第十三課開環(huán)電子控制系統(tǒng)的設計和應用

1、一 開環(huán)電子控制系統(tǒng)的設計和應用學習目標1.能用數(shù)字集成電路等安裝簡單的實用電路，并進行調試。能用數(shù)字集成電路等安裝簡單的實用電路，并進行調試。2.能應用該電路設計和安裝開環(huán)控制系統(tǒng)。能應用該電路設計和安裝開環(huán)控制系統(tǒng)。 用數(shù)字集成電路等可以安裝許多實用電路。用數(shù)字集成電路等可以安裝許多實用電路。 這些實用電路具有通用性強、電路穩(wěn)定性好的特點。這些實用電路具有通用性強、電路穩(wěn)定性好的特點。 利用實用電路可以設計和安裝有趣、簡易的開環(huán)電子控制利用實用電路可以設計和安裝有趣、簡易的開環(huán)電子控制系統(tǒng)。系統(tǒng)。簡單實用電路的安裝與調試簡單實用電路的安裝與調試 不同的實用電路可以實現(xiàn)不同的功能。常見的實不

2、同的實用電路可以實現(xiàn)不同的功能。常見的實用電路有很多，如多諧振蕩電路、觸發(fā)電路、存儲器用電路有很多，如多諧振蕩電路、觸發(fā)電路、存儲器和計數(shù)器等。下面我們以制作一個和計數(shù)器等。下面我們以制作一個多諧振蕩器多諧振蕩器為例，為例，說明怎樣制作簡單實用的電路。說明怎樣制作簡單實用的電路。簡單實用電路的安裝與調試簡單實用電路的安裝與調試 多諧振蕩器多諧振蕩器是能自動產(chǎn)生周期性脈沖的自激振蕩是能自動產(chǎn)生周期性脈沖的自激振蕩器，常用來作為脈沖信號源。脈沖的周期由電路中的器，常用來作為脈沖信號源。脈沖的周期由電路中的電容電容C和電阻和電阻R確定。確定。開環(huán)電子控制系統(tǒng)的設計和安裝開環(huán)電子控制系統(tǒng)的設計和安裝試

3、驗目的試驗目的:安裝和調試一個音頻振蕩電路。安裝和調試一個音頻振蕩電路。音頻振蕩電路的調試音頻振蕩電路的調試 這是一個振蕩電路，合上這是一個振蕩電路，合上開關時，通過開關時，通過30k電阻和電位電阻和電位器向器向0.1F電容器充電，充電電容器充電，充電到一定時，兩個三極管導通，到一定時，兩個三極管導通，有電流流過喇叭，由于喇叭上有電流流過喇叭，由于喇叭上端電位升高，電容器開始放電，端電位升高，電容器開始放電，并反向充電，導致兩只三極管并反向充電，導致兩只三極管截止，喇叭中電流截止，接著截止，喇叭中電流截止，接著電容器又開始正向充電，如此電容器又開始正向充電，如此反復，喇叭中出現(xiàn)斷續(xù)的聲音。反復

4、，喇叭中出現(xiàn)斷續(xù)的聲音。 開環(huán)電子控制系統(tǒng)的設計和安裝開環(huán)電子控制系統(tǒng)的設計和安裝調試過程：改變振蕩頻率調試過程：改變振蕩頻率1調節(jié)調節(jié)47k電位器可改變振蕩頻率；電位器可改變振蕩頻率；230k電阻換成電阻換成68k或或l00k振蕩頻率降低（聲音變沉）；振蕩頻率降低（聲音變沉）；330k電阻換成電阻換成l0k或或5.lk振蕩頻率加快（聲音變尖）；振蕩頻率加快（聲音變尖）；40.1F電容器換成電容器換成0.2F或或0.47F，振蕩頻率降低；，振蕩頻率降低； 50.1F電容器換成電容器換成0 02F，振蕩頻率加快。，振蕩頻率加快。 問題問題: 試驗過程中你所聽到的聲音有無變化？試驗過程中你所聽到的

