通用技术浙江高考新选考一轮选修电子控制系统的设计及其应用PPT学习教案

1、会计学1通用技术浙江高考新选考一轮选修电子通用技术浙江高考新选考一轮选修电子控制系统的设计及其应用控制系统的设计及其应用考试标准考试标准考试内容考试内容考试要求考试要求考试属性考试属性已考点已考点开环电子控制系统的设计和应用开环电子控制系统的设计和应用简单开环电子控制系统的工作原理简单开环电子控制系统的工作原理简单开环电子控制系统的设计、安装简单开环电子控制系统的设计、安装与调试与调试安装过程中常见问题的分析和解决安装过程中常见问题的分析和解决bcc加试加试2016年年4月选考月选考(第第17题题)2016年年10月选考月选考(第第17题题)2017年年11月选考月选考(第第17题题)2018

2、年年4月选考月选考(第第17题题)闭环电子控制系统的设计和应用闭环电子控制系统的设计和应用简单闭环电子控制系统的基本工作原简单闭环电子控制系统的基本工作原理理简单闭环电子控制系统的设计、安装简单闭环电子控制系统的设计、安装与调试与调试安装过程中常见问题的分析和解决安装过程中常见问题的分析和解决bcc加试加试2015年年10月选考月选考(第第10、14题题)2017年年4月选考月选考(第第17题题)第1页/共44页一、开环电子控制系统的设计和应用一、开环电子控制系统的设计和应用1.简单开环电子控制系统的工作原理简单开环电子控制系统的工作原理系统的输出端与输入端之间不存在反馈，也就是控制系统的输出

3、量不对系统的控系统的输出端与输入端之间不存在反馈，也就是控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这样的系统称开环控制系统，开环控制系统适用于简单的系统制产生任何影响，这样的系统称开环控制系统，开环控制系统适用于简单的系统，它没有反馈环节，响应时间较长，成本较低。，它没有反馈环节，响应时间较长，成本较低。第2页/共44页2.设计和安装开环电子控制系统的一般步骤如下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。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的方框图，选择恰当的传感器，确定控制根据开环电子控制系统的方框图，选择恰

4、当的传感器，确定控制(处理处理)部分使部分使用的电路和元器件，选择合适的执行部件。用的电路和元器件，选择合适的执行部件。(3)参照相关资料，在输入、控制参照相关资料，在输入、控制(处理处理)和输出部分之间分别选择合适的接口电路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。，设计或改进原有的电路。(4)检测元器件或实用电路的质量。检测元器件或实用电路的质量。(5)安装电路，放置元器件错接、虚焊，要注意对未使用的引脚处理，注意接地。安装电路，放置元器件错接、虚焊，要注意对未使用的引脚处理，注意接地。(6)调试电路，检查触发电压大小。调试电路，检查触发电压大小。第3页/共44页二、闭环

5、电子控制系统的设计和应用二、闭环电子控制系统的设计和应用1.简单闭环电子控制系统的工作原理简单闭环电子控制系统的工作原理闭环电子控制系统是在开环电子控制系统基础上增加反馈而构成的。闭环电子控制系统是在开环电子控制系统基础上增加反馈而构成的。2.设计和安装闭环电子控制系统的一般步骤如下设计和安装闭环电子控制系统的一般步骤如下(1)按照设计要求，确定被控量和被控对象。按照设计要求，确定被控量和被控对象。(2)根据闭环电子控制系统的方框图，选择控制根据闭环电子控制系统的方框图，选择控制(处理处理)部分的电子电路、输出部分部分的电子电路、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

6、路将各个部分紧的执行器、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。密地连接成一个完整的控制系统。(3)按照电路图安装电路。按照电路图安装电路。第4页/共44页(4)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少至最低。控制量等各种方法把干扰的影响减少至最低。(5)通过制作、试验，发现设计存在的问题

7、，对方案进行改进和优化。通过制作、试验，发现设计存在的问题，对方案进行改进和优化。第5页/共44页【例【例1】在通用技术课堂上，老师要求同学们设计一个水箱水位控制电路，要求如在通用技术课堂上，老师要求同学们设计一个水箱水位控制电路，要求如下：当水箱中的水位低于下：当水箱中的水位低于b 点时，水泵工作；水位到达点时，水泵工作；水位到达c点时，水泵停止工作。下点时，水泵停止工作。下图是小通设计的电路，下列关于该电路的分析说法中，不正确的是图是小通设计的电路，下列关于该电路的分析说法中，不正确的是()第6页/共44页A.电容电容C起到延时的作用起到延时的作用B.该电路能实现题目的要求该电路能实现题目

