通用技术浙江高考新选考一轮选修电子控制系统设计及其应用.pptx

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1、考试标准考试标准考试内容考试要求考试属性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设计、安装与调试安装过程中常见问题的分析和解决bcc加试2016年4月选考(第17题)2016年10月选考(第17题)2017年11月选考(第17题)2018年4月选考(第17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理简单闭环电子控制系统的设计、安装与调试安装过程中常见问题的分析和解决bcc加试2015年10月选考(第10、14题)2017年4月选考(第17题)第1页/共44页一、开环电子控

2、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，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。(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(处理)部分使用的电路和元器件，选择合适的执行部件。(3)参照相关资料，在输入、控制(处理)

3、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，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。第3页/共44页二、闭环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。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。(2)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、

4、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。(3)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。(5)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，要求如下：当水箱中的水位低于b 点时，水泵工作；水位到达c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

5、法中，不正确的是()第6页/共44页A.电容C起到延时的作用B.该电路能实现题目的要求C.V2应选择NPN型三极管D.D1起到开关作用解解析析该电路路不不能能实现题目目的的要要求求，当当水水位位到到达达C点点后后，由由于于电容容C的的延延时作作用用，电动机机还会工作一段会工作一段时间，最，最终水会高于水会高于C点。故点。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，RP2调大，报警温度会增加B.温度越高，Rt的电阻越小C.RP2一定的情况下，RP1调小，报警温度会降低D.1脚输出高电平时，V1导通，V2发光解析解析RP2一定的情况下，一定的情况下，RP1调小，小，报

6、警温度会增加。故警温度会增加。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。当花盆中土壤湿度较小时，探针a和探针b之间的电阻值较大，使得3脚输出为高电位，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(探针a和探针b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()第10页/共44页A.调节Rp时，中心抽头调整到图示中最上方B.三极管V1烧坏断路C.电阻R两管脚连焊，造成短路D.焊接过程中1脚虚焊 解解析析调节Rp时，中中心心抽抽头调整

7、整到到图示示中中最最上上方方，2、6脚脚为低低电平平，3脚脚高高电平平，继电器吸合。器吸合。答案答案A第11页/共44页变变式式2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、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()A.闭环电子控制B.开环电子控制C.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第13页/共44页(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，关于用多用电表检测的说法，错误的是()A.将RP调到最下端，2脚、6脚有电压，说明电容器C1是好的B

8、.3脚有电压输出，说明电容器C3是好的C.7脚无电压，说明7脚未焊接好D.8脚无电压，说明8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()A.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C.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第15页/共44页解解析析(1)该电子子控控制制系系统的的被被控控对象象是是喇喇叭叭，控控制制喇喇叭叭发出出声声音音，不不存存在在反反馈回回路路，所以所以该控制系控制系统的工作方式的工作方式为开开环电子控制系子控制系统。(2)该电子子控控制制系系统的的工工作作原原理理

9、是是电源源通通过电阻阻R2、覆覆铜板板和和电位位器器RP对电容容C1充充电，充充电过程程，2脚脚和和6脚脚是是低低电平平，3脚脚输出出是是高高电平平。电容容C1充充满电后后，通通过电位位器器RP和和覆覆铜板板往往7脚脚进行行放放电，放放电过程程，2脚脚和和6脚脚是是高高电平平，3脚脚输出出是是低低电平平。整整个个过程程在在3脚脚形形成成振振荡回回路路。将将RP调到到最最下下端端，2脚脚、6脚脚有有电压，说明明电容容器器C1能能正正常常充充放放电，电容容器器C1是是好好的的。3脚脚有有电压输出出，如如果果电容容器器C3是是好好的的，喇喇叭叭应该正正常工作，有声音常工作，有声音输出。出。7脚和脚和

10、8脚无脚无电压，说明未明未焊接好。接好。第16页/共44页(3)防防盗盗报警警器器是是防防止止小小偷进入入家家中中，可可以以将将该报警警器器放放置置在在窗窗台台上上，能能够检测人人体体的的传感感器器，可可以以用用红外外线装装置置，也也可可以以用用脚脚不不小小心心踩到到压力力开开关关来来触触发报警警，也也可以用干簧管安装在窗可以用干簧管安装在窗户上来触上来触发，靠声音，靠声音传感器来触感器来触发不是好的方案。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月月浙浙江江选选考考)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

11、定电流流向为XY时电机M正转，电流流向为YX时电机M反转。请你完成下列各题。2脚6脚3脚VccVcc高电平VccVcc低电平VccVcc保持VccVcc不使用555电路IC1、IC2的特性表第18页/共44页(1)用0代表低电平，1代表高电平，E端和F端的信号为_时电机反转(在A.00；B.01；C.11；D.10中选择合适的选项，将序号填入“_”处)；第19页/共44页(2)现在准备用LED表示电机运转的状态，正转时绿色LED发光，反转时红色LED发光，停止时两个LED都不发光，以下LED连接正确的是_(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“_”处)；第20页/共44页(3)小明尝试用三极

