第一节 开环电子控制系统的设计和应用
考试内容
考核要求
(1)简单开环电子控制系统的工作原理
(2)简单的开环电子控制系统设计、安装与调试
(3)安装过程中常见问题的分析和解决
b
c
c
1.电子控制系统的输出结果对系统的控制没有影响，也就是被控量的变化不会改变控制系统工作状态的变化，即没有反馈。
2.关于JN6201的具体使用说明：
(1)I1、I2、I3、I4默认输入为低电平(即悬空时为低电平)，01、02、03默认输出低电平，04默认输出高电平。
(2)当I1、I2、I3和I4中任一端输入高电平，01、02输出音频信号，03输出频率较低的周期性脉冲信号，04输出低电平。
3.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。
一、简单开环电子控制系统的工作原理(b)
1.开环电子控制系统
电子控制系统的输出结果对系统的控制没有影响，也就是被控量的变化不会引起控制量的改变，即没有反馈，这种控制系统叫做开环电子控制系统。适用于被控对象的状态变化较为简单、被控量的控制精度要求高、干扰较少或影响不大的情形。
2.开环电子控制系统的工作原理
控制器对输入部分(传感器)采集到输入量进行判断、计算、比较后向输出部分(执行器)发出执行指令，对被控对象进行相应操作，让整个控制系统出现某种状态，即系统输出量与输入量对应。只有输入量对输出量产生控制作用，输出量对控制量没有作用，因此它不具备抗干扰能力。
【典例1】 下列控制系统中，不属于开环电子控制系统的是( )
A.红外线水龙头的打开控制系统
B.红外线水龙头的延时关闭控制系统
C.家用电饭煲的加热保温切换控制系统
D.家用电饭煲的持续保温控制系统
解析 家用电饭煲的持续保温控制系统存在反馈，属于闭环控制系统。故选D。
答案 D
【变式训练1】 如图所示为“Spark”智能手表，内部装有两个传感器，能随时监测你的移动速率和频率，当你打瞌睡了，通过计算模块判断你是否快睡着了，打开电子开关，让震动模块发出震动信号提醒你。关于该智能手表，以下说法中不正确的是( )
A.该系统属于开环电子控制系统 B.被控对象是人的手表
C.该电子控制的输出是传感器 D.控制部分是计算模块
解析 该电子控制的输出是电子开关，故选C。
答案 C
二、简单开环电子控制系统的设计、安装与调试(c)
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。
【典例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。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
解析 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，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。故选D。
答案 D
【变式训练2】 小张同学为家里的花盆设计了一款如图所示的湿度报警电路，以下分析正确的是( )
A.上下调节R3中心抽头，蜂鸣器始终不响，可能是R4虚焊
B.R3中心抽头向下调节，可以调小报警湿度值
C.土壤湿度过小或过大时蜂鸣器均会报警
D.当6脚输出高电位时蜂鸣器不响，可能是R2阻值过小
解析 根据电路设计及CF741的功能特点，当土壤湿度过小时CF741的3脚输入高电平，则6脚输出高电平，蜂鸣器报警，当土壤湿度过大时3脚为低电平，则6脚输出低电平蜂鸣器不报警，故C选项错误；假如R4虚焊，则CF741的2脚连接电源正极始终输入高电平，则6脚始终为低电平，导致蜂鸣器始终不响；R3的中心抽头向下调节则2脚的电势降低，为了实现同样功能3脚的电势也应降低，则报警时土壤的湿度应该增大；假如R2阻值过小，则2脚更容易得到高电平，6脚不可能输出高电平。故选A。
答案 A
三、安装过程中的常见问题的分析和解决(c)
1.安装过程中的常见问题的分析
先对系统整体分析，从安装原理到系统构成，接着对连线和焊接进行检测，再对各个组成部分进行分析和调节测试，对各个节点进行测量和分析。
2.对集成电路内部结构不清楚的情况下，可以采用黑箱方法。
3.了解JN6201集成电路输入与输出之间的关系
(1)I1、I2、I3、I4默认输入为低电平(即悬空时为低电平)，01、02、03默认输出低电平，04默认输出高电平；
