高效作业20 第20课 电子控制系统设计3——控制部分1(逻辑电路、触发器)-【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）

高效作业20[第20课　电子控制系统设计 3——控制部分1(逻辑电路、触发器)] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1．小明设计了如图1所示的温度报警部分电路。当温度在设定范围(20 ℃～30 ℃)内时，绿灯(LED2)亮，否则红灯(LED1)亮。其中RT是负温度系数热敏电阻，RP1、RP2分别设定下限与上限温度。C1、C2是电压比较器，V＋>V－时，输出高电平， V＋<V－时，输出低电平。请 完成以下任务。 [A级　新教材落实与巩固] (1)为实现电路功能，图1虚线框中电路分析正确的是______(在“A.可选用1个或非门；B.可选用2个或非门；C.可选用1个与非门；D.可选用1个或门”中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。 (2)小明对图1的电路进行了改进，设计了如图2所示的温度控制电路。室内有人时：温度低于下限，加热器H启动，关窗；温度高于上限，加热器H不启动，开窗；温度介于上下限之间，加热器H不启动，关窗。室内无人时：加热器H不启动，关窗。图中IC为微波雷达探测模块，当探测到有人时，IC输出高电平，否则输出低电平。流经电机M的电流方向从左向右时，电机正转，开窗；反之，电机反转，关窗。为实现上述功 A 能，请你用不超过四个2输入与非门设计图2虚线框中的电路。 【答案】 如图 (3)调试图2所示电路时发现，当窗户完全打开(或关闭)时，电机M不能停止转动。为解决这个问题，小明重新设计了电路的输出部分，增加了K1、K2两个限位开关。当窗户完全打开时，K1被按压而断开；当窗户完全关闭时，K2被按压而断开。下列关于K1、K2两个限位开关安装的位置的说法中，正确的是______(在“A.K1安装在A点，K2安装在B点；B.K1安装在B点，K2安装在A点；C.K1安装在C点，K2安装在D点；D.K1安装在D点，K2安装在C点”中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。 D (4)电路搭接完成后进行调试，小明发现有人且温度高于上 限值时，窗户不能正常打开，下列故障原因中不可能的是 ______(在“A.R2连焊；B.RT连焊；C.二极管V3接反；D.R5阻 值过大”中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。 B 【解析】 (1)根据要求列出真值表： 状态 A B F(红亮0，绿亮1) 低于下限 0 1 0 介于上下限之间 0 0 1 高于上限 1 0 0 (2)根据要求列出真值表： 状态 A B C(有人1，无人0) E(1开窗，0关窗) F(1加热，0不加热) 低于下限 0 1 1 0 1 介于上下 限之间 0 0 1 0 0 高于上限 1 0 1 1 0 — 任意 任意 0 0 0 (3)J1闭合，电流由左向右，故J1负责开窗，J2负责关窗。如果开关放在AB点，则断开后，开窗关窗回路都断开，电机无法再次启动，因此限位开关要放在CD点。K1为开窗后断开开关，要放在D点(J1开窗回路上)，K2为关窗后断开开关，要放在C点(J2关窗回路上)，选项D正确。 (4)R2连焊，相当于比较器比较电压为高电平，则A＝0，B＝1为低于下限状态，窗户关闭，故是可能的；RT连焊，相当于温度高的状态，窗户 应打开，故不可能；二极管V3接反，相当于J1被断路，不会开窗，故是可能的；R5阻值过大，V1截止，相当于J1断开，不会开窗，故是可能的。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2．如图所示，这是小明设计的寝室电扇和空调电源自动控制系统。J1线圈得电，电扇电源接通，J2线圈得电，空调电源接通。热敏电阻RT检测室外温度，当室外温度在设定下限温度以下时，电扇和空调电源都不接通；当室外温度在设定的上限温度和下限温度之间时，电扇电源接通；当室外温度在设定的上限温度以上时，电扇和空调电源都接通。比较器的功能：当V＋>V－时输出高电平， 当V＋<V－时输出低电平。请完成 以下任务。 (1)热敏电阻应该选用______(在“A.正温度系数热敏电阻；B.负温度系数热敏电阻”中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。 (2)调节RP3，可将______(在“A.设定上限温度和下限温度都改变，且上限温度和下限温度的差值不变；B.设定上限温度和下限温度都改变，且上限温度和下限温度的差值变大；C.