第17课 555集成电路组成的多谐振荡器及JN6201音乐集成电路芯片-【精彩三年】2024-2025学年高中通用技术选择性必修1课程探究与巩固PPT课件（苏教版2019）

第五章│电子控制系统的设计及其应用 ——5　电子控制系统的设计及其应用，教材P99～108，P113～115 第17课　555集成电路组成的多谐振荡器及 JN6201音乐集成电路芯片 新课程目标 1．掌握JN6201音乐集成电路芯片的引脚及功能。　2.掌握555集成电路组成的多谐振荡器。 目录 CONTENTS 教材整体感悟 知本与探源 01 02 命题整体感知 尝试与研析 01 教材整体感悟 知本与探源 教材整体感悟 知本与探源 1．JN6201音乐集成电路芯片 JN6201音乐集成电路的内部有微处理器和很多个多谐振荡器，这些多谐振荡器具有不同的频率。通过一定的程序控制，JN6201音乐集成电路可以产生四首不同的乐曲。JN6201共有4个输入端口和4个输出端口，它们所对应的引脚如图所示。 教材整体感悟 知本与探源 2．使用数字集成电路的注意事项 数字集成电路因其功能及结构的特殊性，如果使用不当，极易损坏。因此，数字集成电路使用时应注意： (1)人体能感应出几十伏的交流电压，衣服的摩擦也会产生上千伏的静电，故尽量不要用手接触电路的引脚。 (2)焊接时宜使用20 W内热式电烙铁，有条件的学校建议使用可调恒温焊台，焊接时烙铁头与器件引脚接触时间不要过久。 教材整体感悟 知本与探源 (3)应将长期不使用的集成电路真空密封包装存放，防止引脚氧化，避免焊接后接触不良。 (4)引脚序号不能弄错。所有不使用的器件引脚不能悬空，应按器件手册建议处理。 (5)使用的仪器及工具应良好地接地，更换集成电路时应先切断电源。 教材整体感悟 知本与探源 本课核心点·重难点 1．由555集成电路组成的多谐振荡器 当开关S1闭合时，4、8脚为高电平，芯片正常工作 初始状态：3脚为低电平时，7、1脚连通，RP、C3短路，2、6脚为低电平，3脚出高电平；3脚为高电平时，7、1脚 断开，C3开始充电，2、6脚电位升高，当2、 6脚达到高电平时，3脚为低电平；再次循环， 3脚输出方波。 教材整体感悟 知本与探源 2．JN6201音乐集成电路芯片 (1)7脚接VCC，6脚接地。 (2)共有4个输入端，分别是引脚1、引脚2、引脚3、引脚4；共有4个输出端，分别是引脚9、引脚10、引脚11、引脚14；每次只有1个输入端可以输入，但可以4个输出端同时输出。每个输入端都对应一首不同歌曲。 (3)4个输出端的作用各有不同：引脚13、引脚14是音乐输出端，一般接扬声器；引脚10接发光二极管；引脚9接继电器。 (4)电平关系：当输入端输入高电平时(同一个时间，只能有一个位高)， 教材整体感悟 知本与探源 引脚10、引脚11、引脚14输出高电平，引脚9输出低电平；当输入端输入低电平时，引脚10、引脚11、引脚14输出低电平，引脚9输出高电平；其中引脚10的高电平实际上是脉冲信号，为了方便答题，简单认为是高电平即可。 02 命题整体感知 尝试与研析 命题整体感知 尝试与研析 例1 如图所示，这是利用JN6201 设计的视力保护提醒电路，JN6201 芯片有14个脚，其中1、2、3、4脚为输入端，6脚接地，7脚接电源正极，14脚为其中一个输出端，当3和4脚中有一个脚输入高电平信号时，14脚输出音频信号，该电路在检测到环境光线过亮或者过暗时，14脚输出音频信号，喇叭发出声音。下列关于该视力 保护提醒电路的说法中，不正确的是(　　) A．R2检测光线亮度的下限，R3检测光线亮 度的上限 B 命题整体感知 尝试与研析 B．调试时发现，环境光线很亮时报警器还未报警，应该将RP2调小 C．调试时发现，环境光线很暗时报警器还未报警，应该将RP1调小 D．合上开关，不管光线过亮还是过暗，喇叭都未发出声音，可能是三极管烧坏了 【解析】 当光线在合理范围内，则不报警，反推得到3脚和4脚都是输入低电平；当光线亮度下降后，4脚电位跳变为高电平，所以4脚是下限，3脚是上限；选项B，需要调上限，即报警的环境比原先设定的环境暗，则需要将RP2调大，选项错误。 命题整体感知 尝试与研析 例2 如图所示，这是由555集成电路构成的多谐振荡器，合上开关S，扬声器SP发声。下列关于该电路的说法中，不正确的是(　　) A．电容C1的充电时间大于放电时间 B．