(2)当I1、I2、I3和I4中任一端输入高电平，01、02输出音频信号，03输出频率较低的周期性脉冲信号，04输出低电平。
4.了解简单多谐振荡电路输入与输出之间的关系(R1＝R2＝R，C1＝C2＝C)
(1)通电后，输出脉冲信号；
(2)振荡的频率与RC成正比。
【典例3】 图a所示是光控喇叭试验电路原理图，当光线充足时，喇叭发出声音。R1、R2、R3、V1组成光线信号采集与放大电路，集成电路JN6201为音乐集成电路(引脚见图b)，用于实现逻辑控制和音乐的输出请完成以下任务：
(1)当光线充足，喇叭发出声音时，此时三极管V1的工作状态为________(在①饱和；②放大；③截止中选择一项，将序号填写在________处)；
(2)现在电路中接入一个发光二极管，当喇叭响起时，发光二极管点亮，喇叭不响时，发光二极管熄灭，以下接入位置中最合理的是________(在①R1与R2之间；②V1的发射极；③V2的基极中选择一项，将序号填写在“________”处)；
(3)发光二极管的电路符号，以下正确的是( )
(4)小明同学要将该实验电路改装为楼道灯控系统，当天暗时，楼道灯自动打开，天亮时自动关闭。楼道灯由220 V交流电源供电，采用直流电磁继电器的触点作为楼道灯的开关，用三极管控制继电器触点的闭合与断开，已知JN6201在第2脚输入高电平时，第9脚才输出低电平。请你根据上述条件和要求在虚线框中帮助小明画全电路。
解析 (1)三极管工作在开关状态，当光线充足，喇叭发出声音时，三极管导通处于饱和状态。(2)共发射极接法，三极管的基极和发射极不能接用电器。故选①。(3)发光二极管的电路符号为“”。故选B。(4)略。
答案 (1)③ (2)① (3)B
(4)
如图所示是用三极管控制发光二极管的电路，根据V1基极的输入情况控制V2发光或不发光。请完成第1～2题。
1.电路图中电容C应选用的类型是( )
解析 根据电路符号电容C为电解电容器。故选D。
答案 D
2.现要将该电路用于下雨提示，当湿敏传感器MS检测到雨水时，接通电路，使V1发光。以下元器件与电路的连接中正确的是( )
解析 当检测到雨水时湿敏传感器的电阻变小，V2发光，三极管V1处于导通状态，则V1的基极应为高电平。故选B。
答案 B
3.如图所示的光控电路，当光线暗到一定程度时，继电器J吸合，V1亮。555集成电路6脚电位升至电源电压的三分之二时，3脚输出低电平；2脚电位降至电源电压的三分之一时，3脚输出高电平。调试中发出V1始终不亮，下列故障原因分析中合理的是( )
A.Rp虚焊 B.Rg与Rp位置接反了
C.R1阻值偏小 D.Rp连焊
解析 Rp虚焊时555的2、6脚接电源正极为高电平，则3脚输出始终为低电平，V1始终不亮；Rg与Rp位置接反了只会变成光线亮时V1亮；R1阻值改变的是V1的亮度与V1是否发光无关；Rp连焊相当于短路，则V1始终发光。故选A。
答案 A
4.如图所示是小明设计的温度报警装置部分电路，其中IC是运算放大器，输入输出逻辑关系见图中表格，Rt是负温度系数热敏电阻。当温度达到或超过40 ℃时，要求该报警装置发出声、光报警信号。请完成以下任务：
(1)当温度升高时，Rt的电阻值将________(在①增大；②减小中选择一项，将序号填写在“________”处)。
(2)当温度达到或超过40 ℃时，要求发光二极管V1发光，请根据电路的逻辑关系在a、b、c三点中选择合适的点连接V1和R4。
(3)运算放大器不能直接驱动蜂鸣器报警，请根据电路的逻辑关系选择合适的三极管(NPN型或PNP型，采用共发射极接法)，在虚线框中画出蜂鸣器驱动电路。
(4)在测试中发现温度超过40 ℃还没有报警，现要对电路重新调试，调试步骤如下：
A.将________放入盛有冷水的烧杯，插入温度计，加入热水使水温等于40 ℃(在①IC；②R3；③Rt中选择一项，将序号填写在“________”处)；B.________，直至报警装置发出声、光报警信号为止(在①减小R3；②增大R3；③减小Rt；④增大Rt中选择一项，将序号填写在“________”处)。
解析 (1)Rt是负温度系数的热敏电阻，特性是随着温度的升高电阻减小；(2)温度升高Rt减小，运算放大器的正相输入端为高电平，则输出高电平；(3)略；(4)Rt为热敏传感器，故调试时应将Rt放入盛有冷水的烧杯；温度超过40 ℃还没报警则应将报警温度调低，则运算放大器的反相输入端的电势也应该降低，故应调小R3。
