电路，根据功能原理分析可以判断为逻辑门电路，根据功能原理分析可以判断T1为为_(从下面的选项中选一个，填写序号从下面的选项中选一个，填写序号)。 与门与门或门或门与非门与非门或非门或非门 (4)白天周围环境较亮，当有一定声音时，发光二极管白天周围环境较亮，当有一定声音时，发光二极管V也会被也会被点亮，出现
12、这一故障最有可能损坏的元件是点亮，出现这一故障最有可能损坏的元件是_(从下面的从下面的选项中选一个，填写序号选项中选一个，填写序号)。 光敏电阻光敏电阻R3话筒话筒MC电容器电容器C1 (5)当周围环境只有特别暗时才有声控作用效果，为了改变起控当周围环境只有特别暗时才有声控作用效果，为了改变起控亮度应调节哪个元件比较合适亮度应调节哪个元件比较合适_(从下面的选项中选一从下面的选项中选一个，填写序号个，填写序号)。 电阻电阻R7电阻电阻R2电容器电容器C1案例导学案例导学 【解析】【解析】 (1)根据光敏电阻的特性可知，当周围环境亮度变暗时阻值增大。根据光敏电阻的特性可知，当周围环境亮度变暗时阻
13、值增大。(2)发光二极管发光时集成运算放大器发光二极管发光时集成运算放大器(CF741)6脚为高电平，根据集成运放的原脚为高电平，根据集成运放的原理，只有理，只有3脚的电位高于脚的电位高于2脚时才会输出高电平，所以脚时才会输出高电平，所以3脚为高电平。脚为高电平。(3)由上一小题可知，灯亮时，逻辑门的输出脚是高电平，光亮较暗又有声音时由上一小题可知，灯亮时，逻辑门的输出脚是高电平，光亮较暗又有声音时逻辑门的两输入端均为高电平，所以应该是与门。逻辑门的两输入端均为高电平，所以应该是与门。(4)光敏电阻光敏电阻R3损坏，逻辑门的一个输入端一直处于高电平，相当于夜晚。损坏，逻辑门的一个输入端一直处于
14、高电平，相当于夜晚。(5)电阻电阻R7的大小只与发光二极管发光的亮度有关，与起控点无关，电容器的大小只与发光二极管发光的亮度有关，与起控点无关，电容器C1只只与声控有关，与光控无关，电阻与声控有关，与光控无关，电阻R2的大小决定逻辑门光控输入端的电位的高的大小决定逻辑门光控输入端的电位的高低，决定光控的起控点，所以选低，决定光控的起控点，所以选。 【答案答案】 (1)增大增大(2)高电平高电平(3)(4)(5)基础能力训练基础能力训练 如如图图所所示示，是是小小明明同同学学用用555555集集成成块块制制作作的的光光控控自自动动照照明明电电路路。工工作作原原理理：当当外外界界光光照照较较亮亮时
15、时，RgRg阻阻值值很很小小，继继电电器器不不动动作作，常常开开触触点点断断开开，路路灯灯L L不不亮亮；当当外外界界光光照照较较暗暗时时，RgRg阻阻值值很很大大，继继电电器器动动作作，常常开开触触点点吸吸合合，路路灯灯L L亮亮。请请根根据据电路图和原理描述回答电路图和原理描述回答1 16 6题：题：1当外界光照变亮时当外界光照变亮时CB7555的的2、6脚电位变化是脚电位变化是() A升高升高 B降低降低 C不变不变 D有可能升高也有可能降低有可能升高也有可能降低基础能力训练基础能力训练 【答案答案】A 【解析解析】光敏电阻随光照的增强而减小，根据分压可知光敏电阻随光照的增强而减小，根据
16、分压可知2、6脚脚的电压升高。的电压升高。 基础能力训练基础能力训练2 2当外界光照较暗路灯正常发光时，当外界光照较暗路灯正常发光时，当外界光照较暗路灯正常发光时，当外界光照较暗路灯正常发光时，CB7555CB7555的的的的3 3脚电位脚电位脚电位脚电位 是是是是( () ) A A高电位高电位高电位高电位 B B低电位低电位低电位低电位 C C零电位零电位零电位零电位 D D中电位，约等于中电位，约等于中电位，约等于中电位，约等于0.5Vcc0.5Vcc 【答案答案】A 【解析解析】根据继电器的动作可以推断三极管根据继电器的动作可以推断三极管V2饱和，所以饱和，所以3脚脚一定为高电平，在开
