苏教版高中通用技术选修1电子控制技术 电子控制系统的概述、设计及其应用
一、选择题
1．某年春节报道，中国游客在日本电器店中，频频买断货的智能马桶盖，极有可能是中国制造的。这类智能马桶盖具有便座加热、温水洗净、暖风干燥、杀菌抗菌等多种功能。在寒冷的冬天，便座可以保持在26 ℃的温度，人们如厕坐上便座时，就加热保持38 ℃的便座温度。该便座加热控制系统属于什么控制，选择什么感应器件，较合理的是（ ）
A．开环控制，红外传感器 B．开环控制，重力感应器
C．闭环控制，红外传感器 D．闭环控制，重力感应器
2．音乐集成电路JN6201的内部有微处理器和多个多谐振荡器，通过一定的程序控制，可以产生不同的乐曲，能输出音乐的引脚是（ ）
A．引脚9，引脚10 B．引脚10，引脚11
C．引脚11，引脚14 D．引脚9，引脚14
二、非选择题
3．如图是光电报警器，当有人进入报警区时，传感器光敏管V的光被遮挡，UA与非门的1脚电位升高，2脚为0，所以3脚的电位也升高。由于UA的输出3脚与UB与非门的输入5、6脚直接相连，即高电位，故UB的输出4脚为低电位。
因为3脚电位高于4脚电位，所以电容通过电阻R1充电，使2脚的电位上升，3脚的电位下降，从而使4脚电位升高。周而复始形成振荡，产生的交变电流通过蜂鸣器Y发出报警的声音。
（1）用A、B表示4011中与非门的两个输入端(1、2脚)，Y表示输出端(3脚)，则输入、输出端之间的逻辑关系是 。
（2）当传感器光敏管的光被人遮挡时，光敏管V的阻值 (在①增大；②减小；③不变中选择一项，将序号填写在横线处)。
（3）如果将传感器光敏管V与R2对换后，当传感器光敏管的光被人遮挡时，此时蜂鸣器Y (在①发出报警声；②不发报警声中选择一项，将序号填写在横线处)。
（4）该报警器通过蜂鸣器发出的报警声太小，需要设计一个信号放大器，将振荡器产生的交变电流放大，然后推动扬声器发出响亮的声音。请你根据上述要求，在虚线框中画全电路：
4．如图a所示是烟雾报警实验电路原理图，虚线左边是烟雾信号采集电路，当有烟雾时，光电接收二极管V2才能接收到发光二极管V1被烟雾散射的光线，从截止变为导通。虚线右边是报警电路，其中SR4013是可编程语音芯片，触发信号经引脚TG输入并经过处理后，从引脚COUT输出报警信号，最终使蜂鸣器发出警报，其他三个引脚与信号无关。请完成以下任务：
图a烟雾报警实验电路原理图
图b 多用电表示值
图c 74LS32引脚图
（1）如图b所示的指针式多用电表显示了电阻器R1的阻值，已知测量时采用的电阻挡是R×100，则电阻器R1的阻值为 ；
（2）当房间中有烟雾时，三极管VT1的基极电位 (在①升高；②降低；③不变中选择一项，将序号填写在横线处)；
（3）当烟雾报警器响起时，可编程语音芯片SR4013引脚TG得到的触发信号为 (在①高电平；②低电平中选择一项，将序号填写在横线处)；
（4）张雷完成实验后，决定将该电路应用于家里的5个房间。报警电路只装一个在客厅，每个房间装一个烟雾信号采集电路，再用一个四2输入或门集成电路74LS32(引脚见图c)将5个房间烟雾信号传送给报警电路，使任何一个房间出现烟雾就立刻报警。请你根据上述要求将虚线框中的未接好的电路引脚进行连接。
5．如图所示是插座过压、欠压保护电路原理图，CD4001是四2输入或非门。请完成以下任务：
（1）图中K符号对应的元器件为 ；
（2）集成电路CD4001中或非门的两个输入端5脚和6脚与输出端4脚的逻辑关系是 ；
（3）图中二极管VD6的作用是 (在①保护；②交流电整流中选择一项，将序号填写在横线处)；
（4）小黄同学准备将该保护电路用于办公室的插座控制保护。由220 V交流电源供电，采用电磁继电器的触点作为保护开关，用三极管控制继电器触点的闭合与断开，发光二极管显示工作状态。请根据上述要求在虚线框中帮助小黄画全电路。