答案 (1)②
(2)如图
(3)如图
(4)③ ①
5.小明设计了如图所示的温度报警电路。当检测到的温度高于设定值后，V3随温度升高逐渐变亮，如果温度继续上升到一定值后，V4、V5开始变亮，最后蜂鸣器HA发出报警声。根据电路图和功能要求完成下列任务：
(1)Rt应选择________(在A.正温度系数热敏电阻；B.负温度系数热敏电阻；C.可调电阻；D.定值电阻中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)从V3变亮到V4、V5变亮的过程中，V1集电极c和发射极e之间的电压________(在A.降低；B.升高；C.保持不变中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)小明搭建了测试电路，测试中，先固定Rp1，然后改变温度，发现发光二极管V3、V4、V5温度高时不亮，温度低时反而亮。造成该现象不可能的原因是________(在A.V1误用了PNP型；B.Rt与Rp1位置接反了；C.Rp1阻值偏小中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(4)小明在调试电路时，不小心损坏了三极管V1，准备用电压比较器代替三极管V1来实现温度过高报警，请你帮助小明在电路图虚线框中将比较器连接好；
(5)修改后的电路相比原电路________(在A.功能完全一样；B.V3、V4、V5同时亮灭；C.Rp1和Rp2能分别设定报警温度的上限和下限中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
解析 (1)根据题意可知，当温度高于设定值时，V2应处于导通状态，则V1也应处于导通状态，V1的基极为高电平，说明Rt阻值较小，则Rt为负温度系数的热敏电阻。(2)V3变亮到V4、V5变亮的过程说明三极管V1和V2经历了从放大到饱和的变化过程，则c和e之间的电压在降低。(3)Rp1阻值变小，只能造成三极管截止，从而导致V3、V4、V5不发光。(4)略。(5)把V1改成电压比较器后没有放大功能，所以只能通过电路来控制灯的亮和灭。
答案 (1)B (2)A (3)C
(4)如图
(5)B
如图所示是某电动玩具的电路图，请完成第1～2题。
1.电路图中R1应选用的类型是( )
解析 根据电路图中R1的电路符号可知R1为光敏电阻，故选B。
答案 B
2.下列对该电路的分析中不正确的是( )
A.三极管V1在电路中起开关的作用
B.电机M工作时，三极管V1的集电结和发射结都处于正向偏置状态
C.二极管V2主要用于保护三极管V1
D.R2换用阻值小一点的电阻，更容易触发电机M启动
解析 R2换用阻值小一点的电阻，三极管V1更容易截止，则电机M更容易停止。故选D。
答案 D
3.如图所示为模拟光控灯电路，调小Rp起到的作用是( )
A.点亮LED灯，Rg上需要比原来更弱的光照
B.点亮LED灯，Rg上需要比原来更强的光照
C.使LED灯变得更亮
D.使LED灯变得更暗
解析 Rp调小，V－会变大，要求灯被点亮，Rg上的电压也要求随之增大，因此，需要比原来更弱的光。故选A。
答案 A
4.如图所示为高温报警电路，Rt为负温度系数热敏电阻。下列关于该电路的分中，不正确的是( )
A.温度越高，Rt越小
B.要把报警温度提高，应调大Rp
C.如果测得Ube＝0.7 V，Uce＝3 V，则三极管工作在放大状态
D.如果Rp虚焊，一直报警
解析 要把报警温度提高，应调小Rp。故选B。
答案 B
5.如图所示为某同学设计的台灯电路，下列分析不正确的是( )
A.电容C1具有延时的作用
B.发光二极管V3亮，则V2导通，V1导通
C.合上开关，V3随即亮
D.断开开关，C1放电，放电时间与C1R1成正比
解析 断开开关，C1同时向R1和R2、V1放电，放电时间与R2、V1也有关。故不与C1R1成正比。故选D。
答案 D
6.如图所示为某简易高温报警装置的电路图。已知Rt是负温度系数的热敏电阻。电压比较器IC的3脚电位大于2脚电位时，1脚输出高电平；反之，1脚输出低电平。关于该电路，下列说法不正确的是( )
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 RP2一定的情况下，RP1调小，报警温度会增加。故选C。
答案 C