5、聲音有無變化？ 如果有變化，產(chǎn)生這種變化的原因是什么如果有變化，產(chǎn)生這種變化的原因是什么？ 小結小結: 電容或電阻增大，振蕩頻率降低；電容或電阻增大，振蕩頻率降低； 電容或電阻減小，振蕩頻率加快。電容或電阻減小，振蕩頻率加快。 如果把電路中的電容換成如果把電路中的電容換成10F或或100F，會，會產(chǎn)生怎樣的結果？產(chǎn)生怎樣的結果？小資料小資料 計數(shù)器計數(shù)器：能統(tǒng)計時鐘脈沖數(shù)的部件，在電：能統(tǒng)計時鐘脈沖數(shù)的部件，在電子控制系統(tǒng)中可用來實現(xiàn)順序控制、定時子控制系統(tǒng)中可用來實現(xiàn)順序控制、定時或延時等?；蜓訒r等。 存儲器存儲器：由觸發(fā)器或其他存儲元件構成的：由觸發(fā)器或其他存儲元件構成的存儲陣列，用來存放

6、數(shù)據(jù)和指令。存儲陣列，用來存放數(shù)據(jù)和指令。電子門鈴的設計及其應用電子門鈴的設計及其應用 在前面幾章中，我們曾經(jīng)接觸過具有一定在前面幾章中，我們曾經(jīng)接觸過具有一定實用價值的開環(huán)電子控制系統(tǒng)。例如，在實用價值的開環(huán)電子控制系統(tǒng)。例如，在第一章第一節(jié)制作的磁控報警器模型，在第一章第一節(jié)制作的磁控報警器模型，在第四章第二節(jié)搭接的能控制電動機并報警第四章第二節(jié)搭接的能控制電動機并報警的電路。下面制作電子門鈴為例，介紹開的電路。下面制作電子門鈴為例，介紹開環(huán)電子控制系統(tǒng)的設計與安裝。環(huán)電子控制系統(tǒng)的設計與安裝。簡單的電子門鈴設計簡單的電子門鈴設計合上開關，喇叭無聲。合上開關，喇叭無聲。按下電鍵，喇叭發(fā)出尖

7、叫按下電鍵，喇叭發(fā)出尖叫聲，并慢慢衰減下去到無聲，并慢慢衰減下去到無聲。聲。若在蜂嗚器上并聯(lián)一只若在蜂嗚器上并聯(lián)一只0.02或或0.lF電容器，音調電容器，音調就會改變。就會改變。電子門鈴的設計及其應用電子門鈴的設計及其應用設計和制作具有不同功能的電子門鈴，可以滿設計和制作具有不同功能的電子門鈴，可以滿足人們不同的需求。足人們不同的需求。案例：張大伯有一個剛上小學一年級的小孫子案例：張大伯有一個剛上小學一年級的小孫子明明，每次回家時總要敲門，有時大伯大媽在明明，每次回家時總要敲門，有時大伯大媽在屋里面沒聽見，常常急得他在門外啼哭。屋里面沒聽見，常常急得他在門外啼哭。設計要求設計要求(1)安裝一

8、個電子門鈴控制系統(tǒng)。安裝一個電子門鈴控制系統(tǒng)。(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)能辨別是大人還是小孩在按動門鈴。能辨別是大人還是小孩在按動門鈴。設計分析設計分析(1)可選擇開環(huán)電子控制系統(tǒng)，它的被控量是可選擇開環(huán)電子控制系統(tǒng)，它的被控量是“聲音聲音”，被控對象是揚聲器。，被控對象是揚聲器。(2)設置兩個輸入端，安裝兩個按鈕開關，這樣設置兩個輸入端，安裝兩個按鈕開關，這樣可以分別供身高不同的大人和小孩方便地使用?？梢苑謩e供身高不同的大人和小孩方便地使用。(3)控制（處理）部分可以使用電子電路作為控控制（處理）部分可以使用電子電路作為控制核心。制核心。 (1)挑選兩個