设定上限温度和下限温度都改变，且上限温度和下限温度的差值变小；D.设定上限温度改变”中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。 B A (3)根据控制要求，请你完成虚线框1中的电路连线。 【答案】 如图 (4)为了节约用电，小明在寝室的门口装了进出人数计数器，L2、L1、L0是计数器的3位二进制输出，用二进制表示寝室内的人数(如图)，只有寝室内的人数超过4人(不包括4人)且温度达到上限温度时，空调电源接通。请根据控制要求分别在虚线框2和虚线框3中补画一个门电路。 L2 L1 L0 表示人数 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 2 0 1 1 3 1 0 0 4 1 0 1 5 1 1 0 6 1 1 1 7 【解析】 (1)当温度高于下限的时候，J1控制的是电风扇工作，热敏电阻RT控制的是比较器B的正向电压，控制比较器A的负向电压，风扇工作需要正向电压大于负向电压，所以比较器B出高电平，在温度高于下限时，RT的阻值应该变小才能保证比较器B出高电平，温度高时RT的阻值小，所以RT为负温度系数热敏电阻。 (2)当RP3阻值改变的时候，比较器A的负向电压和比较器B的正向电压都受到影响，而比较器的另外一端的电压没有发生改变，所以上下限的温度值都发生变化，但是比较器A、B输出电平的临界点没有发生改变，所以温度上下限的差值不变。 L1 L0 C E Y2 D 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 (3)由题可知，B点出高电平控制风扇工作，所以B点应该接到Y1线，A点应该接到Y2线。 (4)如图，设与非门的另一个输入端为C点，由题意可知4人以上才能开空调，所以D点的输出端为低电平，4人以上L2的输入永远是1，Y2的输入始终是0，列出以下真值表： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3．2023·绍兴一中检测如图1所示，这是小明为蔬菜大棚模型设计的控制电路(暂不考虑电机如何自动停止)，大棚内湿度超过设定上限值时，电机正转打开遮阳棚，V1亮，让蔬菜有充足的阳光；当湿度低于设定下限值时，电机反转关闭遮阳棚，V2亮。比较器的功能：当V＋>V－时输出高电平，当V＋<V－时输出低电平。请完成以下任务。 (1)打开遮阳棚时，A点的电平为______ (在“A.高电平；B.低电平；C.不能确定” 中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。 B (2)将RP1的滑动触点向下移，能够使大棚的环境湿度_____(在“A.上限不变，下限变低；B.上限不变，下限变高；C.上限变低，下限不变；D.上限变高，下限不变”中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。 (3)小明用安装在大棚外的光敏和热敏传感器(温度越高，阻值越小)来检测有没有阳光。当光线强、温度高时，d输出高电平，打开遮阳棚，使阳光照射进来，否则电机反转，关闭遮阳棚。 请在图2虚线框中用两个与非门完成电路连线， 实现原有的控制功能(图2中的“d”与图1中的“d”为同一点)。 C (4)小明准备用继电器来控制电机正反转，要求V1发光时，电机正转(电流由＋到－)；V2发光时，电机反转(电流由－到＋)。请在图3虚线框2中完成电路连线，实现原有的控制功能，并在虚线框2横线处标注转换触点的符号名称。 【答案】 如图 【解析】 (1)打开遮阳棚时，大棚内湿度超过上限，湿度大，RS阻值小，上面的比较器U－变大，则A点出低电平。 (2)将RP1的滑动触点下移，上面的比较器U＋变小，为使输入输出变化逻辑一致，上面的比较器U－变小，那么RS阻值变大，说明状态转变时的湿度变小。又因为电路中与非门触发器低电平是触发信号，A点低电平的时候湿度大，因此上面的比较器负责上限。RP1触点下移不改变下面比较器的U－，因此下限不变。故RP1触点下移上限变低，下限不变。 (3)如下图所示，命名四个接点，RT为负温度系数热敏电阻，光线强温度 (4)V1发光时，J1吸合，J2断开，要使电机正转，电流由下而上，若左侧接高电平，右侧接地时，那么上端转换触点吸合，下端转换触点不吸合，因此上端是J1，下端是J2。若右侧接高电平，左侧接地时，那么电机正转时下端触点吸合，上端触点不吸合，此时下端是J1，上端是J2。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 4．如图所示，这是停电报警器控制电路。