7.小通想设计一款柜门灯。只有环境光很暗且打开柜门时，灯才亮。他设计用光敏电阻来检测环境光，用干簧管来检测柜门的开合(柜门上安装有磁铁，柜门合上后干簧管常开触头闭合)。下列电路原理图中，设计合理的是( )
解析 柜门合上，干簧管常开触头闭合，三极管截止，灯不亮；柜门打开，干簧管常开触头断开，环境光暗时，RL电阻很大，三极管导通，灯亮。故选C。
答案 C
8.如图所示为LED发光实验电路，由两个电压比较器C1、C2，基本触发器及发光二极管组成，电压比较器的同相端比反相端的电压高时，输出高电平，相反则输出低电平。闭合电源开关后，将图中可变电阻Rp的滑片P从M端调至N端，LED灯的状态为( )
A.先亮后灭 B.先灭后亮
C.一直亮 D.一直不亮
解析 P从M端调至N端的过程中，触发器的状态依次为0态，保持，1态。故选B。
答案 B
9.如图所示为“光敏百灵鸟”电路图，在不同的光照下，会发出忽高忽低的鸣叫声。关于该电路，下列分析中不正确的是( )
A.接通电源后的一段时间内，2、6脚为低电平，3脚为高电平
B.光照越强，喇叭发出声音的音调越低
C.接通电源后，C1将会反复充放电
D.2、6脚的电位不会高于2/3VCC
解析 光照越强，光敏电阻的阻值越小，充放电频率越大，喇叭发出声音的音调越高。故选B。
答案 B
10.如图所示是小林设计的光控路灯电路，Rg是光敏电阻，当光线强度低于一定值时，发光二极管V发光。关于该电路，下列说法不正确的是( )
输入管脚情况
输出管脚情况
2脚输入
6脚输入
3脚输出
低电平
低电平
高电平
高电平
高电平
低电平
高电平
低电平
保持
低电平
高电平
禁止
A.光照增强，2、6脚的电位逐渐增加
B.如果发光二极管被点亮，3脚为高电平，2、6两脚为低电平
C.如果希望发光二极管在光更暗时发光，应把RP调大
D.光照减弱，Rg增大
解析 如果发光二极管被点亮，3脚为高电平，2、6两脚为低电平；也可能2脚为高电平，6脚为低电平。故选B。
答案 B
11.如图所示为小明设计的一款视力保护提醒器的电路图，该装置在学习环境光线亮度高于(或低于)设定的亮度上限(或下限)时，发出警报声提醒注意保护视力，Rg1和Rg2为相同特性的光敏电阻，通过可调电阻Rp1和Rp2可以调节光线亮度范围的下限和上限，集成芯片JN6201的引脚图如图b所示。小明组装好电路后发现，光线暗时能正常报警，光线很亮时扬声器不报警。关于该故障的可能原因，下列分析中正确的是( )
A.三极管V被击穿 B.Rp1阻值过大
C.引脚1虚焊 D.Rp2阻值过大
解析 三极管V被击穿，则扬声器一直报警；Rg2控制上限，光线亮时不报警与Rp1无关；引脚1虚焊，则即使光线很亮，1脚仍为低电平；Rp2阻值大易造成1脚高电平，扬声器更易报警。故选C。
答案 C
12.如图所示为小宇设计的房间自动排气装置电路。当窗户打开时，排气装置不工作，当窗户关闭时，排气装置能自动开启。此电路选用干簧管作为传感器，窗户关闭时干簧管闭合。下列关于电路的分析中错误的是( )
A.在印制板上焊接电阻R1时，烙铁头同时加热电阻引脚和印制板上的焊盘
B.当排气装置工作时，三极管处于截止状态，此时用万用表分别测量三极管的Ube和Uce，测得Ube为0 V，Uce为6 V
C.电路中的电容可以选择25 V、10 μF规格的电解电容
D.当窗户刚打开时，为了延时关闭排气装置的时间能明显加长，R1和R2电阻中应该选择更换R2，将R2由2 kΩ更换为200 kΩ
解析 当窗户刚打开时，为了延时关闭排气装置的时间能明显加长，R1和R2电阻中应该选择更换R2，将电阻R由2 kΩ更换为200 kΩ，若R2换成200 kΩ，导致三极管基极电位偏低，无法导通，故无法延时。故选D。
答案 D
13.如图1所示是触摸式报警电路，当有人触摸M时，报警器就报警。请完成以下任务：
图1
(1)当人触摸M时，1脚为________(在①高电平；②低电平中选择合适的选项，将序号填写在“________”处)。
(2)要实现题中的功能要求，请在图1虚线框中补上一个合适的逻辑门。
(3)要把触摸报警改为遮光报警，即用手遮住光敏电阻时报警，请在图2虚线框中选择合适的元件把电路补充完整。
图2
(4)要把触摸报警改为遮光报警，即用手遮住光敏电阻时报警，并且报警声能维持一段时间，请在图3虚线框中选择合适的连接点把所有的电子元件连接起来。
图3