9、發(fā)出不同聲音的音樂集成電路作為挑選兩個發(fā)出不同聲音的音樂集成電路作為控制（處理）部分?？刂疲ㄌ幚恚┎糠?。(2)根據(jù)本書第一章第一節(jié)練習中根據(jù)本書第一章第一節(jié)練習中電子控制報電子控制報警器模型警器模型將干簧管改為按鈕開關，即可成為將干簧管改為按鈕開關，即可成為門鈴電路。門鈴電路。(3)安裝兩組電子門鈴控制系統(tǒng)，并根據(jù)大人和安裝兩組電子門鈴控制系統(tǒng)，并根據(jù)大人和小孩不同的身高和手的長度，在門框的適當位小孩不同的身高和手的長度，在門框的適當位置安裝兩只按鈕開關。置安裝兩只按鈕開關。設計方案設計方案A(1)根據(jù)前面小試驗中的根據(jù)前面小試驗中的安裝和調試一個多諧安裝和調試一個多諧振蕩器振蕩器在輸出端接上

10、無源蜂鳴器，即可成為在輸出端接上無源蜂鳴器，即可成為門鈴電路。門鈴電路。(2)選擇兩組不同的選擇兩組不同的R和和C的值，制作能發(fā)出不的值，制作能發(fā)出不同聲音的門鈴。同聲音的門鈴。 (3)安裝兩組電子門鈴控制系統(tǒng)，并根據(jù)大人和安裝兩組電子門鈴控制系統(tǒng)，并根據(jù)大人和小孩不同的身高和手的長度，在門框的適當位小孩不同的身高和手的長度，在門框的適當位置安裝兩只按鈕開關。置安裝兩只按鈕開關。設計方案設計方案B如何對電子門鈴進行適當改裝，讓門外的小孫如何對電子門鈴進行適當改裝，讓門外的小孫子按了門鈴之后能知道家里有沒有人？子按了門鈴之后能知道家里有沒有人？設計拓展設計拓展可以選用具有多路輸出與輸入的音樂集成

11、電路，可以選用具有多路輸出與輸入的音樂集成電路，其中一路的輸入端加接一個按鈕，并把它裝在其中一路的輸入端加接一個按鈕，并把它裝在室內。在其電路對應的輸出端安裝一個揚聲器室內。在其電路對應的輸出端安裝一個揚聲器,并將其安裝在門口。當小孫子按動門鈴按鈕后，并將其安裝在門口。當小孫子按動門鈴按鈕后，家人從揚聲器中放出固有樂曲可知孫子已在門家人從揚聲器中放出固有樂曲可知孫子已在門口，家人即可按動裝在室內的門鈴按鈕，門口口，家人即可按動裝在室內的門鈴按鈕，門口的揚聲器馬上傳出音樂聲，小孫子就可知道家的揚聲器馬上傳出音樂聲，小孫子就可知道家里有人。里有人。 (1)依據(jù)設計要求進行分析，確定被控量和被依據(jù)設

12、計要求進行分析，確定被控量和被控對象?？貙ο?。 (2)根據(jù)開環(huán)電子控制系統(tǒng)方框圖，選擇恰當根據(jù)開環(huán)電子控制系統(tǒng)方框圖，選擇恰當?shù)膫鞲衅鳎_定控制（處理）部分使用的實用的傳感器，確定控制（處理）部分使用的實用電路和元器件，選擇合適的執(zhí)行部件。電路和元器件，選擇合適的執(zhí)行部件。 (3)參照相關資料，在輸入、控制（處理）和參照相關資料，在輸入、控制（處理）和輸出部分之間分別選擇合適的接口電路，設計輸出部分之間分別選擇合適的接口電路，設計或改進原有的電路?；蚋倪M原有的電路。開環(huán)電子控制系統(tǒng)開環(huán)電子控制系統(tǒng)設計和安裝的一般步驟設計和安裝的一般步驟 (4)檢測元器件或實用電路的質量。檢測元器件或實用電路的質量。 (5)安裝電路，防止元器件錯接、虛焊，要注