第十三課開環(huán)電子控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

1、一 開環(huán)電子控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1.能用數(shù)字集成電路等安裝簡單的實(shí)用電路，并進(jìn)行調(diào)試。能用數(shù)字集成電路等安裝簡單的實(shí)用電路，并進(jìn)行調(diào)試。2.能應(yīng)用該電路設(shè)計(jì)和安裝開環(huán)控制系統(tǒng)。能應(yīng)用該電路設(shè)計(jì)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(shí)用電路。用數(shù)字集成電路等可以安裝許多實(shí)用電路。 這些實(shí)用電路具有通用性強(qiáng)、電路穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。這些實(shí)用電路具有通用性強(qiáng)、電路穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。 利用實(shí)用電路可以設(shè)計(jì)和安裝有趣、簡易的開環(huán)電子控制利用實(shí)用電路可以設(shè)計(jì)和安裝有趣、簡易的開環(huán)電子控制系統(tǒng)。系統(tǒng)。簡單實(shí)用電路的安裝與調(diào)試簡單實(shí)用電路的安裝與調(diào)試 不同的實(shí)用電路可以實(shí)現(xiàn)不同的功能。常見的實(shí)不

2、同的實(shí)用電路可以實(shí)現(xiàn)不同的功能。常見的實(shí)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(jì)數(shù)器等。下面我們以制作一個和計(jì)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(shí)用的電路。說明怎樣制作簡單實(shí)用的電路。簡單實(shí)用電路的安裝與調(diào)試簡單實(shí)用電路的安裝與調(diào)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(shè)計(jì)和安裝開環(huán)電子控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝試

3、驗(yàn)?zāi)康脑囼?yàn)?zāi)康?安裝和調(diào)試一個音頻振蕩電路。安裝和調(diào)試一個音頻振蕩電路。音頻振蕩電路的調(diào)試音頻振蕩電路的調(diào)試 這是一個振蕩電路，合上這是一個振蕩電路，合上開關(guān)時，通過開關(guān)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(dǎo)通，到一定時，兩個三極管導(dǎo)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(dǎo)致兩只三極管并反向充電，導(dǎo)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(fù)，喇叭中出現(xiàn)斷續(xù)的聲音。反復(fù)

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(shè)計(jì)和安裝開環(huán)電子控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝調(diào)試過程：改變振蕩頻率調(diào)試過程：改變振蕩頻率1調(diào)節(jié)調(diào)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(yàn)過程中你所聽到的聲音有無變化？試驗(yàn)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(jié)小結(jié): 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(jié)果？產(chǎn)生怎樣的結(jié)果？小資料小資料 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器：能統(tǒng)計(jì)時鐘脈沖數(shù)的部件，在電：能統(tǒng)計(jì)時鐘脈沖數(shù)的部件，在電子控制系統(tǒng)中可用來實(shí)現(xiàn)順序控制、定時子控制系統(tǒng)中可用來實(shí)現(xiàn)順序控制、定時或延時等。或延時等。 存儲器存儲器：由觸發(fā)器或其他存儲元件構(gòu)成的：由觸發(fā)器或其他存儲元件構(gòu)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(shè)計(jì)及其應(yīng)用電子門鈴的設(shè)計(jì)及其應(yīng)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(shí)用價(jià)值的開環(huán)電子控制系統(tǒng)。例如，在實(shí)用價(jià)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(bào)警器模型，在第一章第一節(jié)制作的磁控報(bào)警器模型，在第四章第二節(jié)搭接的能控制電動機(jī)并報(bào)警第四章第二節(jié)搭接的能控制電動機(jī)并報(bào)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(shè)計(jì)與安裝。環(huán)電子控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝。簡單的電子門鈴設(shè)計(jì)簡單的電子門鈴設(shè)計(jì)合上開關(guān)，喇叭無聲。合上開關(guān)，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(diào)電容器，音調(diào)就會改變。就會改變。電子門鈴的設(shè)計(jì)及其應(yīng)用電子門鈴的設(shè)計(jì)及其應(yīng)用設(shè)計(jì)和制作具有不同功能的電子門鈴，可以滿設(shè)計(jì)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(xué)一年級的小孫子案例：張大伯有一個剛上小學(xué)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(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)分析設(shè)計(jì)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(yáng)聲器。，被控對象是揚(yáng)聲器。(2)設(shè)置兩個輸入端，安裝兩個按鈕開關(guān)，這樣設(shè)置兩個輸入端，安裝兩個按鈕開關(guān)，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。控制（處理）部分。(2)根據(jù)本書第一章第一節(jié)練習(xí)中根據(jù)本書第一章第一節(jié)練習(xí)中電子控制報(bào)電子控制報(bào)警器模型警器模型將干簧管改為按鈕開關(guān)，即可成為將干簧管改為按鈕開關(guān)，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(dāng)位小孩不同的身高和手的長度，在門框的適當(dāng)位置安裝兩只按鈕開關(guān)。置安裝兩只按鈕開關(guān)。設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案A(1)根據(jù)前面小試驗(yàn)中的根據(jù)前面小試驗(yàn)中的安裝和調(diào)試一個多諧安裝和調(diào)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(dāng)位小孩不同的身高和手的長度，在門框的適當(dāng)位置安裝兩只按鈕開關(guān)。置安裝兩只按鈕開關(guān)。設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案B如何對電子門鈴進(jìn)行適當(dāng)改裝，讓門外的小孫如何對電子門鈴進(jìn)行適當(dāng)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(shè)計(jì)拓展設(shè)計(jì)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(nèi)。在其電路對應(yīng)的輸出端安裝一個揚(yáng)聲器室內(nèi)。在其電路對應(yīng)的輸出端安裝一個揚(yáng)聲器,并將其安裝在門口。當(dāng)小孫子按動門鈴按鈕后，并將其安裝在門口。當(dāng)小孫子按動門鈴按鈕后，家人從揚(yáng)聲器中放出固有樂曲可知孫子已在門家人從揚(yáng)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(nèi)的門鈴按鈕，門口口，家人即可按動裝在室內(nèi)的門鈴按鈕，門口的揚(yáng)聲器馬上傳出音樂聲，小孫子就可知道家的揚(yáng)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(shè)計(jì)要求進(jìn)行分析，確定被控量和被依據(jù)設(shè)

12、計(jì)要求進(jìn)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(dāng)根據(jù)開環(huán)電子控制系統(tǒng)方框圖，選擇恰當(dāng)?shù)膫鞲衅?，確定控制（處理）部分使用的實(shí)用的傳感器，確定控制（處理）部分使用的實(shí)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(guān)資料，在輸入、控制（處理）和參照相關(guān)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(shè)計(jì)輸出部分之間分別選擇合適的接口電路，設(shè)計(jì)或改進(jìn)原有的電路?；蚋倪M(jìn)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(shè)計(jì)和安裝的一般步驟設(shè)計(jì)和安裝的一般步驟 (4)檢測元器件或?qū)嵱秒娐返馁|(zhì)量。檢測元器件或?qū)嵱秒娐返馁|(zhì)量。 (5)安裝電路，防止元器件錯接、虛焊，要注