8、的要求C.V2应选择应选择NPN型三极管型三极管D.D1起到开关作用起到开关作用解析解析该电路不能实现题目的要求，当水位到达该电路不能实现题目的要求，当水位到达C点后，由于电容点后，由于电容C的延时作用，的延时作用，电动机还会工作一段时间，最终水会高于电动机还会工作一段时间，最终水会高于C点。故选点。故选B。答案答案B第7页/共44页第8页/共44页A.RP1一定的情况下，一定的情况下，RP2调大，报警温度会增加调大，报警温度会增加B.温度越高，温度越高，Rt的电阻越小的电阻越小C.RP2一定的情况下，一定的情况下，RP1调小，报警温度会降低调小，报警温度会降低D.1脚输出高电平时，脚输出高电

9、平时，V1导通，导通，V2发光发光解析解析RP2一定的情况下，一定的情况下，RP1调小，报警温度会增加。故选调小，报警温度会增加。故选C。答案答案C第9页/共44页【例【例2】小明利用小明利用555集成芯片设计了一个如图所示的自动浇花控制电路。当花盆集成芯片设计了一个如图所示的自动浇花控制电路。当花盆中土壤湿度较小时，探针中土壤湿度较小时，探针a和探针和探针b之间的电阻值较大，使得之间的电阻值较大，使得3脚输出为高电位，脚输出为高电位，继电器吸合，水泵继电器吸合，水泵M启动；往花盆里加水，花盆中的土壤到达一定湿度时启动；往花盆里加水，花盆中的土壤到达一定湿度时(探针探针a和探针和探针b之间的电

10、阻值较小之间的电阻值较小)，水泵停止加水。在该电路调试过程中，无论花盆中，水泵停止加水。在该电路调试过程中，无论花盆中土壤的干湿程度如何，水泵土壤的干湿程度如何，水泵M始终处于加水状态，造成该现象的原因可能是始终处于加水状态，造成该现象的原因可能是()第10页/共44页A.调节调节Rp时，中心抽头调整到图示中最上方时，中心抽头调整到图示中最上方B.三极管三极管V1烧坏断路烧坏断路C.电阻电阻R两管脚连焊，造成短路两管脚连焊，造成短路D. 焊接过程中焊接过程中1脚虚焊脚虚焊 解析解析调节调节Rp时，中心抽头调整到图示中最上方，时，中心抽头调整到图示中最上方，2、6脚为低电平，脚为低电平，3脚高电

11、平，脚高电平，继电器吸合。继电器吸合。答案答案A第11页/共44页变式变式2王明同学设计了如图所示的由王明同学设计了如图所示的由555集成电路、覆铜板探头、喇叭、电位器集成电路、覆铜板探头、喇叭、电位器、电阻、电容和电池等组成的雨水报警器。根据该控制系统回答以下问题。、电阻、电容和电池等组成的雨水报警器。根据该控制系统回答以下问题。第12页/共44页(1)该控制系统的工作方式为该控制系统的工作方式为()A.闭环电子控制闭环电子控制B.开环电子控制开环电子控制C.先闭环电子控制后开环电子控制先闭环电子控制后开环电子控制D.先开环电子控制后闭环电子控制先开环电子控制后闭环电子控制第13页/共44页

12、(2)在调试过程中，将水滴在覆铜板上，喇叭不发出声音，单独检测喇叭是好的，关在调试过程中，将水滴在覆铜板上，喇叭不发出声音，单独检测喇叭是好的，关于用多用电表检测的说法，错误的是于用多用电表检测的说法，错误的是()A.将将RP调到最下端，调到最下端，2脚、脚、6脚有电压，说明电容器脚有电压，说明电容器C1是好的是好的B.3脚有电压输出，说明电容器脚有电压输出，说明电容器C3是好的是好的C.7脚无电压，说明脚无电压，说明7脚未焊接好脚未焊接好D.8脚无电压，说明脚无电压，说明8脚未焊接好脚未焊接好第14页/共44页(3)王明同学想把该报警器改装成防盗报警器，下列改装方案不合适的是王明同学想把该报

