第五章 电子控制系统的设计及其应用（复习课件）通用技术苏教版2019选择性必修1

第五章 电子控制系统的 设计及其应用 第五章 复习课件 苏教版2019选择性必修1 目录 1 单元 学习目标 2 单元知识图谱 3 考点串讲 4 题型剖析 5 针对训练 6 课堂总结 单元学习目标 能掌握识读电子电路图的基本方法 (技术意识、图样表达) 能认识组成简单的功能电路的电子元件和数字集成电路 (技术意识、工程思维) 一 能应用功能电路设计开环电子控制系统，并进行安装、调试和改进 (技术意识、工程思维、创新设计、物化能力) 能应用功能电路设计简单的闭环电子控制系统，并进行安装、调试和改进 (技术意识、工程思维、创新设计、物化能力) 二 单元知识图谱 考点串讲 5.1简单功能电路的安装与调试 比较器的电路符号与引脚排列图 考点串讲 执行器的组成 （1）三极管既是控制部分的电子电路，又是被控对象(扬声器或发光二极管）的执行部件(即驱动电路)。 （2）输出部分中的继电器，电磁阀、压缩机等。 5.1简单功能电路的安装与调试 考点串讲 多谐振荡器 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。 5.1简单功能电路的安装与调试 电容的延时作用 周期T与R、C有关，R越大，C越大，周期_________；周期越大，充放电时间就_________； 越大 越长 考点串讲 常见门电路振荡电路 5.1简单功能电路的安装与调试 考点串讲 555集成电路概念和引脚识读 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　 　。 5.1简单功能电路的安装与调试 1-8 考点串讲 555集成电路功能表 5.1简单功能电路的安装与调试 考点串讲 555集成电路内部原理图 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。 5.1简单功能电路的安装与调试 考点串讲 555构成的典型电路 5.1简单功能电路的安装与调试 类型 接法 用途 双稳态 2，6各自有输入，7不接 相当于触发器的功能 单稳态 2有输入，6和7捆绑 定时器 无稳态 2，6均无输入，7做放电 脉冲发生器 考点串讲 JN6201音乐集成电路排列图与芯片实物图 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。 5.1简单功能电路的安装与调试 考点串讲 JN6201音乐集成电路输入端口和输出端口对应的引脚 5.1简单功能电路的安装与调试 考点串讲 JN6201音乐集成电路引脚功能 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。 5.1简单功能电路的安装与调试 考点串讲 JN6201音乐集成电路引脚功能 5.1简单功能电路的安装与调试 考点串讲 5.2 开环电子控制系统的设计和应用 设计和安装开环电子控制系统的一般步骤 （3）参照相关资料，在输入、控制（处理）和输出部分之间分别选择合适的接口电路，设计或改进原有的电路。 （4）检测元器件或实用电路的质量。 （5）安装电路，防止元器件错接、虚焊，要注意对未使用的引脚的处理，注意接地。 （6）调试电路，检查触发电压的大小。 考点串讲 5.3 闭环电子控制系统的设计和应用 闭环电子控制系统 闭环电子控制系统也称反馈电子控制系统。在闭环电子控制系统中，不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要被控量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差，从而实现自动控制。 设计和安装闭环电子控制系统的一般步骤 （1）按照设计要求，确定被控量和被控对象。 （2）如果对控制量控制的精确度要求较高，应利用有反馈的闭环电子控制系统对被控量实施控制。 考点串讲 5.2 开环电子控制系统的设计和应用 设计和安装闭环电子控制系统的一般步骤 （3）根据闭环电子控制系统的方框图，选择控制（处理）部分的电子电路、输出部分的执行器、检测部分中的传感器，并参照有关资料，通过接口电路将各个部分紧密地连接成一个完整的控制系统。 （4）按照电路图安装电路。 （5）将系统各部分进行整体安装和调试。在调试过程中，输入预置控制量，根据被控量的变化进行监控。认真分析干扰因素对被控量的干扰，并通过调整预置控制量等各种方法把干扰的影响减至最低。 （6）通过制作、试验，发现设计存在的问题，对方案进行改进或优化。 考点/题型剖析 1.（浙江选考）如图所示的温控指示灯电路，RT为热敏电阻。温度高于上限VD1发光，低于下限VD1熄灭。下列分析中不恰当的是（   ） A.RT为负温度系数热敏电阻 B.适当增大R3的阻值，可以提高温度上限的设定值 C.适当减小R1的阻值，可以降低温度上限的设定值 D.VD1熄灭的瞬间，VT1处于放大状态 B 考点/题型剖析 答案：B 详解：A项，温度高于上限时，VD1发光，3脚为高电位，2、6脚电位小于VCC（2 V），温度降低至下限时，VD1熄灭，3脚为低电位，此时2、6脚电位大于VCC（4 V），说明降温时，三极管VT1基极电流减小，RT阻值变大，温度低阻值大，RT为负温度系数热敏电阻；B项，适当增大R3的阻值，2、6脚的电位变低，三极管VT1的基极电流变小，RT的阻值大，温度的上、下限设定值变低；C项，减小R1的阻值，三极管VT1的基极电流会变大，应减小，RT的阻值大，温度的上、下限设定值变低；D项，VD1熄灭的瞬间，2、6脚的电位约为4 V，即三极管Uce约为4 V，三极管处于放大状态。 