第十三课开环电子控制系统的设计和应用

1、一 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。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。能应用该电路设计和安装开环控制系统。 用数字集成电路等可以安装许多实用电路。用数字集成电路等可以安装许多实用电路。 这些实用电路具有通用性强、电路稳定性好的特点。这些实用电路具有通用性强、电路稳定性好的特点。 利用实用电路可以设计和安装有趣、简易的开环电子控制利用实用电路可以设计和安装有趣、简易的开环电子控制系统。系统。简单实用电路的安装与调试简单实用电路的安装与调试 不同的实用电路可以实现不同的功能。常见的实不

2、同的实用电路可以实现不同的功能。常见的实用电路有很多，如多谐振荡电路、触发电路、存储器用电路有很多，如多谐振荡电路、触发电路、存储器和计数器等。下面我们以制作一个和计数器等。下面我们以制作一个多谐振荡器多谐振荡器为例，为例，说明怎样制作简单实用的电路。说明怎样制作简单实用的电路。简单实用电路的安装与调试简单实用电路的安装与调试 多谐振荡器多谐振荡器是能自动产生周期性脉冲的自激振荡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器，常用来作为脉冲信号源。脉冲的周期由电路中的电容电容C和电阻和电阻R确定。确定。开环电子控制系统的设计和安装开环电子控制系统的设计和安装试

3、验目的试验目的:安装和调试一个音频振荡电路。安装和调试一个音频振荡电路。音频振荡电路的调试音频振荡电路的调试 这是一个振荡电路，合上这是一个振荡电路，合上开关时，通过开关时，通过30k电阻和电位电阻和电位器向器向0.1F电容器充电，充电电容器充电，充电到一定时，两个三极管导通，到一定时，两个三极管导通，有电流流过喇叭，由于喇叭上有电流流过喇叭，由于喇叭上端电位升高，电容器开始放电，端电位升高，电容器开始放电，并反向充电，导致两只三极管并反向充电，导致两只三极管截止，喇叭中电流截止，接着截止，喇叭中电流截止，接着电容器又开始正向充电，如此电容器又开始正向充电，如此反复，喇叭中出现断续的声音。反复

4、，喇叭中出现断续的声音。 开环电子控制系统的设计和安装开环电子控制系统的设计和安装调试过程：改变振荡频率调试过程：改变振荡频率1调节调节47k电位器可改变振荡频率；电位器可改变振荡频率；230k电阻换成电阻换成68k或或l00k振荡频率降低（声音变沉）；振荡频率降低（声音变沉）；330k电阻换成电阻换成l0k或或5.lk振荡频率加快（声音变尖）；振荡频率加快（声音变尖）；40.1F电容器换成电容器换成0.2F或或0.47F，振荡频率降低；，振荡频率降低； 50.1F电容器换成电容器换成0 02F，振荡频率加快。，振荡频率加快。 问题问题: 试验过程中你所听到的声音有无变化？试验过程中你所听到的

5、声音有无变化？ 如果有变化，产生这种变化的原因是什么如果有变化，产生这种变化的原因是什么？ 小结小结: 电容或电阻增大，振荡频率降低；电容或电阻增大，振荡频率降低； 电容或电阻减小，振荡频率加快。电容或电阻减小，振荡频率加快。 如果把电路中的电容换成如果把电路中的电容换成10F或或100F，会，会产生怎样的结果？产生怎样的结果？小资料小资料 计数器计数器：能统计时钟脉冲数的部件，在电：能统计时钟脉冲数的部件，在电子控制系统中可用来实现顺序控制、定时子控制系统中可用来实现顺序控制、定时或延时等。或延时等。 存储器存储器：由触发器或其他存储元件构成的：由触发器或其他存储元件构成的存储阵列，用来存放

6、数据和指令。存储阵列，用来存放数据和指令。电子门铃的设计及其应用电子门铃的设计及其应用 在前面几章中，我们曾经接触过具有一定在前面几章中，我们曾经接触过具有一定实用价值的开环电子控制系统。例如，在实用价值的开环电子控制系统。例如，在第一章第一节制作的磁控报警器模型，在第一章第一节制作的磁控报警器模型，在第四章第二节搭接的能控制电动机并报警第四章第二节搭接的能控制电动机并报警的电路。下面制作电子门铃为例，介绍开的电路。下面制作电子门铃为例，介绍开环电子控制系统的设计与安装。环电子控制系统的设计与安装。简单的电子门铃设计简单的电子门铃设计合上开关，喇叭无声。合上开关，喇叭无声。按下电键，喇叭发出尖