13、警器改装成防盗报警器，下列改装方案不合适的是()A.将覆铜板探头换成红外线感应装置来控制将覆铜板探头换成红外线感应装置来控制B.将覆铜板探头换成干簧管来控制将覆铜板探头换成干簧管来控制C.将覆铜板探头换成压力触点来控制将覆铜板探头换成压力触点来控制D.将覆铜板探头换成声音传感器来控制将覆铜板探头换成声音传感器来控制第15页/共44页解析解析(1)该电子控制系统的被控对象是喇叭，控制喇叭发出声音，不存在反馈回该电子控制系统的被控对象是喇叭，控制喇叭发出声音，不存在反馈回路，所以该控制系统的工作方式为开环电子控制系统。路，所以该控制系统的工作方式为开环电子控制系统。(2)该电子控制系统的工作原理是

14、电源通过电阻该电子控制系统的工作原理是电源通过电阻R2、覆铜板和电位器、覆铜板和电位器RP对电容对电容C1充充电，充电过程，电，充电过程，2脚和脚和6脚是低电平，脚是低电平，3脚输出是高电平。电容脚输出是高电平。电容C1充满电后，通过电充满电后，通过电位器位器RP和覆铜板往和覆铜板往7脚进行放电，放电过程，脚进行放电，放电过程，2脚和脚和6脚是高电平，脚是高电平，3脚输出是低电平脚输出是低电平。整个过程在。整个过程在3脚形成振荡回路。将脚形成振荡回路。将RP调到最下端，调到最下端，2脚、脚、6脚有电压，说明电容器脚有电压，说明电容器C1能正常充放电，电容器能正常充放电，电容器C1是好的。是好的

15、。3脚有电压输出，如果电容器脚有电压输出，如果电容器C3是好的，喇叭是好的，喇叭应该正常工作，有声音输出。应该正常工作，有声音输出。7脚和脚和8脚无电压，说明未焊接好。脚无电压，说明未焊接好。 第16页/共44页(3)防盗报警器是防止小偷进入家中，可以将该报警器放置在窗台上，能够检测人防盗报警器是防止小偷进入家中，可以将该报警器放置在窗台上，能够检测人体的传感器，可以用红外线装置，也可以用脚不小心踩到压力开关来触发报警，体的传感器，可以用红外线装置，也可以用脚不小心踩到压力开关来触发报警，也可以用干簧管安装在窗户上来触发，靠声音传感器来触发不是好的方案。也可以用干簧管安装在窗户上来触发，靠声音

16、传感器来触发不是好的方案。答案答案(1)B(2)B(3)D第17页/共44页【例【例3】(201811月浙江选考月浙江选考)小明在科技实践活动中，设计了如图所示的电路，小明在科技实践活动中，设计了如图所示的电路，用数字信号控制小电机正反转和停止。规定电流流向为用数字信号控制小电机正反转和停止。规定电流流向为XY时电机时电机M正转，电正转，电流流向为流流向为YX时电机时电机M反转。请你完成下列各题。反转。请你完成下列各题。2脚脚6脚脚3脚脚VccVcc高电平高电平VccVcc低电平低电平VccVcc保持保持VccVcc不使用不使用555电路电路IC1、IC2的特性表的特性表第18页/共44页(1

17、)用用0代表低电平，代表低电平，1代表高电平，代表高电平，E端和端和F端的信号为端的信号为_时电机反转时电机反转(在在A.00；B.01；C.11；D.10中选择合适的选项，将序号填入中选择合适的选项，将序号填入“_”处处)；第19页/共44页(2)现在准备用现在准备用LED表示电机运转的状态，正转时绿色表示电机运转的状态，正转时绿色LED发光，反转时红色发光，反转时红色LED发发光，停止时两个光，停止时两个LED都不发光，以下都不发光，以下LED连接正确的是连接正确的是_(在下列选项中选择在下列选项中选择合适的选项，将序号填入合适的选项，将序号填入“_”处处)；第20页/共44页(3)小明尝

