5.1 简单功能电路的安装与调试（教学设计）通用技术苏教版2019选择性必修1

课题 5.1简单功能电路的安装与调试 课时 4课时 教材版本 苏教版通用技术选择性必修1 年级 高二 教学目标 图样表达： 能掌握识读电子电路图的基本方法。 技术意识： 能够识别常见直流电磁继电器的规格并能说出其技术指标。 物化能力： 通过安装与调试,认识功能电路是设计电子控制系统的基础。 教学重难点 重点：555集成电路多谐振荡器的电路结构、工作原理与安装调试。 难点：理解电容充放电回路与输出电平跳变之间的逻辑关系。 学情分析 学生已掌握二极管、三极管、电阻、电容等基本元件的特性。对数字信号中“0”和“1”的跳变概念有基本了解。可能听说过“振荡器”，但不清楚其内部工作原理和如何产生方波。学生也具备在面包板上搭接简单电路的能力。能够使用万用表进行电压、通断测试，但对示波器的使用可能较为陌生。但学生会对“电容的充放电”如何与“信号的产生”联系起来感到抽象，同时面对8引脚的555集成电路，会产生畏难情绪，不知从何下手。 课前准备 教学硬件环境：多媒体教室 教学资源：PPT课件，电路搭建工具套装 教学环节 教学过程 一、 课堂导入 创设情境 图片展示：规律闪烁的交通信号灯和交替闪烁的LED灯带 师：这些我们日常生活中常见的电子设备，他们有一个共同特点，是什么？他们都在做什么运动？（引导学生回答：都在做重复的动作） 揭示本质：他们都在做重复的、有规律的动作——振荡。在电子世界里，这种有规律的变化是如何产生的呢？ 总结：靠一个神奇的电路在背后指挥——这就是我们今天要学习的第一部分的振荡电路。 设计意图：贴近生活：从学生熟悉的日常现象入手，建立知识与生活的联系，激发学习兴趣；直观形象：通过图片快速创设情境，避免复杂准备，节约时间；自然过渡：从具体现象抽象出技术概念，引导学生思考现象背后的原理；明确目标：直接点明本节课的学习内容，让学生带着明确的目标进入学习。 二、 探究活动 新知讲解 任务一：安装与调试数字门电路组成的多谐振荡器 教师提问：什么是多谐振荡器？ 答：多谐振荡器是能自动产生周期性脉冲的自激振荡器，常用来作为脉冲信号源，可以驱动蜂鸣器、发光二极管等。 教师追问：多谐振荡器由什么组成？ 答：由数字门电路和电阻、电容等元件可以构成多谐振荡器,它只有两个暂稳态,通过电容的充电和放电,使两个暂稳态相互交替,从而产生自激振荡。 从上述一问一答中先引出电容在多谐振荡电路中的重要作用，为下面电容的延时作用的讲解做铺垫。 1. 电容的延时作用：周期T与R、C有关，R越大，C越大，周期越大；周期越大，充放电时间就越长； 充电:当A为高电平,二极管导通,电阻值小,T值减小,B为高电平。 放电:当A为低电平,二极管截止,通过电阻R放电,电阻值大,T值增长,实现放电延时功能。 2. 常见门电路振荡电路 3. 多谐振荡器电路分析 ①当M为高电平(暂稳态)时，N也为高电平，此时P、Q为低电平，电容C₁通过R₁放电； ②当C₁放电完成时，N为低电平，P、Q为高电平，此时M变成低电平(暂稳态),电容C₁开始充电、电容C₂通过R₂放电； ③当C₁充电完成、C₂放电完成时，Q变成低电平，M又变为高电平(暂稳态),如此循环振荡。 任务二：安装与调试555集成电路组成的多谐振荡器 1.555集成电路的概念和引脚识读 555集成电路也称555时基电路，是一种将模拟电路和数字电路相结合的中规模集成电路。常见的555时基集成电路为塑料双列直插式封装，正面印有555字样，其表面缺口朝向左边时，引脚按逆时针方向依次为1—8。 