开环电子控制系统

5 1开环电子控制系统的设计和应用 学习目标1 能用数字集成电路等安装简单的实用电路 并进行调试 2 能应用该电路设计和安装开环控制系统 1 简单实用电路的安装与调试 常见的实用电路有 多谐振荡电路 触发电路 存储器和计数器等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 脉冲的周期由电路中的电容C和电阻R确定 小试验 试验目的 安装和调试一个多谐振荡器试验准备 5V电源 电阻4只 共2种电阻值 大小在300 800 之间 电容4只 2种电容量 大小在0 1 10 F之间 开关 示波器 无源蜂鸣器 电路试验板 CT74LS001只 试验过程 1 安装电路 R1 R2 C1 C2 CT74LS00的引脚图参照第三章第三节小资料 检测各个元器件的质量 按照左图所示在电路试验板上搭接电路 2 调试电路 在输出端A接示波器 观察并记录波形和周期 在输出端A接无源蜂鸣器 听声音 更换两只电阻 重复前两个步骤 更换两只电容 重复前两个步骤 试验记录 记录1 记录2 试验总结 试验过程中你所听到的声音有无变化 为什么 具有不同频率的多谐振荡器的组合可发出音乐声 如由555集成定时器组成的简易电子琴 安装与调试实用电路时 应根据需要选择合适的集成电路 要查阅资料 注意集成电路的触发电压 集成电路中未使用的引脚不能悬空 根据需要应接地或接电源 计数器能统计时间脉冲数的组件 在电子控制系统中可用来实现顺序控制 定时或延时等 存储器由触发器或其他存储元件构成的存储阵列 用来存放数据和指令 GSM模块 2开环电子控制系统的设计与安装 JN6201音乐集成电路内部有微处理器和多个多谐振荡器 这些多谐振荡器有不同的频率 通过程序控制 JN6201音乐集成电路可以产生四首不同的乐曲 JN6201集成电路板及黑膏封装的硅芯片 试验目的 调试JN6201集成音乐电路 试验准备 JN6201音乐集成电路板1块 晶体三极管3DG130A1只 240k 电阻1只 电池2节 按钮开关4只 试验过程 1 对元器件逐一进行质量检测 2 按左图中电路原理图和印制电路板正确插装元件进行焊接 3 检查无虚焊和搭焊后 装入电池 4 接通电源 分别按动SW1 SW2 SW3 SW4 分辨扬声器中播放的乐曲及其播放的程序 5 分别按动SW1 SW2 SW3 SW4 分辨扬声器中播放的乐曲及其播放的程序 6 自己设计一个按动按钮的程序 验证乐曲播放的规律 注意 不可同时按两个或两个以上的开关 输入的触发电压不能低于1 2V 试验记录 1 JN6201集成电路内存放了 首不同的乐曲 2 先后按动不同的按钮 从 输出口输出 乐曲 试验总结 小试验 动手试一试 O3 O4输出端具有什么功能 探究 案例分析 电子门铃的设计及其应用 张大伯有一个刚上小学一年级的小孙子明明 每次回家时总要敲门 有时大伯大妈在屋里面没听见 常常急得他在门外啼哭 张大伯的邻居李斌同学得知这一情况后 根据所学的电子控制的相关知识 围绕帮助解决大人和小孩都能使用方便的电子门铃这一问题展开了设计及应用活动 设计要求 1 一个电子门铃控制系统 2 人和小孩都能方便地使用 3 能辨別是大人还记小孩在按动门铃 设计分析 1 可选开环电子控制系统 它的被控量是 声音 被控对象是扬声器 2 设置两个输人端 安装两个按钮开关 这样可以分别供身高不同的大人和小孩方便使用 3 控制 处理 部分可以使用电子电路作为控制核心 设计方案 设计方案A 1 挑选两个发出不同声音的音乐集成电路作为控制 处理 部分 2 根据本书第一章第一节练习中 电子控制报警器模型 将干簧管改为按钮开关 即可成为门铃电路 3 安装两组电子门铃控制系统 并根据大小和小孩不同的身高和手的长度 在门框的适当位置安装两只按钮开关设计方案B 1 根据前面小试验中的 安装和调试一个多谐振荡器 在输出端接上无源蜂鸣器 即可成为门铃电路 2 选择两组不同的R和C的值 制作能发出不同声音的门铃 3 同方案A 3 设计方案C使用本节中JN6201音乐集成电路 在输入端I1和输入端I2接两只按钮开关 输出端O1接一个晶体三极管后再接一个扬声器 如下图所示 安装调试对三个方案进行比较 由于方案C电路简单 只要一个控制 处理 部分和一个扬声器 所以选用方案C 1 按照电路图准备元器件 并检测各个元器件的质量 2 根据电路图安装电路 3 检查焊接中是否有虚假焊点 4 接通电路 检查电子门铃控制系统是否正常工作 5 根据设计要求 在门框的不同高度处安装两个门铃按钮 并进行布线和调试 讨论 根据日常生活需要 还可以设计具有哪些功能的电子门铃 设计和安装开环电子控制系统的一般步骤如下 1 依据设计要求进行分析 确定被控量和被控对象 2 根据开环电子控制系统方框图 选择恰当的传感器 确定控制 处理 部分使用的实用电路和元器件 选择合适的执行部件 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 接口电路从传感器采集到的信号有的可能是模拟信号 需要转换为数字信号 有的可能信号太弱 需要进行必要的放大 所以在传感器和控制 处理 器之间需要加一个 接口 从控制 处理 器