18、试用三极管驱动继电器，用继电器来控制电机。要求按原有的逻辑关系控小明尝试用三极管驱动继电器，用继电器来控制电机。要求按原有的逻辑关系控制电机的正反转及停止，请你在虚线框中画出三极管、继电器、二极管，并采用共制电机的正反转及停止，请你在虚线框中画出三极管、继电器、二极管，并采用共发射极接法正确地连接电路。发射极接法正确地连接电路。第21页/共44页(4)小明根据下面的芯片引脚图和题小明根据下面的芯片引脚图和题(3)的电路图，对芯片部分引脚进行了连接的电路图，对芯片部分引脚进行了连接(如下如下图所示图所示)，请你完成其余引脚的连接。，请你完成其余引脚的连接。第22页/共44页答案答案(1)B(2)

19、A(3)第23页/共44页(4)第24页/共44页变式变式3小明准备设计一个养猪场温、湿度模拟控制系统，选择湿敏电阻和负温度小明准备设计一个养猪场温、湿度模拟控制系统，选择湿敏电阻和负温度系数的热敏电阻作为传感器。当养猪场的温度或湿度高于设定值时开启相应的控系数的热敏电阻作为传感器。当养猪场的温度或湿度高于设定值时开启相应的控制装置制装置(M1、M2)进行自动调节。控制电路如图所示，其中进行自动调节。控制电路如图所示，其中G1、G2为集成运算放为集成运算放大器，其输入输出的逻辑关系是：大器，其输入输出的逻辑关系是：VV，输出高电平；反之，输出低电平。，输出高电平；反之，输出低电平。请分析电路，

20、完成以下任务：请分析电路，完成以下任务：第25页/共44页(1)请根据控制要求和电路原理，在虚线框内补全电路请根据控制要求和电路原理，在虚线框内补全电路(不添加任何元器件不添加任何元器件)。(2)根据电路原理，根据电路原理，M1、M2控制功能分别是控制功能分别是_(在在M1为温度调节，为温度调节，M2为湿为湿度调节；度调节；M1为湿度调节，为湿度调节，M2为温度调节中选择合适的选项为温度调节中选择合适的选项)。(3)将电位器将电位器Rp中心向下滑动，设定温度将会中心向下滑动，设定温度将会_(在在变高；变高；变低中变低中选择合适的选项选择合适的选项)，设定湿度将会，设定湿度将会_(在在变大；变大

21、；变小中选择合适的选变小中选择合适的选项项)。第26页/共44页(4)当养猪场温、湿度同时超过上限时，要求发出声音报警，提醒工作人员进行人工当养猪场温、湿度同时超过上限时，要求发出声音报警，提醒工作人员进行人工干预。请你在虚线框内用一个逻辑门与电路进行正确连接，实现报警功能。干预。请你在虚线框内用一个逻辑门与电路进行正确连接，实现报警功能。第27页/共44页解析解析(1)当养猪场的温度或湿度高于设定值时，当养猪场的温度或湿度高于设定值时，G1输出低电平，输出低电平，G2输出高电平，根输出高电平，根据题目要求据题目要求M1、M2要工作，所以三极管要工作，所以三极管V1、V2要被导通，故要被导通，

22、故G1连接连接R4，G2连接连接R3。(2)结合第结合第(1)问可知，问可知，M1为温度调节，为温度调节，M2为湿度调节；为湿度调节；(3)将电位器将电位器Rp中心向下滑动，中心向下滑动，Rp的电阻将会变小，的电阻将会变小，G1的同向端和的同向端和G2的反向端的电压的反向端的电压将会变小，故设定温度将会变低，设定湿度将变小。将会变小，故设定温度将会变低，设定湿度将变小。(4)当养猪场的温度和湿度同时超过上限时，当养猪场的温度和湿度同时超过上限时，G1输出低电平，输出低电平，G2输出高电平，三极管输出高电平，三极管V1、V2被导通，被导通，J1、J2吸合，要使蜂鸣器报警，综合分析，虚线框中为与门

23、。吸合，要使蜂鸣器报警，综合分析，虚线框中为与门。第28页/共44页答案答案(1)第29页/共44页(2)(3)、(4)第30页/共44页【例【例4】如图所示是小明设计的水箱水位报警电路，当水淹没如图所示是小明设计的水箱水位报警电路，当水淹没a、b两个金属探头两个金属探头后，蜂鸣器发声报警。该电路的主控芯片采用后，蜂鸣器发声报警。该电路的主控芯片采用JN6201音乐集成芯片，有关音乐集成芯片，有关JN6201的部分资料如下：的部分资料如下：(1)芯片电源电压为芯片电源电压为3 V；(2)当当I1、I2、I3和和I4中任一端输中任一端输入高电平，入高电平，O1、O2都会输出音频信号，都会输出音频