2.555集成电路的引脚图 555集成电路各引脚的作用： 1为接地端；2为低电平触发端；3为输出端；4为复位端；5为控制电压端；6为高电平触发端；7为放电端；8为电源端。 3.555集成电路的功能表 4.555集成电路的内部原理图 师：555集成电路因其内部有3个5 kΩ电阻组成的分压器而得名，其内部还有2个比较器、1个基本RS触发器、1个反相缓冲器、1个放电管。 5.555构成的典型电路 （1） 双稳态电路（2，6分接） 工作原理： （2） 施密特触发器（2，6脚相连） 工作原理： （3） 单稳态电路 工作原理： （4） 无稳态电路 充电：电源接通后，VCC通过电阻R1、R2向电容C充电。当电容上的电压达到2/3VCC时，阈值端6脚受到触发，RS触发器发生翻转，输出端3脚UO输出低电平“0”，同时放电三极管T导通，7脚与1脚地端相连。此时电容C通过电阻R2向7脚放电。 放电：放电过程中，当电容上的电压等于1/3VCC时，RS触发器发生翻转，输出端3脚UO输出变为高电平“1”，同时放电三极管T截止，7脚与1脚断开。此时电容C又重新经电源VCC，电阻R1、R2开始充电。 6.555集成电路中5脚的应用 任务三：安装与调试JN6201音乐集成电路 1.JN6201的排列图与芯片实物图 师：多谐振荡器可用于集成电路中，在一定的程序控制下实现特定的功能。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。 2.JN6201的输入端口和输出端口对应的引脚 3.JN6201的引脚功能 （1） 任意输入端高电平触发，每次只有1个输入脚可以输入，但4个输出脚可以同时输出。每个输入端对应一首不同的歌曲。 （2） 输入端I1、I2、I3、I4有一个为高电平，则输出端O1、O2、O3为高电平，O4为低电平；输入端I1、I2、I3、I4全部为低电平，则输出端O1、O2、O3为低电平，O4为高电平。 （3） 引脚11、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；输出端一般不直接接用电器，需通过三极管来控制。 JN6201集成电路是常用的控制处理部分的电子元器件，如果缺失，可用555电路替换，也可用741运算放大器等替代。 4.JN6201音乐集成电路实例 JN6201音乐集成电路内部储存了4首不同的乐曲,从O1和O2输出口输出不同的乐曲。先后按动不同输入按钮,在输出口14将先后播放与各输入口对应的乐曲。注意事项: (1)安装此电路前要对元器件逐一进行质量检测; (2)按电路原理图和印制电路板正确插装元器件并焊接好后应检查有无虚焊和搭焊; (3)不可同时按两个或两个以上开关,输入的触发电压不能低于1.2V 技术体验——安装与调试JN6201音乐集成电路 学生活动：根据原理图完成电路搭建 三、 课堂小结 1.555集成电路也称555时基电路，是一种将模拟电路和数字电路相结合的中规模集成电路。 2.555集成电路常被用于定时器、脉冲产生器和振荡电路，作为电路中的延时器件、触发器或起振元件。 3.JN6201集成电路是常用的控制处理部分的电子元器件，如果缺失，可用555电路替换，也可用741运算放大器等替代。 设计意图：以思维导图的形式总结本节课能帮助学生理顺本节课的知识点。 四、 拓展延伸 555集成电路中1.4.8脚的分析 1.1、8脚作为电源输入端 555的1脚接地，8脚接电源，555芯片才能正常工作。 