浙江新高考選考通用技術(shù)之電子控制技術(shù)

1、18浙江新高考選考通用技術(shù)之電子控制技術(shù)概述本模塊是普通高中通用技術(shù)課程的一個(gè)選修模塊。本模塊的教學(xué)應(yīng)緊緊圍繞技術(shù)課程的目標(biāo)展開(kāi)，著眼于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神、 提高學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)。教學(xué)內(nèi)容的選擇要注重基礎(chǔ)性、綜合性、人文性，努力反映電子技術(shù) 的新成果。教學(xué)過(guò)程強(qiáng)調(diào)基于提高生活質(zhì)量、基于問(wèn)題解決、與學(xué)生日常生活密切相關(guān)、有 利于培養(yǎng)學(xué)生興趣的教學(xué)設(shè)計(jì)。鼓勵(lì)設(shè)計(jì)方案的多樣性，注重引導(dǎo)學(xué)生在電子技術(shù)基本技能 形成的同時(shí)領(lǐng)悟出電子技術(shù)設(shè)計(jì)的思想方法、注重提高學(xué)生在電子技術(shù)學(xué)習(xí)中的探究、試驗(yàn)、 創(chuàng)造和共通能力，使學(xué)生成為電子技術(shù)學(xué)習(xí)的主體，更好地面對(duì)當(dāng)今技術(shù)社會(huì)的挑戰(zhàn)。本模塊的教學(xué)應(yīng)反映必修模塊

2、“技術(shù)與設(shè)計(jì)1”和“技術(shù)與設(shè)計(jì) 2”中技術(shù)設(shè)計(jì)的思想方法。本模塊分設(shè)傳感器、數(shù)字電路、電磁繼電器、和電子控制系統(tǒng)及其應(yīng)用四個(gè)主題。模塊-主題結(jié)構(gòu)如下圖。電子控制技術(shù)電磁繼電器電子控制系統(tǒng)及其應(yīng)用前面三個(gè)主題分別闡述了電子控制系統(tǒng)的三個(gè)主要組成部分，重點(diǎn)是各部分的作用、原 理和應(yīng)用，第四個(gè)主題是將前面三個(gè)主題組合成一個(gè)控制系統(tǒng)，通過(guò)應(yīng)用性設(shè)計(jì)，對(duì)“技術(shù) 與設(shè)計(jì)1”、“技術(shù)與設(shè)計(jì)2”的內(nèi)容進(jìn)行應(yīng)用、綜合和拓展遷移。本模塊的重點(diǎn)是在電子控 制系統(tǒng)及其應(yīng)用上。模塊內(nèi)容通過(guò)對(duì)日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、軍事武器的典型案例的分析，使學(xué)生建立起系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)和電子控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的完整概念，明確傳感器、數(shù)字電路和電磁繼電

3、器作為電子控制 系統(tǒng)的三個(gè)主要環(huán)節(jié)的作用，了解電子控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程、應(yīng)遵循的基本原則。通過(guò) 親歷設(shè)計(jì)過(guò)程，使學(xué)生理解電子技術(shù)、親近電子技術(shù)。可能有一些學(xué)生缺乏電子技術(shù)的基礎(chǔ) 知識(shí)，建議教師在教學(xué)時(shí)補(bǔ)充電阻、電容、電感、三極管、放大器等知識(shí)和常用電子測(cè)量?jī)x 器如多用電表、示波器的使用方法。模塊的四個(gè)主題，建立電子控制系統(tǒng)的完整結(jié)構(gòu)概念是前提，傳感器、數(shù)字電路、電磁 傳感器掌握運(yùn)用是基礎(chǔ)，電子控制系統(tǒng)的綜合應(yīng)用是載體，通過(guò)電子技術(shù)的操作方法和試驗(yàn) 方法的掌握，領(lǐng)悟技術(shù)與設(shè)計(jì)的思想方法，提高學(xué)生探究問(wèn)題的能力，促進(jìn)所學(xué)知識(shí)與能力 的遷移。第一節(jié)傳感器、內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖:、知識(shí)點(diǎn)列表學(xué)習(xí)結(jié)果（知識(shí)點(diǎn)）