解析 (1)当人触摸时，相当于1脚接地，故为低电平。(2)根据工作原理，虚线框中逻辑门的作用是把低电平转换成高电平，故应为非门。(3)略。(4)略。
答案 (1)② (2)非门(或两输入脚并接的或门或两输入脚并接的与门)
(3)如图
(4)如图
14.如图a是小明学习了电子控制技术以后设计的LED闪烁灯电路。IC芯片与R1，R2，C1组成多谐振荡器，当电源接通时，由于C1两端电压不能突变，因此IC的2脚为低电平，输出端3脚为高电平，LED灯点亮。随着电源经过R1、R2给C1充电，C1两端的电压逐渐升高，当到电源电压的2/3时，3脚输出低电平，LED灯熄灭。此时，C1通过R2和放电管(7脚)放电，当C1放电至电源电压的1/3时，3脚再次输出高电平。LED灯闪烁。请根据描述和电路图完成下列各题：
图a
(1)图中电容器C1采用瓷片电容器，电容器的标称值应为________(在A.221；B.224；C.225；D.220中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
(2)图中由IC芯片与R1，R2，C1组成多谐振荡器振荡时输出的波形为________。
(3)小明觉得LED灯闪烁的频率太高了，现要把频率调低，下列方法不正确的是________、________(在A.减小R1；B.增大R2；C.增大R3；D.把C1换成容量更大的电容器中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
(4)小明想改进电路设计，使原来的闪烁灯改装成呼吸灯，即灯的亮灭要像人的呼吸一样逐渐过渡。最终达到的效果是：通电后LED渐渐变亮，达到最亮后保持几秒钟，然后再渐渐变暗直到熄灭，熄灭几秒钟后又渐渐由暗变亮，如此反复循环。现找到两个固定电阻R4和R5，一个NPN型的三极管VT和一个220 μF的电容器C3，请你帮助小明在图b的虚线框中把电路连接完整。
图b
解析 (1)电容器C1的电容量为220 μF＝2.2×105 pF，瓷片电容器采用三位数码标法，故应标“225”。(2)根据题目的描述多谐振荡器输出的信号是方波，故选C。(3)要降低LED灯的闪烁频率需把多谐振荡器的频率调低，即增大电容器充放电的周期。C1经R1、R2充电，经R2、7脚和1脚放电，要增大充放电的周期，可以调大R1、R2或者把C1换成容量更大的电容器，故充放电的周期与R3无关。故选A、C。(4)略。
答案 (1)C (2)C (3)A C (4)如下图
15.如图a所示是声光控开关实验电路原理图，电路中发光二极管V3在光线较弱且有声音时才能发光。MIC(传声器)、C1、V1、R2、R3、R4组成声音信号采集与放大电路，R1、R5组成光线信号的采集电路，V2、R6、C2组成灯光延时电路。集成电路CC4011为四2输入与非门(引脚见图b)，用于控制和输出逻辑电平。请完成以下任务：
图a 声光控开关实验电路原理图
图b CC4011引脚图
(1)集成电路CC4011中与非门的2个输入端A(1脚)和B(2脚)与输出端Y(3脚)的逻辑关系是________。
(2)当光线由强变弱时，光敏电阻R1的阻值________(在①增大；②减小；③不变中选择一项，将序号填写在“________”处)。
(3)图a中，当CC4011的4脚输出高电平，二极管V2导通，由于V2导通时电阻值较小，电容C2很快被充电到高电平，此时发光二极管V3________(在①发光；②不发光中选择一项，将序号填写在“________”处)。
(4)小亮同学完成实验后，准备将该实验电路应用于楼道灯的控制。楼道灯由220 V交流电源供电，采用直流电磁继电器的触点作为楼道灯的开关，用三极管控制继电器触点的闭合与断开。请你根据上述要求在虚线框中帮助小亮画全电路。
解析 (1)略。(2)根据光敏电阻的特性，光线变弱电阻增大。(3)C2被充电到高电平，则与C2相连的8、9脚为高电平1；根据逻辑关系10脚为0，则12、13脚为0，13为1，则V3亮。(4)略。
答案 (1)Y＝或全高出低，有低出高或
A
B
Y
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
(2)① (3)①
(4)
16.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