考点：555电路的区间控制 考点/题型剖析 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（　　） 答案：B 详解：信号波形频率太小，要调大，可调小电容C或电阻R 。 考点：数字门电路的振荡电路 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 考点/题型剖析 3.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 详解：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。 考点：555的单稳态电路分析 考点/题型剖析 4.如图所示的光控电路中，当光线暗到一定程度时，VD1亮。555集成电路6脚电位升至电源电压的三分之二时，3脚输出低电平；2脚电位降至电源电压的三分之一时，3脚输出高电平。调试中发现VD1始终不亮，下列故障原因分析中合理的是 （　　） A.Rp虚焊 B.Rg与Rp位置接反了 C.R1阻值偏小 D.继电器J额定电压偏大 答案：A 详解：当Rp虚焊时，555集成电路的2脚、6脚均输入高电平，3脚输出低电平，则VD1始终不亮。。 考点：电子控制电路的故障分析与解决 针对训练 1.如图所示是小明设计的延时关灯实验电路，下列分析中正确的是 （　　） A.关灯时需按下按钮SB B.灯L点亮后会一直发光 C.增大R1的阻值可延长亮灯时间 D.减小C2能够缩短亮灯时间 C 详解：A项，按下按钮SB，2、6脚高电位，3脚输出低电位，继电器工作，灯仍点亮；B项，灯L点亮后，当电容放完电时，灯L会熄灭；D项，5脚接C2起到滤波稳压作用，对灯的亮灭时间无影响。 针对训练 详解：A项，电路中的电阻、电容器、开关等都没有极性，不需要区分引脚；B项，面包板上插接元器件不需要焊接；C项，焊接完成后多余引脚需要剪掉，防止引脚相碰发生短路。 2.小明根据如图所示的双音门铃电路图在面包板上插接电路。按下SW2接通电源，调试成功后，按下SW1发“叮”声，松开手发“咚”声，持续一段时间后停止。然后，他将元件转移至印刷电路板上焊接电路。下列操作分析中，正确的是 (　　) A.电路中的所有元件都有极性，使用时应该 区分引脚 B.在面包板上插接元件完成之后，最好再用 电烙铁焊接以加固 C.在印刷电路板上完成焊接之后，多余长度 的引脚最好不要剪掉 D.用多用电表检测电路故障时，开关SW2不一 定需要断开 D 针对训练 3.如图所示的555电路中，R1=R2，当S断开后，A电位波形图可能是 （　　） 详解：该电路是555构成的振荡电路，其中充电回路上的电阻是R1，放电回路上的电阻是R2。由于R1=R2，因此充电波形时长与放电波形时长相等，A项符合题意。 A 针对训练 4.如图所示是小明利用555芯片设计的温度控制电路，Rt为负温度系数热敏电阻，555芯片的5脚电位为Vct。当温度低于下限时,加热器开始加热;当温度高于上限时，加热器停止加热。555功能如表所示。下列分析中不正确的是 （　　） A.加热器应该接到继电器的常开触点 B.调大RP1，则上、下限温度都会降低 C.若将R2上端改接至555芯片的2脚， 则上、下限范围将增大 D.若R1改用5 kΩ的电阻，则上限升高， 下限降低 D 针对训练 详解：A项，当温度低于下限时，Rt阻值大，2脚输入低电平，3脚输出高电平时，三极管VT导通，继电器吸合，加热器加热，即加热器接到常开触点；B项，Rp1参与上、下限的调节，Rp1调大，Rt阻值增大，Rt为负温度系数热敏电阻，上、下限温度都降低；C项，6脚一直为高电平，达到上限时，只要2脚输入高电平时，则3脚输出低电平，加热器停止加热，此时，将R2接到2脚，6脚电位变低，2脚电位则需要更高的电位，3脚才输出低电平，即上限温度变高，上、下限范围增大；D项，R1只跟下限温度有关，与上限温度无关。 课堂总结 双稳态电路（2，6分接） 工作原理： 当Ui1< 当Ui1 且 当Ui1 且 课堂总结 施密特触发器（2，6脚相连） 工作原理： 当Ui< 当Ui< 当 课堂总结 单稳态电路 工作原理： 当Ui<时， 开始充电。当电容C1充电至cc时，3脚输出低电平，放电三极管导通，电容C1通过7脚向地放电。 课堂总结 无稳态电路 充电 工作原理： 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VCC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。 课堂总结 无稳态电路 工作原理： 放电：放电过程中，当电容上的电压等于VCC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。 放电 电路无稳态，仅存在两个暂稳态，无需外接触发信号，即可产生振荡。 THANKS 感谢观看 第五章 电子控制系统的设计及其应用 复习课件 苏教版2019选择性必修1 $