电路中LM393为电压比较器，VZ为稳压二极管，工作在反向击穿状态，4N33为光耦合器(以光为媒介传输电信号的器件)。当供电正常时，稳压二极管两端的电压为3.6 V，电流流入光耦合器中的发光二极管，N端输出低电平；当停电时，光耦合器N端输出高电平，报警器发出声光报警信号。请完成以下任务。 (1)电路供电正常时，起整流(交流电变成直流电)作用的二极管是______(在“A.VD；B.V1；C.VZ”中选择合适的选项，将序号填入“______”处)。 (2)电路中H为蜂鸣器，制作时应选用______(在“A.无源蜂鸣器；B.有源蜂鸣器”中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。 (3)小马同学改进了电路，要求报警器 在停电后报警，来电后保持报警，并 具有复位功能。请你将一个RS触发器 A B 的逻辑符号画在虚线框1中(SB为复合按钮，接下后，按钮常闭触点断开，常开触点闭合，触发器复位)。 【答案】 如图 (4)在以上改进电路的基础上，要使白天停电时H发出声音报警，晚上停电时V2发出灯光报警，请用四个2输入或非门在虚线框2中画出其逻辑电路。 【答案】 如图 【解析】 (1)当电压正常时，220 V交流经过VD进行半波整流，经过稳压二极管和电容，使得光耦合器两端的电压稳定在3.6 V左右，N端输出低电平。停电时，N端输出高电平。所以起整流作用的是VD，选项A正确。 (2)当N端输出低电平时，A端输出低电平，H蜂鸣器不报警。停电时，N端输出高电平，经过运算放大器，A端输出高电平，三极管V3导通，蜂鸣器H报警，前端信号是数字信号，不是波形信号，所以应选用有源蜂鸣器。 (3)报警器在停电后开始报警，来电后继续保持报警。停电时，N端输出 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 5．如图1所示，这是李雷设计的果蔬冷藏保鲜温度控制电路，可将仓库室内温度控制在0 ℃～5 ℃之间。当温度高于5 ℃时，制冷机开始工作；当温度低于0 ℃时，制冷机停止工作。温度传感器由水银温度计、光电发光管及光电接收管组成(如图2所示)。当温度升高时，水银柱上升遮挡光线，使光电三极管截止(VT1、VT3为光电三极管)。请完成以下任务。 (1)当温度从5 ℃下降到0 ℃的过程中，A点电位为______(在“A.高电平；B.低电平；C.无法确定”中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。 (2)李雷想将仓库的温度调节成0 ℃～6 ℃，下列措施合理的是______(在“A.调大R1；B.调小R4；C.将VT1从5 ℃刻度线移动到6 ℃刻度线位置；D.将温度计下移使6 ℃刻度线对准VT1”中选择合适的选项， 将序号填入“________”处)。 (3)测试时，李雷发现制冷机一直处于工作状态，下列原因分析不可能的是______、______(在“A.三极管VT2被击穿；B.温度传感器的水银温度计 B C B C 损坏，一直处于0 ℃刻度线位置；C.二极管VD1被击穿；D.光电三极管VT3因长期使用导致烧毁”中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。 (4)李雷对电路做了部分调整如图3所示，打算用门电路实现原有电路功能，请你帮助李雷在虚线框中用不超过四个2输入或非门完成电路设计。 【答案】 如图 【解析】 (1)当温度从5 ℃开始下降，A点未被挡住，VT1导通，A为低电位。 (2)VT1、VT3为光电三极管，感受光照后的通断实现电位的变化，温度设定值是通过水银柱遮挡的光线调节的，故调节电阻没用，调节刻度线位置可行。 (3)选项A，VT2被击穿，J1一直吸合，制冷机一直工作；选项B，一直处于0 ℃刻度线，则光线一直不会被遮挡，制冷机一直不加热；选项C ，二极管VD2被击穿，则J1被短路，J1一直无法吸合，制冷机一直不工作； 选项D ，VT3被烧毁，则有可能当J1——2闭合后，无法解锁，从而导致制冷机一直处于工作状态。故选B、C。 (4)要实现区间控制则需要接入触发器，给定逻辑门为或非门，保持状态需要输入信号为00，故非门接B 点，上限启动，根据对角状态，F与A对角。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 6．小明同学去工厂参观，参观过程中发现用于装卸货物的物料车没有明显的运货和返回的提示，于是他结合自己学习的电子控制技术知识，设计了如图2所示的物料车运输指示电路，其中VT1、VT2工作在开关状态。物料车在斜坡上往复运送物料，当车尾部的磁铁到达最低处时，绿色指示灯点亮；当车头部的磁铁到达最高处时，红色指示灯点亮，如图1所示。请完成以下任务。 (1)分析电路图2可知，干簧管S1应放置于斜 坡的______(在“A.最高处；B.最低处；C.任意位置”中选择合适的选项， A 将序号填入“________”处)。 (2)物料车运输指示电路正常工作过程中，下列现象描述正确的是______(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。 A．物料车从最低点开始向上运动的过程中，绿灯一直亮，直到到达最高点，绿灯灭 B．物料车运动至最高点的瞬间红灯亮，再向下运动的过程中，红灯一直不亮 C．在物料车向上和向下运动的过程中，除最高点和最低点外，两盏灯 A 都不亮 D．物料车向上运动时，绿灯快速闪烁，向下运动时，红灯快速闪烁 (3)小明同学发现图2电路在应用中存在一定局限性，拓展空间较小，于是想利用集成门电路来实现物料车的运输指示。为实现图2电路的指示功能，应选择______(在“A.两个与非门构成的基本触发器；B.两个或非门构成的基本触发器”中选择合适的选项， 将序号填入“________”处)，并运用选 择的触发器在图3中完成连线。 A 【答案】 参考答案1： 参考答案2： (4)小明同学想在图3的基础上增加物料车的自动卸货功能，用安装在车内的发光二极管V1和光敏电阻RG检测货物是否卸下(载货未完成前RG一直被遮挡)。如图4所示，当物料车满载到达最高点时，干簧管S接通，直流电机M正转(电流从左向右)使车厢翻转开始卸货，卸货完毕后直流电机M反转(电流从右向左)使车厢还原；物料车未到达最高点时，电机不工作。IC为电压比较器，V＋>V－时输 出高电平，V＋<V－时输出低电平。请 在图4虚线框中用不超过四个2输入或非门设计电路。 【答案】 参考答案1： 参考答案2： 【解析】 (1)初始状态当S1和S2均断开时，电流流经VD1、R1、R2、VT2发射极后接地，VT2导通，同样VT1也是导通的，因此VD1和VD2均亮。当S1闭合S2断开时，由于VT1基极接地，则VT1截止，VD1绿灯灭；VT2基极有电流，VD2依旧亮，此时S1再断开，由于VT2处于开关状态，因此Uc为低电位，则VT1保持截止状态；同样，当S1断开S2闭合时，VT2基极接地，则VD2红灯灭，VT1基极有电流，VD1绿灯亮，S2断开后，VT2保持截止状态，红灯继续灭。综上所述，S1控制红灯亮，故应装在最高处。 (2)绿灯在最低处，S2在最低处，当S2闭合时，VT2截止，VT1导通，绿灯 亮，S2断开后，保持绿灯亮的状态，直到到达顶点，S1闭合，红灯亮，绿灯灭，故选A。 (3)到达指定位置时，干簧管闭合，触发信号为低电平，因此选择与非门触发器，S1控制VD2红灯，根据触发信号对角相等，进行连线，两种情况均可。 (4)当物料车到达最高点时，S接通，B输出低电平；卸货未完成时，RG大，A出低电平；此时电机正转，J1吸合，J2释放；卸货完成后，RG小，A输出高电平，电机反转，J1释放，J2吸合。当物料车离开最高点时，S 断开，电机不转，J1和J2都释放。 A B X Y 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 7．2023·衢州一中检测如图1所示，这是充电专用车位防占用系统，功能如下：车位上停有车辆时，5分钟内未开始充电，则平台上升，腾空车位；只有完成扫码缴费且下方无车辆时，可升降平台才能降下。平台升降子系统的部分电路如图2所示，车位上有 车时车辆检测传感器输出高电平，无车时 输出低电平，控制模块功能如下表所示。 平台上升、下降到极限位置，分别触碰开 [B级　素养形成与评价] 关S1、S2，开关断开，电机停止运转。请完成以下任务。 1脚(定时) 2脚(充电) 3脚(扫码) 车辆停入车位时，输出5分钟高电平 有车充电时，输出高电平 完成扫码缴费时，输出高电平 其他时段输出低电平 无车充电时，输出低电平 平台下降到底或扫码缴费未完成时，输出低电平 (1)请用二极管和电阻补全虚线框1中的电路，实现平台上升功能，要求电路简单。 (2)请用二极管、电阻以及不超过两个2输入与非门补全虚线框2中的电路，实现平台下降功能，要求电路简单。 【答案】 (1)如图　(2)如图 (3)使用一段时间后，出现“车辆停入车位，始终不充电，但平台不会上升”的故障，依次进行以下检测，下列故障分析合理的是______(A.断开a点，接通b、c两点，指示灯V2不发光，则a点左侧电路肯定正常；B.短接S1，V2发光，则S1损坏；C.V2发光，平台仍不上升，触摸电机无振动感，则电机损坏)。 (4)现准备用干簧管1、2依次实现S1、S2的限位功 能，平台上升、下降到极限位置，磁铁靠近，干 簧管1、2分别导通，电机停止。请选择合适端子连线，补全虚线框3中的电路。 B 【解析】 各点标记如图： (4)V1的干簧管1接VCC，当平台上升到极限位置，干簧管1导通，V1截止，电机停止；V5的干簧管2接地，当平台下降到极限位置，干簧管2导通，V5截止，电机停止。