(1)图1中的JN6201音乐集成芯片没有通电，正确的接法是________(在①6脚接地，7脚接电源正极；②6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①与门；②或门；③与非门；④或非门中选择合适的序号填写在“________”处)。
图2
(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
解析 (1)JN6201应6脚接地，7脚接电源正极。(2)略。(3)要求天黑或下雨时工作，所以虚线框2中应该选择的逻辑门是或门。(4)略。
答案 (1)①
(2)
(3)②
(4)
17.如图a所示是小明设计的温度指示电路。可检测并直观指示洗澡水温是否合适：水温偏冷为蓝色，绿色为合适，过热则为红色。电路中A1、A2、A3为四运算集成电路LM324中的3个运算放大器，其输入输出关系如下表。请根据电路图及其描述完成以下各小题：
(1)Rt应选择________(在A.正温度系数热敏电阻；B.负温度系数热敏电阻；C.可调电阻；D.定值电阻中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
(2)小明搭建电路时，发现手头各种常用集成块均只有1块，为此需将原电路中的1路触发器换型，请在图b虚线框中将触发器连接好，保持原电路功能。
(3)小明完成电路搭建测试中，发现V1、V2、V3随温度升高逐个点亮，过热时3灯全亮。请在图c虚线框中将指示灯电路重新连接，以满足在设定温度区间只点亮相应的发光二极管的设计要求。
解析 (1)根据题意可知，当温度升高时，运算放大器的反相端电位将逐渐升高。由此可推导出Rt为负温度系数的热敏电阻。(2)增加绿灯指示温度的上下区间，RP1调小可调低下限温度、RP2调小可调高上限温度故选择D选项。(3)基本RS触发器换型，因有效触发的高低电平不同，在保持输入电路不变的情况下，运算放大器的同、反相端需对调。(4)巧妙地利用了下一种指示状态的电位变化关系。
答案 (1)A
(2)
(3)
18.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、VT1、VD2组成控制电路，VD1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“________”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VT1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VT1处在________状态。(在①放大，②饱和，③截止中选择一项，将序号填入)。此时发光二极管VD1________(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)。
解析 (1)RT随着水温上升电阻减小，所以RT是负温度系数的热敏电阻。(2)根据VT1的电路符号可知道VT1是PNP型三极管。(3)当水温加热升高达到设定温控点时，VD1为发光二极管完成光报警，故VT1处于饱和导通状态，扬声器发出声响。
答案 (1)② (2)① (3)② ① ①
19.如图所示是某一烧水声光报警的控制电路。Rt是负温度系数热敏电阻，请分析该电路的工作原理，完成以下任务：
(1)当VT2处于截止状态时，VT1处于________(在①截止；②饱和导通中选择一项，将序号填写在“________”中)；当1脚输入低电平时，2脚输出________，3脚输出________(在①高电平；②低电平中选择一项，将序号填写在“________”中)；当1脚为高电平时，喇叭________(在①响；②不响中选择一项，将序号填写在“________”中)。
(2)如果要把喇叭的音调调高点，在R4不变的情况下，应该把电容C换成一个电容量________点的电容(在①大；②小中选择一项，将序号填写在“________”中)。
(3)电容C和R4构成了RC充放电电路，如果要延长充放电的时间，在C不变的情况下，应该把R4换成一个电阻________点的电阻(在①大；②小中选择一项，将序号填写在“________”中)。
(4)在电路调试的过程中，如果要把报警温度提高，RP应调________(在①大；②小中选择一项，将序号填写在“________”中)。