12、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(3)的电路图，对芯片部分引脚进行了连接(如下图所示)，请你完成其余引脚的连接。第22页/共44页答案答案(1)B(2)A(3)第23页/共44页(4)第24页/共44页变变式式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(M1、M2)进行自动调节。控制电路如图所示，其中G1、G2为集成运算放大

13、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。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(不添加任何元器件)。(2)根据电路原理，M1、M2控制功能分别是_(在M1为温度调节，M2为湿度调节；M1为湿度调节，M2为温度调节中选择合适的选项)。(3)将电位器Rp中心向下滑动，设定温度将会_(在变高；变低中选择合适的选项)，设定湿度将会_(在变大；变小中选择合适的选项)。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。

14、第27页/共44页解解析析(1)当当养养猪猪场的的温温度度或或湿湿度度高高于于设定定值时，G1输出出低低电平平，G2输出出高高电平平，根根据据题目要求目要求M1、M2要工作，所以三极管要工作，所以三极管V1、V2要被要被导通，故通，故G1连接接R4，G2连接接R3。(2)结合第合第(1)问可知，可知，M1为温度温度调节，M2为湿度湿度调节；(3)将将电位位器器Rp中中心心向向下下滑滑动，Rp的的电阻阻将将会会变小小，G1的的同同向向端端和和G2的的反反向向端端的的电压将会将会变小，故小，故设定温度将会定温度将会变低，低，设定湿度将定湿度将变小。小。(4)当当养养猪猪场的的温温度度和和湿湿度度同

15、同时超超过上上限限时，G1输出出低低电平平，G2输出出高高电平平，三三极极管管V1、V2被被导通，通，J1、J2吸合，要使蜂吸合，要使蜂鸣器器报警，警，综合分析，虚合分析，虚线框中框中为与与门。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a、b两个金属探头后，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JN6201的部分资料如下：(1)芯片电源电压为3 V；(2)当I1、I2、I3和I4中任一端输入高电平，O1、O2都会输出音频信号，O3输出频率较低的周期性脉冲信号，O4输

16、出低电平。(3)当I1、I2、I3和I4输入同时为低电平时，O1、O2、O3输出都是低电平，O4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b时，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适的端子连接。第33页/共44页(3)小明对第(2)小题的水箱水位控制电路进行调试，

17、将水位传感器放入无水的容器中，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V2装反了；水位探头a、b与转换触点J1的常开、常闭触点接反了；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“_”处)；(4)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，则如图所示手动开关可以_(在并联在R1两端；并联在继电器线圈两端；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“_”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页变变式式4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，Rs为负特性湿

18、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JN6201音乐集成芯片，有关JN6201的部分资料如下：(1)芯片电源电压为3 V；(2)当1脚、2脚、3脚和4脚中任一端输入高电平，14脚、11脚都会输出音频信号，10脚输出频率较低的周期性脉冲信号，9脚输出低电平。(3)当1脚、2脚、3脚和4脚输入同时为低电时，14脚、11脚、10脚输出都是低电平，9脚输出高电平。请完成以下任务：图1第37页/共44页(1)图1中的JN6201音乐集成芯片没有通电，正确的接法是_(在6脚接地，7脚接电源正极；6脚接电源正极，7脚接地中选择一项，将序号填写在“_”处)；(2)要实现题中

19、所提的功能要求，请在虚线框1中选择合适的接线端子把电路补充完整。(3)小明打算对图1电路进行改进，当天黑或下雨时，报警器报警，提醒屋内人收回晾衣架。请在图2虚线框2中应选择的逻辑门是_(在与门；或门；与非门；或非门中选择合适的序号填写在“_”处)；图2第38页/共44页(4)小明再一次打算对图2电路进行改进，当天黑或下雨时，报警器报警，并通过电动机转动把晾衣架收回，请在图3虚线框3中选择合适的接线端子连接所有的电子元件。图3第39页/共44页答案答案(1)(2)第40页/共44页(3)(4)第41页/共44页【易混易错】【易混易错】反馈方法反馈方法运用反馈的概念分析和处理问题的方法，叫反馈方法。反馈方法最大优点在于：任何偏差不论其来源如何，都可以按照这一方法不断地加以消除。因此，当系统的工作受到种种不确定因素的干扰或者目标处于不断变化的情况下，这种控制方法就更加有力。反馈是达到预期目标的最好方法。反馈可分为负反馈和正反馈。增强输入讯号效应的叫正反馈；减弱输入讯号效应的叫负反馈。正反馈常用来产生振荡；负反馈能稳定放大，减少失真。第42页/共44页第43页/共44页感谢您的观看！第44页/共44页