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 8．南方梅雨季节气候潮湿，衣服很难晾干。如图1所示 为小明家的衣服烘干器，由于开启后一直吹热风导致耗 电量极大，于是小明准备改良该烘干器。图2是小明为 烘干器设计的优化电路，工作过程为：接通电源，在仓 内潮湿环境下，温度低于下限温度时，仅电热丝加热；温度介于上下限温度之间时，风机吹热风；温度达到上限后，电热丝断开，风机吹风；直到衣物干燥，风机停止工作，取出衣物。已知RT为负温度系数热敏电 阻，工作过程如下表所示，请完成以下任务。 环境 温度 电热丝 风机 潮湿 T<20 ℃ 加热 停止 潮湿 20 ℃<T<40 ℃ 加热 吹风 潮湿 T>40 ℃ 停止 吹风 干燥 — 停止 停止 (1)小明设计的优化电路属于______(在“A.开环电子控制；B.闭环电子控制”中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。 (2)根据功能要求补全虚线框1中的电路(使用不超过四个或非门实现)。 B 【答案】 如图 (3)下列关于该电路的说法中，正确的是______(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。 A．湿敏电阻应靠近风机放置 B．RP1触点上移，下限温度变高 C．只有干燥后，风机才会停止吹风 D．RP1与RP2的调节不会相互干扰 D (4)考虑工作效率，小明在两条拉链的上端分别装上干簧管和磁体，只有烘干器拉合拉链，电路才能工作，否则电热丝与风机都不会被触发。请根据功能要求补全虚线框2中的电路。 【解析】 (1)烘干器电路有由热敏电阻构成的反馈回路，属于闭环电子控制。 (3)湿敏电阻应当靠近衣物；RP1触点上移，下限温度变低；温度低于下限时，风机也会停止工作，选项A、B、C错误，选项D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 9．如图所示，这是小明设计的宠物窝温度控制系统。RT为负温度系数热敏电阻，用发光二极管和光敏电阻来检测宠物是否在窝里。当宠物在窝里且窝内温度高于30 ℃时，风扇开始工作；当温度低于20 ℃时，风扇停止工作；宠物不在窝里时，不管温度如何，风扇都不工作。已知IC1控制上限，IC2控制下限，请根据描述完成以下任务。 (1)现要将风扇停止工作温度调整为 25 ℃，则应______(在“A.调大R5； B.调大R6；C.调大R7；D.调大R8”中选择合适的选项，将序号填入。 D “________”处) (2)请你用一块四2输入或非门芯片补全图虚线框中的电路， 要求电路简单。 【答案】 如图 (3)小明在调试的过程中发现，风扇一直工作，下列原因中不可能的是______(在“A.R9虚焊；B.V3被击穿；C.V4接反”中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。 (4)按照电路，完成继电器与三极管、风扇的连线。 B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 10．2023·丽水中学检测如图1所示是小明设计的电池充电电路。当电池E的电压低于设定的起充电压时开始充电，达到设定的满电电压(9 V)时停止充电。两个发光二极管V1、V2指示充电状态，部分元器件参数：R1、R2为标称阻值820 Ω的碳膜电阻，RP1、RP2为标称阻值51 kΩ的电位器，IC1为555芯片，功能如表所示。请完成以下任务。 555功能表(5脚电位为Vct) (1)根据电路原理分析，充电与满电的状态指示灯分别是______(在“A.V1指示充电，V2指示满电；B.V2指示充电，V1指示满电”中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；电路正常工作时，V6处于______(在“A.放大；B.饱和；C.截止；D.无法确定”中选择合适的选项，将序号填入“________”处)状态。 (2)小明搭建了电路并通电调试，关于充电电压控制的上下限，他应该______(在“A.先调下限，再调上限；B.先调上限，再调下限；C.都可以”中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。 A A B (3)调试过程中，小明发现无法使电池充到9V的上限电压，分析了一下原因，其中不可能的是_______(多选，在“A.R3阻值太小；B.R6阻值太大；C.V5接反；D.V4接反”中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。 (4)为了充电安全，小明打算增加一个电池过热保护和报警的功能，当检测到电池温度高于45 ℃时停止充电，若 电池温度持续上升，达到55 ℃时发出报 警声。改进后的部分电路如图2所示，其 中RT为负温度系数热敏电阻，用于检测电池温度。请在虚线框中用不多于4个或非门将电路设计补充完整。 ABD 【解析】 (1)根据题目中图1的555芯片组成的电池充电电路原理可知，当被充电电池的电压很低时，2脚电位低于稳压二极管所钳位的电压Vct，3脚出高电位通过电阻R6、二极管V3向电池E充电，同时发光二极管V1导通发光。在正常充电过程中，三极管V6的集电极电位约11.3 V(大于充电电池的最高电压)，其集电结反偏，所以三极管V6处于放大状态。 【答案】 如图 (2)这个电路的上、下限的调节是通过RP1、RP2来实现的，由图可知，只有先调节RP1再调节RP2时，才不会影响6脚的电位，所以应先调节上限，再调节下限。 (3)选项A，R3阻值太小，只要不达到极端情况(如R3＝0或V5被击穿)，则是可以充电达到上限电压的，选项不可能；选项B，R6阻值太大，只是充电流变小，充到上限电压时间变长而已，是可以充电达到上限电压的，选项不可能；选项C，稳压二极管V5接反，只是Vct值变低，通过调整上下限也是可以达到充电的上限电压的，若只是稳压二极管V5接反这一个原因，则充电上限电压变低了，是充不到原来的上限电压，选项可能； A B C F1 F2 备注 0 0 1 1 0 低于45 ℃，在充电 0 0 0 0 0 低于45 ℃，不充电 1 0 1 0 0 高于45 ℃，在充电 1 0 0 0 0 高于45 ℃，不充电 1 1 1 0 1 达到55 ℃，在充电 1 1 0 0 1 达到55 ℃，不充电 0 1 1 × × 不可能出现 0 1 0 × × 不可能出现 选项D，V4接反，则使得三极管V6的集电极相当于断路，这样三极管V6相当于一个二极管，导通后仍可以设定充电电压的上下限，是可以达到充电的上限电压的，选项D不可能。综上所述，正确答案应是A、B、D。 (4)根据题目逻辑关系，得到如下逻辑真值表： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 11．小明设计了如图1所示的水箱水温控制电路，能将水箱水温控制在35 ℃～40 ℃，且具有低水位保护功能。RT1和RT2是规格完全相同的热敏电阻；IC1为电压比较器，当V＋＞V－时输出高电平，当V＋＜V－时输出低电平；IC2为555集成电路，其功能表如下表所示。请分析电路并完成以下任务。 (1)下列关于电路中元器件V1～V7的说法中，正确的是______(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。 A．三极管V1和V2在电路中都是开关的作用 B．发光二极管V3、V4和V5不可能同时发光 C．二极管V6和V7在电路中都有保护其他电子元件的作用，且主要保护的是同一对象 (2)若不计水的电阻，要调整低水位保护对应的水位高度，可行的方法是______(在“A.调节RP3和RP4；B.调节RP5；C.调节水位探头位置”中选择合 A C 适的选项，将序号填入“________”处)。 (3)当上限温度和下限温度调试完成后，电路正常工作时，IC2的2脚和6脚的电位高低关系是______(在“A.2脚一定高于6脚；B.6脚一定高于2脚；C.一定相等；D.条件不足，无法确定”中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。 (4)在电路搭接完成后的调试过程中，小明不慎将555集成电路损坏，现用逻辑门电路重新设计了部分电路(低水位保护部分电路和热敏电阻类型等均不作调整)。为保证实现与原电路一致的功能，请选择一个符合控制 D 要求的逻辑门，画在图2虚线框1中，帮小明将电路补充完整。 (5)小明认为在图3虚线框2中使用74LS02或非门集成门电路中的3个逻辑门进行线路连接并进行电路功能调试，也能实现上题中部分电路一样的功能(低水位保护部分电路和热敏电阻 类型等均不作调整)。在沿用第(4)小题 虚线框1中逻辑门的前提下，请将虚线框2中所缺线路连接完整。 【解析】 电路实现的功能：水箱有水时，将水温控制在35 ℃～40 ℃，低水位保护功能，水位低时IC1输出为1，IC2的4脚为0，3脚为0，停止加热。 (1)V1和V2基极都接数字信号，所以是当开关用的而不是放大器，选项A正确。选项B，V5是电源指示灯，按下S就亮，V3是有水指示灯，V4是工作指示灯，有水且水温低于35 ℃时加热，所以会同时亮。选项C，V6是为了保证电容器的延时效果，V7保护三极管。 (2)水位控制，有水时IC1的V＋为0，无水时IC1的V＋为1，相当于数字信号，所以RP3，RP4和RP5都无法调节设定值，只能调节探头位置。 过调试才能实现上下限传感器的角色转换，所以RT2是控制上限，RT1是控制下限，触发器输出要高电平，所以要接10脚，而不是4脚。供电端不能忘记接，7脚接地，14脚接VCC，其他的，4接8，6接B和10。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 12．如图所示，这是小明设计的温控实验电路，可将温度控制在一定范围内。已知二极管均为硅管，R5＝R6，IC1、IC2为电压比较器，当V＋＞V－时输出高电平，当V＋＜V－时输出低电平。请完成以下任务。 (1)RT为______(在“A.正温度系数 热敏电阻；B.负温度系数热敏电 阻”中选择合适的选项，将序号 填入“________”处)。 B (2)电热丝加热时，V4的状态为______(在“A.饱和；B.截止；C.放大；D.不确定”中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。 (3)适当调大R4阻值，会导致______(在“A.温度下限设定值调高；B.温度上限设定值调高；C.温度下限设定值调低；D.温度上限设定值调低”中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。 (4)测试时发现，无论温度高低，继电器始终不吸合，原因可能是______(在“A.V1正负极反接；B.V2正负极反接；C.R5虚焊；D.J——1误用常闭触点开关”中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。 C A B (5)小明准备用或非门芯片来代替题图虚线框中的电路，请用尽可能少的或非门完成电路设计，并保持电路原有功能不变。 【解析】 要实现的功能是低于下限温度，电热丝加热，直到高于上限温度，电热丝停止加热。依据继电器电路，电热丝加热，继电器动合触点J——1闭合，所以线圈要吸合，也就是V5导通，要求Q出1；同时触点J——2也闭合，使得IC2的U－端锁定为1，也就是说IC2为下限温度控制信号，低于下限温度时，D点出1触发动作之后，就锁定为1了，停止工作由IC1触发，也就是IC1为上限温度控制信号。 (1)低于下限温度时加热，即需要D出1，B出1，A出0，所以RT增大，此时温度降低，由此判断RT为负温度系数热敏电阻。 (2)因为R5＝R6，所以E点电位为3 V，则电热丝加热时，满足D点电位>E点电位，所以B点电位>3.7 V(V2的导通压降计0.7 V)，即三极管V4的Uec<2.3 V，因此电热丝加热时，V4为放大状态。 (3)适当调大R4阻值，导致D点电位调高，也就是D点更容易大于E点电位，所以还没下降到原下限温度就已经加热了，即导致下限温度设定值调高了。 (4)V2正负极反接，会导致D点始终出0，所以G出1，H出0，Q出0，V5始终不能导通，继电器就始终不能吸合，故选选项B。选项A，V1正负极反接，则C点电位始终出1，F出1，会造成电热丝不能停止加热；选项C，R5虚焊，则E点出0，F出1，G出0，H出1，所以Q出1，选项D，J——1误用常闭触点开关，则高于上限温度开始加热，低于下限温度停止加热。会造成电热丝一直加热；选项A、C、D都不是继电器始终不吸合的原因。 (5)原电路功能为低于下限温度D点出1触发，使Q出1；高于上限温度C点出0触发，使Q出0；在上下限温度之间时处于保持，所以使用或非门的RS触发器，D点直接接S端，C点取反后接R端即可。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 13．2023·普陀中学检测小明发现煮粥时会粘锅底，于是设计了如图1所示的搅拌实验原理图，RT是负温度系数热敏电阻，RD是电阻应变式密度传感器，用于检测锅底粥的密度，密度越大传感器阻值越小。奇偶检测IC的输入(I)电平第奇数次从低跃变为高电平时，输出(O)高电平，第偶数次从低跃变为高电平时，输出低电平，IC的输入输出波形如图2所示，555功能如表所示。 555功能表 (1)奇偶检测IC输出(O)高电平时，电机M流过的电流方向______(在“A.从左向右；B.从右向左”中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。 (2)根据奇偶检测IC的输入输出关系，其输入端输入数字信号，在虚线框1中选择合适端点连线。 【答案】 如图 B (3)小明设计的电路功能要求：只要搅拌温度高于设定值(设置其大小与锅的保温温度一致)且锅底密度大于设定上限时，启动电机开始顺时针搅拌，当密度低于设定下限值时，停止搅拌。一段时间沉淀后，锅底密度再次达到设定上限值，电机就逆时针搅拌。