24、信号，O3输出频率较低的周期性脉冲信号，输出频率较低的周期性脉冲信号，O4输出低电平。输出低电平。(3)当当I1、I2、I3和和I4输入同时为低电平时，输入同时为低电平时，O1、O2、O3输出都是低输出都是低电平，电平，O4输出高电平。请完成以下任务：输出高电平。请完成以下任务：第31页/共44页(1)小明想在原电路的基础上增加闪光报警，请你在虚线框内选择合适的端子连接发小明想在原电路的基础上增加闪光报警，请你在虚线框内选择合适的端子连接发光二极管和电阻，当水淹没光二极管和电阻，当水淹没a、b两个金属探头后，发光二极管闪烁，否则发光二极两个金属探头后，发光二极管闪烁，否则发光二极管熄灭。要求发

25、光二极管和电阻都接在三极管的集电极上。管熄灭。要求发光二极管和电阻都接在三极管的集电极上。第32页/共44页(2)小明想用小明想用JN6201设计一个如图所示水箱水位的控制系统，当水位低于低水位设计一个如图所示水箱水位的控制系统，当水位低于低水位b时时，水泵抽水，当水位到达高水位，水泵抽水，当水位到达高水位a时，水泵停止抽水。请你在图中虚线框内选择合时，水泵停止抽水。请你在图中虚线框内选择合适的端子连接。适的端子连接。第33页/共44页(3)小明对第小明对第(2)小题的水箱水位控制电路进行调试，将水位传感器放入无水的容器中小题的水箱水位控制电路进行调试，将水位传感器放入无水的容器中，接通电源，

26、听见继电器吸合的声音，但是水泵不抽水，最有可能的原因是，接通电源，听见继电器吸合的声音，但是水泵不抽水，最有可能的原因是_(在在V2装反了；装反了；水位探头水位探头a、b与转换触点与转换触点J1的常开、常闭触点接反了；的常开、常闭触点接反了；转换触点转换触点J2的常开、常闭触点接反了中选择一项，将序号填写在的常开、常闭触点接反了中选择一项，将序号填写在“_”处处)；(4)小明想在第小明想在第(2)小题的水箱水位控制电路的基础上增加手动加水功能，则如图所示小题的水箱水位控制电路的基础上增加手动加水功能，则如图所示手动开关可以手动开关可以_(在在并联在并联在R1两端；两端；并联在继电器线圈两端；并

27、联在继电器线圈两端；并联在并联在V1的集电极和发射极两端中选择一项，将序号填写在的集电极和发射极两端中选择一项，将序号填写在“_”处处)。第34页/共44页答案答案(1)第35页/共44页(2)(3)(4)第36页/共44页变式变式4如图如图1所示是小明设计的装在晾衣架上的报警装置部分电路，所示是小明设计的装在晾衣架上的报警装置部分电路，Rs为负特性为负特性湿度电阻。当下雨时，蜂鸣器报警，提醒屋内人收回晾衣架。该电路的主控芯湿度电阻。当下雨时，蜂鸣器报警，提醒屋内人收回晾衣架。该电路的主控芯片采用片采用JN6201音乐集成芯片，有关音乐集成芯片，有关JN6201的部分资料如下：的部分资料如下：

28、(1)芯片电源电压为芯片电源电压为3 V；(2)当当1脚、脚、2脚、脚、3脚和脚和4脚中任一端输入高电平，脚中任一端输入高电平，14脚、脚、11脚都会输出音频脚都会输出音频信号，信号，10脚输出频率较低的周期性脉冲信号，脚输出频率较低的周期性脉冲信号，9脚输出低电平。脚输出低电平。(3)当当1脚、脚、2脚、脚、3脚和脚和4脚输入同时为低电时，脚输入同时为低电时， 14脚、脚、11脚、脚、10脚输出都是低电平，脚输出都是低电平，9脚输出高电脚输出高电平。请完成以下任务：平。请完成以下任务：图图1第37页/共44页(1)图图1中的中的JN6201音乐集成芯片没有通电，正确的接法是音乐集成芯片没有通电，正确的接法是_(在在6脚接地，脚接地，7脚脚接电源正