4、指標(biāo)（當(dāng)學(xué)生獲得這種學(xué)習(xí)結(jié)果時(shí)，他們能夠：）表現(xiàn)水平常見(jiàn)傳感器的種類、型號(hào)能從外形和標(biāo)識(shí)上識(shí)別光敏傳感器、熱敏傳感器、 濕敏傳感器、聲敏傳感器、力敏傳感器、氣敏傳感器 等常見(jiàn)傳感器n常見(jiàn)傳感器的電路圖形熟悉光敏傳感器、熱敏傳感器、濕敏傳感器、聲敏 傳感器、力敏傳感器、氣敏傳感器等常見(jiàn)傳感器的電 路圖形符號(hào)I常見(jiàn)傳感器的檢測(cè)能用多用電表檢測(cè)光敏傳感器、熱敏傳感器、濕敏 傳感器、聲敏傳感器、力敏傳感器等常見(jiàn)傳感器的特 性并判斷好壞n常見(jiàn)傳感器的作用知道光敏傳感器、熱敏傳感器、濕敏傳感器、聲敏 傳感器、力敏傳感器、氣敏傳感器等常見(jiàn)傳感器的物 理信息采集和電信號(hào)轉(zhuǎn)換原理和作用i常見(jiàn)傳感器典型應(yīng)用舉例說(shuō)

5、明光敏傳感器、熱敏傳感器、濕敏傳感器、 聲敏傳感器、力敏傳感器、氣敏傳感器等常見(jiàn)傳感器 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用i三、重難點(diǎn)分析（一）重點(diǎn)分析1、 常見(jiàn)傳感器的作用 傳感器象人體的感覺(jué)器官一樣能感受到外界物理信息的變化，它能將非電量的物理信息轉(zhuǎn)換成與之有確定關(guān)系的電信號(hào)，輸送給控制電路進(jìn)行處理。在電子控制系統(tǒng)中，傳感器是能夠采集外界物理信息的唯一元器件，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器種類繁多，常見(jiàn)的電阻式傳感器是將被測(cè)量，如光、溫度、濕度、力、氣體濃度等物理量轉(zhuǎn)換式成電阻值（間接轉(zhuǎn)換成電流、電壓信號(hào)）這樣的一種器件。主要有光敏、熱敏、濕敏、壓敏、氣敏等電阻式傳感器件。光敏二極管和光敏

6、三極管對(duì)紅外線敏感，可在紅外遙控電子控制系統(tǒng)中應(yīng)用。2、 常見(jiàn)傳感器的應(yīng)用 技術(shù)課程的學(xué)習(xí)要從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，了解傳感器在日常生活、生產(chǎn)、軍事、環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用，可以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)電子控制技術(shù)的興趣，可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)電子控制技術(shù)的人文因素的感悟和理解。（二）難點(diǎn)分析1、 從外形和標(biāo)識(shí)上認(rèn)識(shí)傳感器從外形和標(biāo)識(shí)上區(qū)別不同的常見(jiàn)傳感器是其應(yīng)用的基礎(chǔ)，而傳感器種類繁多、外形各異，認(rèn)識(shí)它們，對(duì)初學(xué)者有較大難度。2、 常見(jiàn)傳感器的檢測(cè)通過(guò)用多用電表檢測(cè)常見(jiàn)傳感器的電氣特性，使學(xué)生加深對(duì)傳感器原理的感性認(rèn)識(shí)，激發(fā)探究欲望，能比較、判斷傳感器的好壞及引腳極性，正確使用傳感器，這是一個(gè)是試驗(yàn)、探究的過(guò)程，是理

7、論和實(shí)踐的結(jié)合，是學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)的一個(gè)觀察點(diǎn)。常見(jiàn)傳感器的檢測(cè)涉及到對(duì)常見(jiàn)傳感器結(jié)構(gòu)、原理、特性的了解和有關(guān)電子測(cè)量?jī)x器的使用，而且不同的傳感器有不同的檢測(cè)方法，所以是傳感器教學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)。四、教學(xué)建議教師在教學(xué)中不要介紹傳感器的工作原理，重點(diǎn)要放在如何讓學(xué)生定性了解傳感器上。因此，教學(xué)中穿插學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)和教師課堂實(shí)物演示就顯的特別重要。如何上好這部分教學(xué)內(nèi)容，建議把握好以下4 個(gè)教學(xué)內(nèi)容。1、了解常見(jiàn)傳感器的型號(hào)命名方法：（ 1）對(duì)于敏感型電阻式傳感器，其型號(hào)一般由四部分組成，第一部分是字母“M ”表示敏感型元件，第二部分字母表示敏感類別（都是拼音的第一個(gè)字母） ，如：“Z ”表示正溫度系數(shù)