17、关电路中，只有高电平低电平的说法，所以一定为高电平，在开关电路中，只有高电平低电平的说法，所以C、D选项一定错误。选项一定错误。基础能力训练基础能力训练 【答案答案】B 【解析解析】三极管作为开关使用一般不会处于放大状态，根据上三极管作为开关使用一般不会处于放大状态，根据上题可知题可知V2饱和，三极管击穿就损坏了，电路不可能正常工作。饱和，三极管击穿就损坏了，电路不可能正常工作。 3当外界光照较暗路灯正常发光时，三极管当外界光照较暗路灯正常发光时，三极管V2的工作状态的工作状态 是是() A截止截止 B饱和饱和 C放大放大 D击穿击穿基础能力训练基础能力训练4 4电路安装好后需要进行调试，以下
18、调试方法最不合理的电路安装好后需要进行调试，以下调试方法最不合理的电路安装好后需要进行调试，以下调试方法最不合理的电路安装好后需要进行调试，以下调试方法最不合理的 是是是是( () ) A A白天调试，将白天调试，将白天调试，将白天调试，将R Rg g用遮光罩遮住模拟黑暗环境用遮光罩遮住模拟黑暗环境用遮光罩遮住模拟黑暗环境用遮光罩遮住模拟黑暗环境 B B夜间调试，利用其他较亮的电灯照明模拟光亮环境夜间调试，利用其他较亮的电灯照明模拟光亮环境夜间调试，利用其他较亮的电灯照明模拟光亮环境夜间调试，利用其他较亮的电灯照明模拟光亮环境 C C白天夜间相结合，调整电路，使路灯白天不亮晚上亮白天夜间相结合
19、，调整电路，使路灯白天不亮晚上亮白天夜间相结合，调整电路，使路灯白天不亮晚上亮白天夜间相结合，调整电路，使路灯白天不亮晚上亮 D D不管白天调试还是夜间调试，用一个透明的玻璃罩不管白天调试还是夜间调试，用一个透明的玻璃罩不管白天调试还是夜间调试，用一个透明的玻璃罩不管白天调试还是夜间调试，用一个透明的玻璃罩 替代遮光罩替代遮光罩替代遮光罩替代遮光罩 【答案答案】D 【解析解析解析解析】透明的玻璃罩没有遮光作用，不能实现人为模拟改透明的玻璃罩没有遮光作用，不能实现人为模拟改变环境光照变化的情景。变环境光照变化的情景。基础能力训练基础能力训练 【答案答案】A 【解析解析】2、6脚的触发电平不变，环
20、境较暗时，脚的触发电平不变，环境较暗时，Rg阻值就更阻值就更大，所以选大，所以选A，改变，改变R的大小只改变三极管的饱和深度，与起控点无的大小只改变三极管的饱和深度，与起控点无关，改变关，改变Vcc也与起控点无。也与起控点无。5经过调试，路灯能根据环境亮度的变化自动开启或关闭，但是经过调试，路灯能根据环境亮度的变化自动开启或关闭，但是 细心的小明同学还是发现了一个问题，当环境的亮度不是很暗细心的小明同学还是发现了一个问题，当环境的亮度不是很暗 时路灯就亮了，比较费电，因此应当时路灯就亮了，比较费电，因此应当() A调整调整Rp，适当增大，适当增大 B调整调整Rp，适当减小，适当减小 C调整调整
21、R的阻值，适当增大的阻值，适当增大 D调整调整Vcc，适当降低，适当降低基础能力训练基础能力训练6 6使用了一段时间后发现，不管白天还是晚上路灯一直亮着，以使用了一段时间后发现，不管白天还是晚上路灯一直亮着，以使用了一段时间后发现，不管白天还是晚上路灯一直亮着，以使用了一段时间后发现，不管白天还是晚上路灯一直亮着，以 下不可能损坏的是下不可能损坏的是下不可能损坏的是下不可能损坏的是( () ) A A光敏电阻光敏电阻光敏电阻光敏电阻R Rg g损坏损坏损坏损坏 B BCB7555CB7555损坏损坏损坏损坏 C C三极管三极管三极管三极管V V2 2损坏损坏损坏损坏 D D继电器继电器继电器继