6．下图所示电路是电热水器温度控制器电路。电路主要由热敏电阻Rt、比较器、驱动电路及加热器RL等组成。通过电路可自动控制加热器的开闭，使水温保持在90 ℃。热敏电阻在25 ℃时的阻值为100 kΩ，温度系数为1 K/℃。在比较器IC741的反向输入端(2脚)加有3.9 V的基准电压，在比较器的同向输入端(3脚)加有Rp和热敏电阻Rt的分压电压。当水温低于90 ℃时，比较器输出端(6脚)输出高电位，驱动VT1和VT2导通，使继电器K工作，K1吸合接通加热器电路；当水温高于90 ℃时，比较器输出端变为低电位，VT1和VT2截止，继电器K则断开加热器电路。
（1）该电热水器温度控制器的控制方式是 (在①开环控制；②闭环控制中选择一项，将序号填写在横线处)；
（2）当水温变高时，热敏电阻Rt的阻值 (在①增大；②减小；③不变中选择一项，将序号填写在横线处)；
（3）若想把控制水温调整到85℃，则可以 Rp的阻值(在①增大；②减小中选择一项，将序号填写在横线处)；
（4）本电路也可改成制冷温度控制，通过改变比较器IC741的反向输入端(3脚)的基准电压来设定一个较低的温度(如1℃)，继电器K断开或闭合的是制冷用压缩机的电路，当温度高于1℃时要求接通压缩机电路使之开始制冷，此时需要对虚线框部分加入一个逻辑门电路，请在下边线框内画出修改后的电路。
7．（2015高三上·杭州模拟）下图为冬季鱼缸恒温控制电路，当温度降到一定值时，恒温电路工作，使电热丝通电，对水缸进行加热；当温度升高到一定值时，自动切断电热丝电源，从而实现鱼缸恒温控制。
（1）补全该电子控制系统的方框图。
① ② ③
④ ⑤
（2）RT为正温度系数热敏电阻，该电阻当温度升高时，电阻值将 。（增大，减小）
（3）继电器J线圈额定电压应选择 。（直流6V，直流12V）
（4）当RP中心抽头向上调时，则鱼缸温度将 （升高，降低）。
（5）当继电器J吸合时，但电热丝不加热，则可能的故障是 。
8．陈晨同学通过电子控制系统设计和制作的学习，想利用音乐集成电路JN6201设计制作一个天亮提醒器，以便帮助提醒农场里做活的农民。电路原理图如下：
（1）根据该电路原理图的设计，如果要调节光线的亮度来控制报警声，应该调节元器件 ；
（2）该电子控制在电路接通电源不发出报警声时V2处于 状态，发出报警时V2处于 状态；
（3）在使用了该报警器后，农民反映使用情况良好，希望陈晨改进下该电路，设计和制作一个能在下雨时报警提醒的音乐报警器。从电路原理分析来看，陈晨只需要把光敏电阻RG改换成 就可以。
9．如图所示是某一控制烧水声光报警的开环控制电路，图中温度传感器RT(浸在水中)，选用当水温上升时电阻减小，反之电阻增大的热敏电阻。可调电阻器RP用来设置温控点，R1、R2、 、 组成控制电路， 为发光二极管完成光报警，非门G1、G2和R3、C1及扬声器元件组成(多谐振荡器)完成声报警电路。请分析该电路工作原理，完成下列各题，在横线处填写上相应内容。
（1）RT称为 温度系数热敏电阻(在①正；②负中选择一项，将序号填入)；
（2）电路图中三极管 型号是 (在①PNP，②NPN中选择一项，将序号填入)；
（3）当水温加热升高达到设定温控点时，三极管 处在 状态；(在①放大，②饱和导通，③截止中选择一项，将序号填入)。此时发光二极管 (在①亮，②不亮中选择一项，将序号填入)，扬声器 (在①发出响声，②没有响声中选择一项，将序号填入)。
10．如图所示是某一恒温(需加热)水箱闭环控制电路原理图，图中RT为热敏电阻，其功能是接收水温信息，安装时它是浸在水中， 、 和R是信号处理电路(控制器)，J是继电器，它的开关是电热棒(浸在水中，图中没有画出)的电源开关，RP用来设定温控点。请分析该电路工作原理，完成下列各题，在横线处填写上相应内容。