2.4脚作为复位控制端 4脚对输出控制的优先级高于2、6脚对输出的控制，当4脚为低电位时，忽略2、6脚对3脚的控制，与非门输出高电平，3脚输出低电平；当4脚为高电平时，3脚的输出由2、6脚控制。 3.1、8脚作为信号输入端 1、8脚作为信号输入端，是通过间接改变5脚的电位（改变2、6脚的基准电位），以实现对3脚的控制。1脚电位上升，5脚电位上升，2、6脚的基准电位上升；8脚电位降低，5脚电位降低，2、6脚的基准电位降低。又因为1、8脚还作为电源输入端，若电位变化太大，导致555不能正常工作，所以1、8脚的信号的输入变化幅度较小。 设计意图：通过拓展，帮助学生分析555电路中1、4、8脚的关系，能更好地帮助学生理解555电路的各种功能。 五、 课堂练习 1.一个灯光延时控制开关的实验电路如图所示，由发光二极管模拟电灯。对于上述的灯光延时开关的描述中不正确的是（　　） A. 串联在基极的电阻可以控制延时时间，电阻变大，延时时间变长 B. 电容充满电的时候三极管处于导通状态 C. 串联在发光二极管上的电阻可以限制流过发光二极管的电流 D. 三极管的放大倍数太低会使延时时间变短 答案：B 解析：电容充满电时，电容下极板的电位为低电平，三极管截止。 2.如图所示非门构成的多谐振荡器，把它作为控制电路中的脉冲信号源使用，在使用过程中发现它产生信号波形频率太小，下列调试过程正确的是（　　） A.拆除电容C 　　　 B.电容C 容量换小　　　　 C.电容C 容量换大　　　 D.电阻R 阻值换大 答案：B 解析：信号波形频率太小，要调大，可调小电容C或电阻R 。 3.如图所示为某仓库的温度控制电路。当温度高于上限时，风扇M转动，温度低于下限时，风扇停止转动，下列分析中不正确的是（　　） A.A点电位与B点电位不能相等 B.Rt1与Rt2均是负系数热敏电阻 C.Rp1调大，温度下限值变低 D.A、B 两点的电信号是模拟信号 答案：A 解析：A点电位与B点电位可以相等。 4.如图所示是一个由555芯片构成的延时门铃电路，根据该电路图分析，下列说法中正确的是（　　） A.当S1刚按下时，2、6脚为低电平，3脚为高电平 B.要让扬声器BP发声，3脚必须输出高电平 C.当S1松开后，C2一直放电 D.C1的电容量越小，门铃声音越急 答案：A 解析：从图可知，构成了由555组成的多谐振荡器，S1刚按下时，C1快速充电，C2延时充电，所以2、6脚输入低电平，3脚输出高电平。 5.如图所示的智能花盆湿度控制电路，能够实现湿度区间控制。湿敏电阻RS用于花盆湿度检测，湿度越大，阻值越小。当湿度低于湿度下限时，水泵电机启动给花盆浇水，直到湿度高于湿度上限时才停止。下列分析中不正确的是（　　） A.R2 过大，继电器J可能一直不吸合 B.调大RP1，湿度的上、下限均变低 C.调大R1，湿度的下限值变高 D.调大RP2，湿度的上限值变低 答案：C 解析：A项，R2过大，三极管VT基极电流过小，VT不能导通，继电器可能一直不吸合；B项，调大RP1，RS阻值增大，湿度的上、下限均变低；C项，由题图可知，RP1影响湿度的上、下限，RP2影响湿度上限，与R1无关，调大R1，湿度的下限不变；D项，调大RP2，5脚的电位变大，2脚电位变大，RS阻值增大，湿度上限值变高。 板书设计 教学反思 1.数字门电路的振荡电路属于电路综合分析的难点，在教学中要把R、C对其振荡周期和频率的影响分析透彻。 2.555集成电路的各种典型电路所对应的功能均有所变化，因此分析555内部原理的组成是重中之重。 3.JN6201音乐集成电路虽然没有在高考题中出现过，都是原理功能一定要和学生介绍清晰。 1 / 8 学科网（北京）股份有限公司 $