(5)电路调试的过程中发现，喇叭声音很小几乎没有声音，拿掉喇叭用示波器能测到波形。为了增大喇叭的声音，请在下图虚线框中补全电路(用一个PNP型三极管来实现)。
解析 (1)略。(2)喇叭的音调的高低是由R4和C构成的充放电电路的频率决定的，频率与RC成反比。(3)电容C和R4构成了RC充放电电路，充放电的时间是由电容和电阻决定的，与RC成正比。(4)略。(5)略。
答案 (1)① ① ② ① (2)② (3)① (4)② (5)
20.如图所示是小明设计的路灯控制模拟电路的部分电路图，其中555是集成电路，555集成电路的工作原理是：输入脚2、6脚高电平，使3脚输出脚为低电平，反之输出高电平，Rg是光敏电阻，当光线强度低于一定值时，要求发光二极管V1发光。请完成下列任务：
(1)当外界光线逐渐变亮时，555输入脚2、6脚的电平变化情况是________(在①逐渐升高；②逐渐降低；③不变；④等于零中选择一项，将序号填写在“________”处)。输出脚3脚电平的变化情况是________(在①低电平跳为高电平；②高电平跳为低电平；③不变中选择一项，将序号填写在“________”处)。
(2)当光线强度低于一定值时，要求发光二极管V1发光，请根据电路的逻辑关系在a、b、c三点中选择合适的点连接V1和R1。
(3)当外界光线较暗时，发光二极管V1还没有亮，调试方法应该是________(在①升高电源Vcc电压；②将可调电阻Rp调小；③将可调电阻Rp调大中选择一项，将序号填写在“________”处)。
(4)小明决定对电路进行改造，准备用电磁继电器控制路灯H，外界光线较暗时，继电器吸合，常开触点闭合，路灯H亮。请根据电路的逻辑关系在下图a、b、c三点中选择合适的点连接继电器J。
解析 (1)当外界光线变亮时，光敏电阻Rg减小；则Rp的分压增大，2、6脚电势升高，3脚变为低电平。(2)略。(3)当外界光线暗时，V还未亮则说明555的3脚输出未0。则2、6脚为1，现要将3脚输出变为1，则2、6脚应为0，则应减小Rp。
答案 (1)①②
(2)如图
(3)②
(4)
课件20张PPT。第一节 开环电子控制系统的设计和应用反馈1.电子控制系统的输出结果对系统的控制没有影响，也就是被控量的变化不会改变控制系统工作状态的变化，即没有______。
2.关于JN6201的具体使用说明：(1)I1、I2、I3、I4默认输入为低电平(即悬空时为低电平)，01、02、03默认输出_______，04默认输出_______。
(2)当I1、I2、I3和I4中任一端输入高电平，01、02输出_________，03输出频率较低的_____________号，04输出_______。低电平高电平音频信号周期性脉冲信低电平3.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______和_________。
(2)根据开环电子控制系统方框图，选择恰当的_______，确定控制(处理)部分使用的实用电路和元器件，选择合适的_________。
(3)参照相关资料，在_____、__________和_________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)__________________________________________________________________。
(6)调试电路，检查触发电压的大小。被控量被控对象传感器执行部件输入控制(处理)输出部分安装电路,防止元器件错接、虚焊,要注意对未使用的引脚的处理,注意接地一、简单开环电子控制系统的工作原理(b)
1.开环电子控制系统电子控制系统的输出结果对系统的控制没有影响，也就是被控量的变化不会引起控制量的改变，即没有反馈，这种控制系统叫做开环电子控制系统。适用于被控对象的状态变化较为简单、被控量的控制精度要求高、干扰较少或影响不大的情形。2.开环电子控制系统的工作原理控制器对输入部分(传感器)采集到输入量进行判断、计算、比较后向输出部分(执行器)发出执行指令，对被控对象进行相应操作，让整个控制系统出现某种状态，即系统输出量与输入量对应。只有输入量对输出量产生控制作用，输出量对控制量没有作用，因此它不具备抗干扰能力。【典例1】 下列控制系统中，不属于开环电子控制系统的是( )A.红外线水龙头的打开控制系统
B.红外线水龙头的延时关闭控制系统
C.家用电饭煲的加热保温切换控制系统
D.家用电饭煲的持续保温控制系统