（1）RT应选用 温度系数热敏电阻(在①正；②负中选择一项，将序号填入)；
（2）电路图中三极管 、 型号均是 (在①PNP，②NPN中选择一项，将序号填入)；
（3）当水温加热升高达到设定温控点时，三极管 、 处在 状态。(在①放大，②饱和导通，③截止中选择一项，将序号填入)。此时继电器J (在①接通，②断开中选择一项，将序号填入)，电热棒电源控制开关自动 (在①开；②关中选择一项，将序号填入)。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】控制的手段和方法；传感器的选择
【解析】【解答】该系统需要保持所控制的温度，因此宜采用闭环控制；需要感知人是否坐在马桶盖上，应采用重力传感器，故答案选D。
【分析】本题考查控制的方式和传感器的选择。开环与闭环控制系统的区别：有无反馈；是否对当前控制起作用。开环控制一般是在瞬间就完成的控制活动，闭环控制一定会持续定的时间，可以借此判断反馈环节。
2．【答案】C
【知识点】常用电子元器件
【解析】【解答】JN6201集成元件中，11、14脚输出音乐信号，10脚可接发光二极管，9脚可接继电器电路。故答案选C。
【分析】本题考查集成元件的引脚分布。
3．【答案】（1）Y=
（2）①
（3）②
（4）解：如图所示；
【知识点】电子控制技术的含义及其作用；简单的组合逻辑电路的分析、制作和测试
4．【答案】（1）2 kΩ~2.2 kΩ
（2）①
（3）①
（4）解：如图所示：
【知识点】控制系统的设计与实施案例；电子控制技术的含义及其作用
5．【答案】（1）电磁继电器
（2）有高出低，全低出高
（3）①
（4）解：如图所示：
【知识点】控制系统的设计与实施案例；简单的组合逻辑电路的分析、制作和测试；常用电子元器件
6．【答案】（1）②
（2）②
（3）②
（4）解：如图所示：
【知识点】控制的手段和方法；控制系统的设计与实施案例
【解析】【解答】（1）该控制系统通过热敏电阻反馈来减少被控温度的偏差，所以属于闭环控制系统。故答案为：②。
（2）热敏电阻的阻值随着温度的升高而减小。故答案为：②。
（3）控制水温从90 ℃降低到85 ℃，此时热敏电阻的阻值比原来90 ℃时的阻值增大，要使 IC741的同向输入端(3脚)能达到反向输入端(2脚)的基准电压，必须增大通过Rt的电流，所以需要减小Rp的电阻。故答案为：②。
（4）如图所示
只需要在IC741的输出端(6脚)加接一个非门就能实现相应的功能。
【分析】本题考查的是简单电子控制系统的设计与应用。
7．【答案】（1）预制控制温度；控制处理；继电器、电热丝等工作；被控对象；正温度系数热敏电阻RT（正温度系数热敏电阻在该电路中作为检测装置）
（2）增大
（3）直流6V
（4）升高
（5）继电器常开触头接触不良
【知识点】闭环控制系统的基本组成；简单的闭环控制系统的方框图；闭环控制系统的工作过程；电阻器
8．【答案】（1）RW
（2）截止；导通
（3）湿敏电阻或湿敏传感器
【知识点】生活中常见的电子控制系统的工作过程；开环电子控制系统
【解析】【解答】（1）调节RW，可使三极管V1基极电位发生改变。故答案为：RW。
（2）该系统不发生报警时，JN6201的14脚为低电平，三极管V2截止；发生报警时，JN6201的14脚为高电平，三极管V2导通。故答案为：截止；导通。
（3）若希望该系统在下雨天报警，应将光敏电阻改为湿敏传感器或湿敏电阻。故答案为：湿敏传感器或湿敏电阻。
【分析】本题考查开环电子控制系统的分析。
9．【答案】（1）②
（2）①
（3）②；①；①
【知识点】传感器的选择；简单的组合逻辑电路的分析、制作和测试；三极管
10．【答案】（1）①
（2）②
（3）③；②；②
【知识点】简单的组合逻辑电路的分析、制作和测试；三极管
