电子控制系统设计及应用(开环)

课标要求：
1.能用数字集成电路等安装简单的实用电路，并 进行调试 2.能应用实用电路设计和安装开环电子控制系统
教学要求：
1.理解简单开环电子控制系统的工作原理 2.能设计、安装简单的开环电子控制系统，并进行调试 3.会分析和解决安装过程中出现的常见问题
考试要求：
考试内容
考核要求 考试属性
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 b 理 （2）简单的开环电子控制系统设计、 c 安装与调试 （3）安装过程中常见问题的分析和解 c 决
小试验
试验目的： 调试JN6201集成音乐电路。 试验准备： JN6201音乐集成电路板1块，晶体三极管3DG130A 1只， 240kΩ电阻1只，电池2节，按钮开关4只。 试验过程： （1）对元器件逐一进行质量检测。 （2）按左图中电路原理图和印制电路板正确插装元件 进行焊接。 （3）检查无虚焊和搭焊后，装入电池。 （4）接通电源，分别按动SW1、SW2、SW3、SW4， 分辨扬声器中播放的乐曲及其播放的程序。 （5）分别按动SW1、SW2、SW3、SW4，分辨扬声器 中播放的乐曲及其播放的程序。 （6）自己设计一个按动按钮的程序，验证乐曲播放的 规律。
安装调试 对三个方案进行比较，由于方案C电路简单， 只要一个控制（处理）部分和一个扬声器， 所以选用方案C。 （1）按照电路图准备元器件，并检测各个 元器件的质量。 （2）根据电路图安装电路。 （3）检查焊接中是否有虚假焊点。 （4）接通电路，检查电子门铃控制系统是 否正常工作。 （5）根据设计要求，在门框的不同高度处 安装两个门铃按钮，并进行布线和调试。
张大伯的邻居李斌同学得知这一情况后，根据所学的电子控 制的相关知识，围绕帮助解决大人和小孩都能使用方便的电子门 铃这一问题展开了设计及应用活动
【设计要求】 (1)一个电子门铃控制系统。 (2)人和小孩都能方便地使用， (3)能辨別是大人还记小孩在按动门铃。 【设计分析】 （1）可选开环电子控制系统,它的被控量是“声音”,被控对象 是扬声器。 （2）设置两个输人端.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使用。 （3）控制(处理〉部分可以使用电子电路作为控制核心。
注意：不可同时按两个或两个以上的开关，输入的触发 电压不能低于1.2V。 试验记录： （1）JN6201集成电路内存放了__首不同的乐曲。 （2）先后按动不同的按钮，从__输出口输出__乐曲。 试验总结
案例分析：电子门铃的设计及其应用
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，有时大伯大妈在屋里面没听见，常常急得他在门外啼哭。
输出
被控对象
输入量
控制器
执行器
被控对象 输出量
开、闭环控制系统
VCC 5.0V
R3 2.2kΩ R1 5kΩ
R4 10kΩ
R2 5kΩ 0 % Key=A
Q1 2N2222A
K1 EDR201A05
R5 510Ω
LED1
+ V1 5V
-
ຫໍສະໝຸດ Baidu
一、简单实用电路的安装与调试
常见的实用电路有： 多谐振荡电路、触发电路、存储器和计数器等。
+ -
+
K2 IC 9300 -
IC 9300
+
-
设计方案B
（1）根据前面小试验中的“安装和调试一个多谐振荡器”，在输出端接上无源 蜂鸣器，即可成为门铃电路。
（2）选择两组不同的R和C的值，制作能发出不同声音的门铃。 （3）同方案A（3）
设计方案C
使用本节中JN6201音乐集成电路，在输入端I1和输入端I2接两只按钮开关，输出 端O1接一个晶体三极管后再接一个扬声器，如下图所示:
具有不同频率的多谐振荡器的组合可发出音乐声，如由555集成定时器组成 的简易电子琴。
555集成定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成电路,555定 时器含有两个电压比较器C1和C2,一个由"与非"门组成的基本R-S触发器,一个放 电晶体管T以及由三个5KΩ电阻组成的分压器.
555除了可以用于组成多谐振荡器外,还可以组成单稳态触发器和定时器等,用 途比较广泛.
设计方案
设计方案A
（1）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 （2）根据本书第一章第一节练习中“电子控制报警器模型”，将干簧管改为按钮开 关，即可成为门铃电路 （3）安装两组电子门铃控制系统，并根据大小和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
K1
IC 9300
简易电子闹钟的电路
二、开环电子控制系统的设计与安装
开环电子控制系统的基本方框图
信息
输入
控制（处理）
输出
被控对象
光信号 控制电路 继电器 电机 转动
JN6201集成电路调试
• JN6201音乐集成电路内部有微处理器和多个多谐振 荡器，这些多谐 振荡器有不同的频率，通过程序控 制，JN6201音乐集成电路可以产生四首不同的乐曲。
多谐振荡器：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电容C和电阻R 确定。
存储器：由触发器或其他存储元件构成 的存储阵列，用 来存放数据和指令。
计数器：能统计时间脉冲数的组件，在电子控制系统中 可用来实现顺序控制、定时或延时等。
小试验
试验目的： 安装和调试一个多谐振荡器 试验准备： 5V电源，电阻4只（共2种电阻值，大小在300~800 Ω之间）， 电容4只（2种电容量，大小在0.1~10 μ F之间），开关，示波 器，无源蜂鸣器，电路试验板，CT74LS00 1只。 试验过程： （1）安装电路 ①R1=R2,C1=C2. CT74LS00的引脚图参照第三章第三节小资 料。 ②检测各个元器件的质量 ③按照左图所示在电路试验板上搭接电路 （2）调试电路 ①在输出端A接示波器，观察并记录波形和周期。 ②在输出端A接无源蜂鸣器，听声音。 ③更换两只电阻，重复前两个步骤① ②。 ④更换两只电容，重复前两个步骤① ②。 试验记录： 记录1____________________ 记录2____________________ 试验总结： 试验过程中你所听到的声音有无变化？为什么？
加试
开环电子控制系统的设计和应用
1.简单实用电路的安装与调试 简单的开环电子控制系统
2.开环电子控制系统的设计与安装
倘若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，这种电子控制系统叫做开环电子控制系统。
开环电子控制系统的基本方框图
信息
输入
控制（处理）