当电容C1充电时，3脚输出高电平 C．正常工作后，2、6脚电位在2 V～ 4 V之间变化 D．调大RP，电路振荡频率变大，扬声器音调变高 D 命题整体感知 尝试与研析 命题整体感知 尝试与研析 命题整体感知 尝试与研析 变式1 如图所示，这是小明设计的定时转向喷水控制电路。已知集成电路IC1每隔3小时输出1分钟的低电平信号，其余时间均输出高电平信号；三极管V1工作在开关状态；继电器J1吸合时喷头转向，继电器J2吸合时喷头喷水。555功能如表所示，比较器功能：V＋＞V－时输出高电平，V＋＜V－时输出低电平。下列分析中，正确的是(　　) 1脚 2脚 6脚 3脚 7脚 8脚 GND ＜ VCC 任意 高电平 断开 VCC ＞ VCC ＜ VCC 保持 保持 ＞ VCC ＞ VCC 低电平 接地 C 命题整体感知 尝试与研析 A．若喷头始终无法转向，应增大R5的阻值 B．调大RP阻值，单次喷水时间增长，单次转向时间缩短 C．若C1连焊，则电路功能变为每隔3小时持续喷水1分钟 D．正常转向喷水后，555的2、6脚电位在3 V～9 V之间变化 【解析】 工作原理分析：左虚线框区域为后面电路每3个小时提供1分钟的高电平，右虚线框区域为555芯片构成的无稳态电路(给它供电后会在3脚输出方波信号)。3脚输出高电平时，三极管V3导通，喷头喷水；3脚输出低电平时，三极管V2导通，喷头转向。选项A，增大R5的阻值，三极 命题整体感知 尝试与研析 管V2更靠近截止状态，喷头仍然无法转向，选项错误；选项B，单次喷水时长受到R4、RP和C1的共同影响，单次转向时长受到RP和C1的共同影响，所以调大RP阻值，单次喷水和单次转向的时间均增长，选项错误；选项C，C1连焊后，2脚和6脚实际电位为0 V，左虚线框后面电路在提供1分钟的高电平时间内，3脚输出高电平，三极管V3导通，喷头喷水，选项正确；选项D，若三极管V1导通时 Uec压降为0 V，则VA＝9 V，2、6脚电 位会在3 V～6 V之间变化，选项错误。 命题整体感知 尝试与研析 变式2 [2023·嘉兴一中检测]如图所示，这是电机定时控制电路，下列说法不正确的是(　　) A．合上开关S，电机在运转、停转之间循环 B．电机的运转时间由R1、RP1、C1的大小决定 C．V1、V2的作用是使C1的充放电通过不同的回路 D．若C1带电，合上开关S后电机不会立即转动 D 命题整体感知 尝试与研析 命题整体感知 尝试与研析 变式3 如图所示，这是555单稳态电路及555电路功能表，下列输出(Vout)波形与输入(Vin)波形关系中不合理的是(　　) D 命题整体感知 尝试与研析 A.　　　　　　B.　　　 　　C.　　　　　　　D. 命题整体感知 尝试与研析 出现的波形，选项正确；选项C就是在选项A的情景时出现的波形(短时间的高电位仍处于保持状态)，选项正确；选项D，在输入端为低电位的状态下，输出是不可能出现高电位的，选项错误。 命题整体感知 尝试与研析 |随|堂|检|测| 1．如图所示，这是利用JN6201集成电路制作的一款土壤湿度提醒器的电路图，该装置在土壤湿度低于设定的下限或高于设定的上限时，发出不同的警报声提醒浇水或停止浇水。调试时发现土壤干了提醒器仍未报警，下列调整中正确的是(　　) A．调小R1　　　　B．调大R1　　　　 C．调小R2　　　　D．调大R2 A 命题整体感知 尝试与研析 【解析】 中间湿度不报警，则1脚和4脚输入低电平；假设湿度继续上升，1脚变为高电平，1脚检测上限，4脚检测下限；题干“土壤干了提醒器仍未报警”，则湿度下限应比原来设定的湿度下限高，湿度增加，湿敏电阻阻值变小，需要调小R1，选项A正确。 命题整体感知 尝试与研析 2．如图所示，这是一款由多谐振荡器构成的防盗报警系统。555集成芯片的内部构成以及其功能表如图表所示。4脚对地用一根细铜丝连接，放置在认为盗贼可能经过之处。开关S合上，当细铜丝被触碰断开时扬声器报警。下列说法不正确的是(　　)   输入端电位 复位端 输出端电平 6脚 2脚 4脚 3脚 任意 任意 细铜丝未断 低电平 ＞ VCC ＞ VCC 细铜丝断开 低电平 ＜ VCC ＞ VCC 保持 ＜ VCC ＜ VCC 高电平 A 命题整体感知 尝试与研析 A．电路焊接完毕试用时发现报警电路始终不报警，可能是因为C1已被击穿或者C2已被击穿 B．电源接通，细铜丝未被触碰断开时2脚、6脚输入为低电平 C．