8、熱敏電阻、“F”表示負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻、“ Y”表示壓敏電阻、“S”表示濕敏電阻、“ Q”表示濕敏電阻、“ G”表示光敏電阻、“ C”表示磁敏電阻、“ L”表示力敏電阻，后 面兩個(gè)部分表示用途和序號(hào)。例如： MF41 是普通旁熱式負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻， MG42 是可 見(jiàn)光敏電阻， MSC -1 是陶瓷濕敏電阻,等等。（ 2）對(duì)于非電阻式傳感器，就要查閱有關(guān)手冊(cè)，如光敏二極管常用型號(hào)是2CUXX, 管殼上有一個(gè)光照窗口、一個(gè)正極性標(biāo)志點(diǎn)，使用時(shí)注意兩個(gè)電極的正負(fù)極；光敏三極管常用型號(hào)是 3DUXX ，使用時(shí)要注意集電極 C 和發(fā)射極 E 的區(qū)別。2、定性認(rèn)識(shí)常見(jiàn)傳感器教師可以先介紹一兩個(gè)常見(jiàn)傳感

9、器將不同的物理信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的最簡(jiǎn)單原理和外形結(jié)構(gòu)，教學(xué)中重點(diǎn)是定性介紹常見(jiàn)的傳感器如光敏傳感器、熱敏傳感器、磁敏傳感器、聲敏傳感器、氣敏傳感器等的功能作用。比如，教師可以先介紹電阻型敏感器，其物理信息直接轉(zhuǎn)換的電信號(hào)是電阻值的變化；如熱敏電阻，正溫度系數(shù)熱敏電阻是以鈦酸鋇為主和微量鍶、鈦、鋁等化合物配制成電阻體材料，其電阻值隨溫度的升高而升高；負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻是以錳、鎳、銅等的化合物為原料，按一定比例混合用陶瓷工藝制成，其電阻值隨溫度的升高而降低。對(duì)于非電阻型敏感器，如光敏二極管由硅材料構(gòu)成PN 結(jié)，具有單向?qū)щ娦裕ぷ髟诜聪螂妷合?，管芯受到光照時(shí)，半導(dǎo)體材料原子結(jié)構(gòu)中最外層的電子被激發(fā)

10、出來(lái)，形成反向電流，且隨光強(qiáng)度增大而增大，所以光敏二極管是將光信息直接轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)。例：認(rèn)識(shí)常見(jiàn)傳感器件老師：給學(xué)生看光敏傳感器、熱敏傳感器、聲敏傳感器、氣敏傳感器的實(shí)物，同時(shí)也展示磁敏傳感器、力傳感器和位移傳感器的照片，并介紹各個(gè)傳感器的名稱。老師舉實(shí)物自問(wèn)自答：為什么稱光敏傳感器。因?yàn)樗苁占獾男畔?，并把它轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。老師舉實(shí)物問(wèn)：為什么稱熱敏傳感器。學(xué)生回答：因?yàn)樗苁占療嵝畔?，并把它轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。老師：它能收集溫度信息，并把它轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。溫度是反映物體熱度的物理量。學(xué)生：老師為什么氣敏傳感器引腳這么多，而熱敏傳感只有兩個(gè)引腳。老師：目前對(duì)天然氣（液化氣）敏感的傳感器，技術(shù)上還需

11、要4 個(gè)引腳其中兩個(gè)引腳需要外接輔助電源。這樣氣敏傳感器才能收集液化氣的信息并把它轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。隨著技術(shù)的發(fā)展，會(huì)有一天氣敏傳感器的引腳與光敏傳感器的引腳一樣只有兩個(gè)引腳。3、使學(xué)生直觀認(rèn)識(shí)傳感器的作用傳感器獲得外界的輸入信息并通過(guò)它將非電量信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，其內(nèi)部工作原理是復(fù)雜的。課標(biāo)只要求學(xué)生知道傳感器的作用及其應(yīng)用。因此教學(xué)設(shè)計(jì)要精選簡(jiǎn)單易行的實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生直觀地認(rèn)識(shí)傳感器的作用。通過(guò)二三個(gè)不同傳感器的演示實(shí)驗(yàn)引出一個(gè)結(jié)論 各種傳感器的作用都是一樣的，將非電量信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，不同的是它們敏感的非電量信息不同，有的是光、有的是聲、有的是溫度 。例：傳感器的作用老師實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備