解析 家用电饭煲的持续保温控制系统存在反馈，属于闭环控制系统。故选D。
答案 D【变式训练1】 如图所示为“Spark”智能手表，内部装有两个传感器，能随时监测你的移动速率和频率，当你打瞌睡了，通过计算模块判断你是否快睡着了，打开电子开关，让震动模块发出震动信号提醒你。关于该智能手表，以下说法中不正确的是( )A.该系统属于开环电子控制系统 B.被控对象是人的手表
C.该电子控制的输出是传感器 D.控制部分是计算模块
解析 该电子控制的输出是电子开关，故选C。
答案 C二、简单开环电子控制系统的设计、安装与调试(c)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。【典例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。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
解析 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，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。故选D。
答案 D【变式训练2】 小张同学为家里的花盆设计了一款如图所示的湿度报警电路，以下分析正确的是( )A.上下调节R3中心抽头，蜂鸣器始终不响，可能是R4虚焊
B.R3中心抽头向下调节，可以调小报警湿度值
C.土壤湿度过小或过大时蜂鸣器均会报警
D.当6脚输出高电位时蜂鸣器不响，可能是R2阻值过小解析 根据电路设计及CF741的功能特点，当土壤湿度过小时CF741的3脚输入高电平，则6脚输出高电平，蜂鸣器报警，当土壤湿度过大时3脚为低电平，则6脚输出低电平蜂鸣器不报警，故C选项错误；假如R4虚焊，则CF741的2脚连接电源正极始终输入高电平，则6脚始终为低电平，导致蜂鸣器始终不响；R3的中心抽头向下调节则2脚的电势降低，为了实现同样功能3脚的电势也应降低，则报警时土壤的湿度应该增大；假如R2阻值过小，则2脚更容易得到高电平，6脚不可能输出高电平。故选A。
答案 A三、安装过程中的常见问题的分析和解决(c)
1.安装过程中的常见问题的分析先对系统整体分析，从安装原理到系统构成，接着对连线和焊接进行检测，再对各个组成部分进行分析和调节测试，对各个节点进行测量和分析。2.对集成电路内部结构不清楚的情况下，可以采用黑箱方法。3.了解JN6201集成电路输入与输出之间的关系(1)I1、I2、I3、I4默认输入为低电平(即悬空时为低电平)，01、02、03默认输出低电平，04默认输出高电平；
(2)当I1、I2、I3和I4中任一端输入高电平，01、02输出音频信号，03输出频率较低的周期性脉冲信号，04输出低电平。4.了解简单多谐振荡电路输入与输出之间的关系(R1＝R2＝R，C1＝C2＝C)(1)通电后，输出脉冲信号；
(2)振荡的频率与RC成正比。【典例3】 图a所示是光控喇叭试验电路原理图，当光线充足时，喇叭发出声音。R1、R2、R3、V1组成光线信号采集与放大电路，集成电路JN6201为音乐集成电路(引脚见图b)，用于实现逻辑控制和音乐的输出请完成以下任务：(1)当光线充足，喇叭发出声音时，此时三极管V1的工作状态为________(在①饱和；②放大；③截止中选择一项，将序号填写在________处)；(2)现在电路中接入一个发光二极管，当喇叭响起时，发光二极管点亮，喇叭不响时，发光二极管熄灭，以下接入位置中最合理的是________(在①R1与R2之间；②V1的发射极；③V2的基极中选择一项，将序号填写在“________”处)；
(3)发光二极管的电路符号，以下正确的是( )(4)小明同学要将该实验电路改装为楼道灯控系统，当天暗时，楼道灯自动打开，天亮时自动关闭。楼道灯由220 V交流电源供电，采用直流电磁继电器的触点作为楼道灯的开关，用三极管控制继电器触点的闭合与断开，已知JN6201在第2脚输入高电平时，第9脚才输出低电平。请你根据上述条件和要求在虚线框中帮助小明画全电路。解析 (1)三极管工作在开关状态，当光线充足，喇叭发出声音时，三极管导通处于饱和状态。(2)共发射极接法，三极管的基极和发射极不能接用电器。故选①。(3)发光二极管的电路符号为“ ”。故选B。(4)略。
答案 (1)③ (2)① (3)B
(4)