电机每一次开始搅拌，转向会切换，直至温度低于设定值，电机停止搅拌。为实现电路功能，请选择一个符合控制要求的逻辑门，将逻辑符号画在虚线框2中。 【答案】 如图 (4)小明试验时发现555已损坏，现用若干与非门代替，请完成虚线框3中的电路连线，实现上述功能，要求电路简单。 (5)下列关于电路调节的分析中，正确的是______(在“A.调大RP2可调低保温温度；B.调小RP2可调高保温温度；C.调大RP1后，搅拌次数会增加；D.调小RP3后，搅拌次数会减少”中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。 【解析】 (1)奇偶检测IC输出(O)高电平时，J3－1向下闭合，故仅有V3导通，J2吸合，电流从右向左流过电机M。 (2)根据题意，奇偶检测IC的输入是“从低跃变为高电平”，而RD处的信号是连续变化的模拟信号，故应从555的3脚返回作为IC的输入。 C (3)根据电路功能，当温度高且密度高于设定上限时，则V2或V3导通，分析可知，虚线框2输入端全高时，出高电平，需要一个与门。 (4)原电路中的555具有保持状态，故与非门应交叉相连，组成基本触发器，从而使其具有保持状态。 (5)该电路中的RP2调节只会影响搅拌温度，不会影响锅本身的保温温度。调大RP1后，设定的密度值减小，相比原电路需要更大的密度值才开始搅拌，搅拌的次数会增加。调小RP3会使得上下限接近，若RP3调小为零时，区间控制变为单点控制，搅拌频率会更高。故选项C正确。 感谢聆听，再见！ 观察E列，只有A和C同为1时，E出1，故E＝； 观察F列，只有B和C同为1时，F出1，故F＝。 高时，B点为高电平，A点也为高电平，此时电机正转打开遮阳棚，那么X为1，Y为0；其余AB输入的情况，X均为0，Y均为1，因此与X相连的逻辑电路是全1出1，有0出0，X＝AB；与Y相连的逻辑电路是全1出0，有0出1，Y＝，连线如答案所示。 出高电平，A端输出高电平，B端为低电平，要求C端为高电平；来电后A端为低电平，B端为低电平，触发器处于保持状态。所以应该选择或非门组成的RS触发器。 (4)白天停电时，C端为高电平，D端为高电平，蜂鸣器H报警，此时F点为高电平。晚上停电时，C为高电平，F＝CD＝＝＋；D为低电平，此时发光二极管点亮，E点为高电平，E＝C＝CD＝＋D。 X＝ Y＝A·＝＋B (1)由题意可知，车位上停有车辆且超过5分钟，D＝0；且未充电，E＝0；则平台上升，F1＝0，即有1出1，全0出0，用二极管和电阻构建或门。 (2)由题意可知，只有完成扫码缴费，G＝1，且下方无车辆时，H＝0，才能降下可升降平台，F2＝1，即F2＝G·H＝，用二极管、电阻以及2输入与非门构建F2。 (3)选项A不合理，断开a点，接通b、c两点，指示灯V2不发光，应该是a点右侧故障，但无法排除左侧电路故障的可能性；选项B合理，前提是产生故障时V2不发光，短接S1，V2发光，则S1损坏；选项C不合理，V2发光，平台仍不上升，触摸电机无振动感，可能继电器、右侧直流电源、电机等损坏，无法确定电机是否损坏。 【解析】 (1)风扇停止工作的温度从20 ℃升高到25 ℃，有三个方法：调小R5、调小R7、调大R8，故选D。 (2)功能分析： 温度高于上限且宠物在窝里时，风扇启动：输入A＝0且C＝0，输出F＝0，即F＝A＋C＝； 温度低于下限或宠物不在窝里时，风扇关停：输入B＝0或C＝1，输出E＝0，即E＝＋C。 (3)若R9虚焊，则V3截止，J无动作；若V3被击穿，则J有动作；若V4接反，则J无动作，选项B不正确。 (4)线圈接头4和8必选，常闭触点2和3或者6和7皆可。 2脚 6脚 3脚 ＞Vct ＞Vct 低电平 ＞Vct ＜Vct 保持 ＜Vct 任意 高电平 得到逻辑表达式为：F1＝C＝A＋，F2＝B，所以虚线框内的逻辑 电路如答案所示。 输入 输出 2脚 6脚 4脚 3脚 ＜VCC ＜VCC 高电平 高电平 ＞VCC ＞VCC 高电平 低电平 ＞VCC ＜VCC 高电平 保持 ＜VCC ＞VCC 高电平 禁止 任意 任意 低电平 低电平 (3)温度低于下限时，2为0，6为0，3为1；区间保持时，2为1，6为0，3为1，达到上限时，2为1，6为1，3为0，而2脚跟VCC比较，6脚跟VCC比较，这里没有提及阻值如何随温度变化而变化，所以条件不足，无法判断。 (4)根据功能和题干要求，RT2是控制下限，RT1是控制上限，A为0，F一定为0，而A为1且B为1，F为1，所以只能用与门。 (5)采用的是与非门触发器，11保持，RT2是控制下限，RT1是控制上限，这里是采用或非门触发器，00保持，根据题干中讲到的“电路调试”通 输入 输出 2脚 6脚 3 <VCC × 1 ＞VCC ＜VCC 保持 ＞VCC ＞VCC 0 $$