1 / 1苏教版高中通用技术选修1电子控制技术 电子控制系统的概述、设计及其应用
一、选择题
1．某年春节报道，中国游客在日本电器店中，频频买断货的智能马桶盖，极有可能是中国制造的。这类智能马桶盖具有便座加热、温水洗净、暖风干燥、杀菌抗菌等多种功能。在寒冷的冬天，便座可以保持在26 ℃的温度，人们如厕坐上便座时，就加热保持38 ℃的便座温度。该便座加热控制系统属于什么控制，选择什么感应器件，较合理的是（ ）
A．开环控制，红外传感器 B．开环控制，重力感应器
C．闭环控制，红外传感器 D．闭环控制，重力感应器
【答案】D
【知识点】控制的手段和方法；传感器的选择
【解析】【解答】该系统需要保持所控制的温度，因此宜采用闭环控制；需要感知人是否坐在马桶盖上，应采用重力传感器，故答案选D。
【分析】本题考查控制的方式和传感器的选择。开环与闭环控制系统的区别：有无反馈；是否对当前控制起作用。开环控制一般是在瞬间就完成的控制活动，闭环控制一定会持续定的时间，可以借此判断反馈环节。
2．音乐集成电路JN6201的内部有微处理器和多个多谐振荡器，通过一定的程序控制，可以产生不同的乐曲，能输出音乐的引脚是（ ）
A．引脚9，引脚10 B．引脚10，引脚11
C．引脚11，引脚14 D．引脚9，引脚14
【答案】C
【知识点】常用电子元器件
【解析】【解答】JN6201集成元件中，11、14脚输出音乐信号，10脚可接发光二极管，9脚可接继电器电路。故答案选C。
【分析】本题考查集成元件的引脚分布。
二、非选择题
3．如图是光电报警器，当有人进入报警区时，传感器光敏管V的光被遮挡，UA与非门的1脚电位升高，2脚为0，所以3脚的电位也升高。由于UA的输出3脚与UB与非门的输入5、6脚直接相连，即高电位，故UB的输出4脚为低电位。
因为3脚电位高于4脚电位，所以电容通过电阻R1充电，使2脚的电位上升，3脚的电位下降，从而使4脚电位升高。周而复始形成振荡，产生的交变电流通过蜂鸣器Y发出报警的声音。
（1）用A、B表示4011中与非门的两个输入端(1、2脚)，Y表示输出端(3脚)，则输入、输出端之间的逻辑关系是 。
（2）当传感器光敏管的光被人遮挡时，光敏管V的阻值 (在①增大；②减小；③不变中选择一项，将序号填写在横线处)。
（3）如果将传感器光敏管V与R2对换后，当传感器光敏管的光被人遮挡时，此时蜂鸣器Y (在①发出报警声；②不发报警声中选择一项，将序号填写在横线处)。
（4）该报警器通过蜂鸣器发出的报警声太小，需要设计一个信号放大器，将振荡器产生的交变电流放大，然后推动扬声器发出响亮的声音。请你根据上述要求，在虚线框中画全电路：
【答案】（1）Y=
（2）①
（3）②
（4）解：如图所示；
【知识点】电子控制技术的含义及其作用；简单的组合逻辑电路的分析、制作和测试
4．如图a所示是烟雾报警实验电路原理图，虚线左边是烟雾信号采集电路，当有烟雾时，光电接收二极管V2才能接收到发光二极管V1被烟雾散射的光线，从截止变为导通。虚线右边是报警电路，其中SR4013是可编程语音芯片，触发信号经引脚TG输入并经过处理后，从引脚COUT输出报警信号，最终使蜂鸣器发出警报，其他三个引脚与信号无关。请完成以下任务：
图a烟雾报警实验电路原理图
图b 多用电表示值
图c 74LS32引脚图
（1）如图b所示的指针式多用电表显示了电阻器R1的阻值，已知测量时采用的电阻挡是R×100，则电阻器R1的阻值为 ；
（2）当房间中有烟雾时，三极管VT1的基极电位 (在①升高；②降低；③不变中选择一项，将序号填写在横线处)；
（3）当烟雾报警器响起时，可编程语音芯片SR4013引脚TG得到的触发信号为 (在①高电平；②低电平中选择一项，将序号填写在横线处)；