报警时声音太尖锐，若想把报警声音调节平缓一些，可让RP滑片下移或增大C1 D．555芯片2脚、6脚输入的信号是模拟信号，3脚输出的信号是数字信号 命题整体感知 尝试与研析 【解析】 选项A，若C1被击穿，2、6出0，3出1，C2充电后隔断，有可能始终不报警；若C2被击穿，调谐电路被破坏，相对于3脚直接与SP相连，振荡电路正常，SP会报警，不可能一直不响，选项错误；选项B，细铜丝未被触碰断开，4脚接地，二极管T导通，7脚接地，则路线为2、6脚→RP→7脚→1脚，输入为低电平，选项正确；选项C，要把声音调节平缓一些，波长变长，应增大RP或者C1，选项正确；选项D，2、6脚接收的是电阻的变化，为模拟信号。3脚经过逻辑门之后，为数字信号，选项正确。 命题整体感知 尝试与研析 3．如图所示，这是小明设计的高温报警控制系统。当温度超过设定值时，扬声器BP发出铃声，同时发光二极管V2点亮，其中R1、R2、R3、R4的阻值相同，IC1、IC2均为NE555芯片。下列说法不正确的是(　　) 555功能表 C 命题整体感知 尝试与研析 A．RT为负温度系数热敏电阻 B．要想调低警报声的频率，可增大C1的容量 C．温度下降到设定值以下，扬声器BP停止报警，发光二极管V2熄灭 D．从功能表中可以看出当IC1的2、6脚为5 V时，3脚输出低电平 命题整体感知 尝试与研析 低电平，V2保持发光，选项错误；选项D，当IC1的2、6脚为5 V时，3脚输出低电平，选项正确。 命题整体感知 尝试与研析 4．[2023·天台中学检测]如图所示，这是土壤湿度报警电路，当湿度很低时，SP报警。已知RS1与RS2是同类型湿敏电阻，湿度大时，电阻小；湿度小时，电阻大。下列分析中，不正确的是(　　) A．SP发声，3脚输出为数字信号 B．J——1释放，SP能够继续发 声一段时间 C．V6短路，对C2充电和放电没有影响 D．低湿度时，SP发声，随着湿度继续降低，SP声音有变化 C 命题整体感知 尝试与研析 【解析】 选项A，555芯片3脚输出为数字信号，选项正确；选项B，J——1释放，电容C1放电，能继续为4脚提供一段时间高电平，SP能够继续发声一段时间，选项正确；选项C，V6短路，C2直接向7脚放电，放电时间变短，选项错误；选项D，低湿度时，SP发声，随着湿度继续降低，RS2的阻值继续增大，5脚点位升高，2、6脚比较的电位差值增大，充放电时间变长，声音频率降低，选项正确。 感谢聆听，再见！ 【解析】 此题是利用555实现的振荡电路，7脚是放电脚。分析电路振荡原理，需要先分析明确电容的充、放电回路。充电回路是：VCC→R→RP→C1→接地。充电起始时刻，C1上极板电位较小，即2、6脚低电平，3脚出高。随着充电过程进行，C1上极板(2、6脚)电位增加，当增加至VCC时，3脚出低，7脚也变低，电容开始放电。放电回路是：C1上极板→RP→7脚→接地(C1负极板)。放电时，C1上极板(2、6脚)电位下降，当下降至VCC时，3脚出高，7脚悬空，此时电容又开始充电，电路进入电容不断充放电的循环，从而3脚输出高低变化的振荡信号。选项A， 【解析】 电路分析可知，充电电路为R1、RP1、C1，放电电路为R2、RP2、C1。充电时3脚出高电平，放电时3脚出低电平，因此选项A、B和C正确；若C1带电，C1会通过7脚放电，或者当带电量过小时，2、6脚电位小于VCC时，合上开关电机可能会立即转运，故选项D错误。 2脚 6脚 3脚 7脚 ＜VCC 任意 高电平 断开 ＞VCC ＜VCC 保持 保持 ＞VCC ＞VCC 低电平 接地 【解析】 选项A对应的是当2脚输入低电位，电源通过R1向电容器C1充电电压还没有达到VCC(＝4 V)，输入端就跳变为低电位出现的波形，选项正确；选项B对应的是当2脚输入低电位，电源通过R1向电容器C1充电电压已经达到VCC(＝4 V)以上时，输入端就跳变为低电位 4脚 2脚 6脚 3脚 7脚 1 ＜VCC ＜VCC 1 断开 1 ＞VCC ＜VCC 保持 保持 1 ＞VCC ＞VCC 0 接地 0 无关 0 接地 【解析】 选项A，高温时报警，则IC1的4脚为高电平，所以RT为负温度系数热敏电阻，选项正确；选项B，要想调低警报声的频率，可增大C1的容量或者增大R2的电阻，选项正确；选项C，温度下降到设定值以下，扬声器BP停止报警，IC2的2、6脚电位为VCC，3脚保持为 $$