7、叫按下电键，喇叭发出尖叫声，并慢慢衰减下去到无声，并慢慢衰减下去到无声。声。若在蜂呜器上并联一只若在蜂呜器上并联一只0.02或或0.lF电容器，音调电容器，音调就会改变。就会改变。电子门铃的设计及其应用电子门铃的设计及其应用设计和制作具有不同功能的电子门铃，可以满设计和制作具有不同功能的电子门铃，可以满足人们不同的需求。足人们不同的需求。案例：张大伯有一个刚上小学一年级的小孙子案例：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。屋里面没听见，常常急得他在门外啼哭。设计要求设计要求(1)安装一

8、个电子门铃控制系统。安装一个电子门铃控制系统。(2)大人和小孩都能方便地使用。大人和小孩都能方便地使用。(3)能辨别是大人还是小孩在按动门铃。能辨别是大人还是小孩在按动门铃。设计分析设计分析(1)可选择开环电子控制系统，它的被控量是可选择开环电子控制系统，它的被控量是“声音声音”，被控对象是扬声器。，被控对象是扬声器。(2)设置两个输入端，安装两个按钮开关，这样设置两个输入端，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地使用。可以分别供身高不同的大人和小孩方便地使用。(3)控制（处理）部分可以使用电子电路作为控控制（处理）部分可以使用电子电路作为控制核心。制核心。 (1)挑选两个

9、发出不同声音的音乐集成电路作为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。控制（处理）部分。(2)根据本书第一章第一节练习中根据本书第一章第一节练习中电子控制报电子控制报警器模型警器模型将干簧管改为按钮开关，即可成为将干簧管改为按钮开关，即可成为门铃电路。门铃电路。(3)安装两组电子门铃控制系统，并根据大人和安装两组电子门铃控制系统，并根据大人和小孩不同的身高和手的长度，在门框的适当位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。置安装两只按钮开关。设计方案设计方案A(1)根据前面小试验中的根据前面小试验中的安装和调试一个多谐安装和调试一个多谐振荡器振荡器在输出端接上

10、无源蜂鸣器，即可成为在输出端接上无源蜂鸣器，即可成为门铃电路。门铃电路。(2)选择两组不同的选择两组不同的R和和C的值，制作能发出不的值，制作能发出不同声音的门铃。同声音的门铃。 (3)安装两组电子门铃控制系统，并根据大人和安装两组电子门铃控制系统，并根据大人和小孩不同的身高和手的长度，在门框的适当位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。置安装两只按钮开关。设计方案设计方案B如何对电子门铃进行适当改装，让门外的小孙如何对电子门铃进行适当改装，让门外的小孙子按了门铃之后能知道家里有没有人？子按了门铃之后能知道家里有没有人？设计拓展设计拓展可以选用具有多路输出与输入的音乐集成

11、电路，可以选用具有多路输出与输入的音乐集成电路，其中一路的输入端加接一个按钮，并把它装在其中一路的输入端加接一个按钮，并把它装在室内。在其电路对应的输出端安装一个扬声器室内。在其电路对应的输出端安装一个扬声器,并将其安装在门口。当小孙子按动门铃按钮后，并将其安装在门口。当小孙子按动门铃按钮后，家人从扬声器中放出固有乐曲可知孙子已在门家人从扬声器中放出固有乐曲可知孙子已在门口，家人即可按动装在室内的门铃按钮，门口口，家人即可按动装在室内的门铃按钮，门口的扬声器马上传出音乐声，小孙子就可知道家的扬声器马上传出音乐声，小孙子就可知道家里有人。里有人。 (1)依据设计要求进行分析，确定被控量和被依据设

12、计要求进行分析，确定被控量和被控对象。控对象。 (2)根据开环电子控制系统方框图，选择恰当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。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。或改进原有的电路。开环电子控制系统开环电子控制系统设计和安装的一般步骤设计和安装的一般步骤 (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，防止元器件错接、虚焊，要注