（4）张雷完成实验后，决定将该电路应用于家里的5个房间。报警电路只装一个在客厅，每个房间装一个烟雾信号采集电路，再用一个四2输入或门集成电路74LS32(引脚见图c)将5个房间烟雾信号传送给报警电路，使任何一个房间出现烟雾就立刻报警。请你根据上述要求将虚线框中的未接好的电路引脚进行连接。
【答案】（1）2 kΩ~2.2 kΩ
（2）①
（3）①
（4）解：如图所示：
【知识点】控制系统的设计与实施案例；电子控制技术的含义及其作用
5．如图所示是插座过压、欠压保护电路原理图，CD4001是四2输入或非门。请完成以下任务：
（1）图中K符号对应的元器件为 ；
（2）集成电路CD4001中或非门的两个输入端5脚和6脚与输出端4脚的逻辑关系是 ；
（3）图中二极管VD6的作用是 (在①保护；②交流电整流中选择一项，将序号填写在横线处)；
（4）小黄同学准备将该保护电路用于办公室的插座控制保护。由220 V交流电源供电，采用电磁继电器的触点作为保护开关，用三极管控制继电器触点的闭合与断开，发光二极管显示工作状态。请根据上述要求在虚线框中帮助小黄画全电路。
【答案】（1）电磁继电器
（2）有高出低，全低出高
（3）①
（4）解：如图所示：
【知识点】控制系统的设计与实施案例；简单的组合逻辑电路的分析、制作和测试；常用电子元器件
6．下图所示电路是电热水器温度控制器电路。电路主要由热敏电阻Rt、比较器、驱动电路及加热器RL等组成。通过电路可自动控制加热器的开闭，使水温保持在90 ℃。热敏电阻在25 ℃时的阻值为100 kΩ，温度系数为1 K/℃。在比较器IC741的反向输入端(2脚)加有3.9 V的基准电压，在比较器的同向输入端(3脚)加有Rp和热敏电阻Rt的分压电压。当水温低于90 ℃时，比较器输出端(6脚)输出高电位，驱动VT1和VT2导通，使继电器K工作，K1吸合接通加热器电路；当水温高于90 ℃时，比较器输出端变为低电位，VT1和VT2截止，继电器K则断开加热器电路。
（1）该电热水器温度控制器的控制方式是 (在①开环控制；②闭环控制中选择一项，将序号填写在横线处)；
（2）当水温变高时，热敏电阻Rt的阻值 (在①增大；②减小；③不变中选择一项，将序号填写在横线处)；
（3）若想把控制水温调整到85℃，则可以 Rp的阻值(在①增大；②减小中选择一项，将序号填写在横线处)；
（4）本电路也可改成制冷温度控制，通过改变比较器IC741的反向输入端(3脚)的基准电压来设定一个较低的温度(如1℃)，继电器K断开或闭合的是制冷用压缩机的电路，当温度高于1℃时要求接通压缩机电路使之开始制冷，此时需要对虚线框部分加入一个逻辑门电路，请在下边线框内画出修改后的电路。
【答案】（1）②
（2）②
（3）②
（4）解：如图所示：
【知识点】控制的手段和方法；控制系统的设计与实施案例
【解析】【解答】（1）该控制系统通过热敏电阻反馈来减少被控温度的偏差，所以属于闭环控制系统。故答案为：②。
（2）热敏电阻的阻值随着温度的升高而减小。故答案为：②。
（3）控制水温从90 ℃降低到85 ℃，此时热敏电阻的阻值比原来90 ℃时的阻值增大，要使 IC741的同向输入端(3脚)能达到反向输入端(2脚)的基准电压，必须增大通过Rt的电流，所以需要减小Rp的电阻。故答案为：②。
（4）如图所示
只需要在IC741的输出端(6脚)加接一个非门就能实现相应的功能。
【分析】本题考查的是简单电子控制系统的设计与应用。
7．（2015高三上·杭州模拟）下图为冬季鱼缸恒温控制电路，当温度降到一定值时，恒温电路工作，使电热丝通电，对水缸进行加热；当温度升高到一定值时，自动切断电热丝电源，从而实现鱼缸恒温控制。
（1）补全该电子控制系统的方框图。
① ② ③
④ ⑤
（2）RT为正温度系数热敏电阻，该电阻当温度升高时，电阻值将 。（增大，减小）
（3）继电器J线圈额定电压应选择 。（直流6V，直流12V）