22、电器J J损坏损坏损坏损坏【答案答案】D【解析解析】路灯一直亮着，说明继电器能正常工作，所以没有损坏。路灯一直亮着，说明继电器能正常工作，所以没有损坏。 基础能力训练基础能力训练 小强同学利用JN6201集成电路制作的起床音乐闹铃，电路如下图所示，其原理是天亮了闹铃自动播放音乐，提醒起床。请回答711题：基础能力训练基础能力训练7当天亮闹铃时，三极管当天亮闹铃时，三极管V1、V2的工作状态分别是的工作状态分别是() AV1导通，导通，V2导通导通 BV1截止，截止，V2截止截止 CV1截止，截止，V2导通导通 DV1导通，导通，V2截止截止 【答案答案】C 【解析解析】闹铃时闹铃时V2一定导通
23、，一定导通，JN6201的触发方式是高电平触的触发方式是高电平触发，发，1脚高电平，所以脚高电平，所以V1截止。截止。基础能力训练基础能力训练8小强非常勤奋好学，但是小强发现每次闹铃响起时，天已大小强非常勤奋好学，但是小强发现每次闹铃响起时，天已大 亮，觉得太迟，为此应当亮，觉得太迟，为此应当() A调整调整Rp，适当调大，适当调大 B调整调整Rp，适当调小，适当调小 C调整调整Rc，更换一个较大阻值的电阻，更换一个较大阻值的电阻 D调整喇叭调整喇叭SP，更换一个功率大的喇叭，更换一个功率大的喇叭【答案答案】 A【解析解析】天不很亮时天不很亮时Rg较大，所以较大，所以Rp应增大。应增大。基础能
24、力训练基础能力训练9用了一段时间后，小强想换一种闹铃音乐，合理的做法用了一段时间后，小强想换一种闹铃音乐，合理的做法 是是() A将三极管将三极管V2的基极接到的基极接到JN6201的的9脚或脚或10脚，与脚，与14脚断脚断 开开 B将三极管将三极管V1的集电极接到的集电极接到JN6201的的2脚，与脚，与1脚断开脚断开 C更换三极管更换三极管V1或或V2的类型，改为的类型，改为PNP型型 D更换一个音质好一点的喇叭更换一个音质好一点的喇叭SP 【答案答案】 B 【解析解析】 根据根据JN6201触发引脚判断。触发引脚判断。基础能力训练基础能力训练10为给闹铃增加振动功能，至少需要有一个小电机
25、或继电器，为给闹铃增加振动功能，至少需要有一个小电机或继电器， 所需的驱动信号由所需的驱动信号由JN6201的的() A14脚输出脚输出 B11脚输出脚输出 C10脚输出脚输出 D9脚输出脚输出 【答案答案】 D基础能力训练基础能力训练11使用一段时间后，电路中的三极管使用一段时间后，电路中的三极管V1损坏了，由于没有同损坏了，由于没有同 型号的三极管替换，只有型号的三极管替换，只有PNP型管，能不能直接替换？如型管，能不能直接替换？如 能说明理由；如果不能，请重新设计能说明理由；如果不能，请重新设计V1相关的电路，画出相关的电路，画出 电路图电路图(只画出相关部分只画出相关部分)。【答案答案】 不能，电路参考如下：不能，电路参考如下：12.由于该控制电路根据环境亮度决定闹铃与否，存在闹铃不准时由于该控制电路根据环境亮度决定闹铃与否，存在闹铃不准时 问题，如阴雨天、冬天就闹得迟些，相反，就闹得早些。针问题，如阴雨天、冬天就闹得迟些，相反，就闹得早些。针 对这一问题提出你的一种改进思路或方法。对这一问题提出你的一种改进思路或方法。基础能力训练基础能力训练【答案答案】 采用定时闹铃，电路图合理即可。采用定时闹铃，电路图合理即可。