（4）当RP中心抽头向上调时，则鱼缸温度将 （升高，降低）。
（5）当继电器J吸合时，但电热丝不加热，则可能的故障是 。
【答案】（1）预制控制温度；控制处理；继电器、电热丝等工作；被控对象；正温度系数热敏电阻RT（正温度系数热敏电阻在该电路中作为检测装置）
（2）增大
（3）直流6V
（4）升高
（5）继电器常开触头接触不良
【知识点】闭环控制系统的基本组成；简单的闭环控制系统的方框图；闭环控制系统的工作过程；电阻器
8．陈晨同学通过电子控制系统设计和制作的学习，想利用音乐集成电路JN6201设计制作一个天亮提醒器，以便帮助提醒农场里做活的农民。电路原理图如下：
（1）根据该电路原理图的设计，如果要调节光线的亮度来控制报警声，应该调节元器件 ；
（2）该电子控制在电路接通电源不发出报警声时V2处于 状态，发出报警时V2处于 状态；
（3）在使用了该报警器后，农民反映使用情况良好，希望陈晨改进下该电路，设计和制作一个能在下雨时报警提醒的音乐报警器。从电路原理分析来看，陈晨只需要把光敏电阻RG改换成 就可以。
【答案】（1）RW
（2）截止；导通
（3）湿敏电阻或湿敏传感器
【知识点】生活中常见的电子控制系统的工作过程；开环电子控制系统
【解析】【解答】（1）调节RW，可使三极管V1基极电位发生改变。故答案为：RW。
（2）该系统不发生报警时，JN6201的14脚为低电平，三极管V2截止；发生报警时，JN6201的14脚为高电平，三极管V2导通。故答案为：截止；导通。
（3）若希望该系统在下雨天报警，应将光敏电阻改为湿敏传感器或湿敏电阻。故答案为：湿敏传感器或湿敏电阻。
【分析】本题考查开环电子控制系统的分析。
9．如图所示是某一控制烧水声光报警的开环控制电路，图中温度传感器RT(浸在水中)，选用当水温上升时电阻减小，反之电阻增大的热敏电阻。可调电阻器RP用来设置温控点，R1、R2、 、 组成控制电路， 为发光二极管完成光报警，非门G1、G2和R3、C1及扬声器元件组成(多谐振荡器)完成声报警电路。请分析该电路工作原理，完成下列各题，在横线处填写上相应内容。
（1）RT称为 温度系数热敏电阻(在①正；②负中选择一项，将序号填入)；
（2）电路图中三极管 型号是 (在①PNP，②NPN中选择一项，将序号填入)；
（3）当水温加热升高达到设定温控点时，三极管 处在 状态；(在①放大，②饱和导通，③截止中选择一项，将序号填入)。此时发光二极管 (在①亮，②不亮中选择一项，将序号填入)，扬声器 (在①发出响声，②没有响声中选择一项，将序号填入)。
【答案】（1）②
（2）①
（3）②；①；①
【知识点】传感器的选择；简单的组合逻辑电路的分析、制作和测试；三极管
10．如图所示是某一恒温(需加热)水箱闭环控制电路原理图，图中RT为热敏电阻，其功能是接收水温信息，安装时它是浸在水中， 、 和R是信号处理电路(控制器)，J是继电器，它的开关是电热棒(浸在水中，图中没有画出)的电源开关，RP用来设定温控点。请分析该电路工作原理，完成下列各题，在横线处填写上相应内容。
（1）RT应选用 温度系数热敏电阻(在①正；②负中选择一项，将序号填入)；
（2）电路图中三极管 、 型号均是 (在①PNP，②NPN中选择一项，将序号填入)；
（3）当水温加热升高达到设定温控点时，三极管 、 处在 状态。(在①放大，②饱和导通，③截止中选择一项，将序号填入)。此时继电器J (在①接通，②断开中选择一项，将序号填入)，电热棒电源控制开关自动 (在①开；②关中选择一项，将序号填入)。
【答案】（1）①
（2）②
（3）③；②；②
【知识点】简单的组合逻辑电路的分析、制作和测试；三极管
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