12、：光敏電阻一只、熱敏傳感器一只、電吹風(fēng)一把、指針式萬(wàn)用表一架、電池組、電阻一個(gè).老師上課演示，同學(xué)觀察。置萬(wàn)用表于RX 1K表筆分別接入光敏電阻的兩個(gè)引腳，察萬(wàn)用表指示的電阻值約為 1 千歐；用手遮蓋光敏電阻的受光表面，觀察萬(wàn)用表指示的電阻值為 30 千歐，即光敏電阻無(wú)光照時(shí)電阻值增大，有光照時(shí)電阻值減小。用電吹風(fēng)對(duì)光敏電阻加熱，對(duì)著光敏電阻叫喊，光敏電阻的電阻值都不發(fā)生變化，說(shuō)明光敏電阻僅拾取光信息。置萬(wàn)用表于RX 1K檔，表筆分別接入熱敏電阻的兩個(gè)引腳，觀察萬(wàn)用表指示的電阻值為2 千歐姆，用電吹風(fēng)產(chǎn)生熱風(fēng)吹熱敏電阻，熱敏電阻溫度上升的同時(shí)觀察萬(wàn)用表指示的電阻值漸漸增大，即熱敏電阻隨著溫度的

13、升高，電阻值增大，用手遮蓋熱敏電阻，使它不受光，觀察萬(wàn)用表熱敏電阻的電阻值不發(fā)生變化，說(shuō)明熱敏電阻僅拾取溫度的信息。如檢測(cè)光敏二極管可用光照法，多用電表選 RX 1K電阻檔，用黑表筆（表內(nèi)電池正極）接光敏二極管負(fù)極，紅表筆接正極，用手遮住光敏二極管光照窗口，此時(shí)電阻接近無(wú)窮大；然后，讓光線照射光敏二極管，電阻會(huì)大幅度減小，可以直觀光敏二極管的特性、可以判斷光敏二極管的敏感性和好壞。光敏二極管還和普通二極管一樣具有單向?qū)щ娮饔茫湔螂娮铻?9KQ ,反向電阻大于5MIQ。老師做實(shí)驗(yàn)小結(jié)：不同的傳感器可以用來(lái)收集不同的信息，將信息變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化的信號(hào)的這類傳感器稱為電阻類傳感器。還有許多傳

14、感器也是電阻類傳感器，如：濕敏傳感器、力敏傳感器、聲敏傳感器、磁敏傳感器。對(duì)于阻類傳感器，在要求不高的場(chǎng)合，它們的好壞可以用多用表測(cè)量，它的電阻值隨外界信息變化而變化的情況來(lái)判斷，若它們的阻值 隨外界信息變化而變化，則是好的，否則為不良的。不良的傳感器是不能用的。老師：如何將電阻類傳感器電阻隨外界信息變化而變化變換為輸出電信號(hào)隨外界信息變 化而變化呢？觀察一個(gè)實(shí)驗(yàn)如圖 9.1所示。它由一個(gè)電阻R、一個(gè)光敏電阻RG和一個(gè)3伏電池組組成。 V是電壓表用來(lái)測(cè)量輸出電壓。用手遮蓋光敏傳感器輸出電壓隨光敏傳感器受光面的光強(qiáng)度而變化。老師：這個(gè)實(shí)驗(yàn)電路告訴我們一個(gè)事實(shí)，電阻性傳感器在應(yīng)用時(shí)要并接由E （電

15、源）和R （電阻）相串聯(lián)組成的轉(zhuǎn)換電路。該轉(zhuǎn)換電路能使電阻類傳感器電阻隨外界信息變化而變 化，變換為傳感器輸出電信號(hào)隨外界信息變化而變化。這樣光敏傳感器經(jīng)轉(zhuǎn)換電路變換后就能將光信息變換為電信號(hào)。經(jīng)過(guò)后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)可 以了解到如何對(duì)該電信號(hào)進(jìn)行處理，然后輸出執(zhí)行電路。如用光敏電阻實(shí)現(xiàn)對(duì)街上路燈的自 動(dòng)控制。它的控制過(guò)程為：天暗了，光敏傳感器將光信息變換為電信號(hào)，送處理電路處理后， 輸出控制電壓送執(zhí)行電路。執(zhí)行電路接通路燈開(kāi)關(guān)，路燈點(diǎn)亮，反之，路燈電源被切斷。4、學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)傳感器的應(yīng)用了解。為了使學(xué)生能定性認(rèn)識(shí)傳感器的功能和作用，加深學(xué)生對(duì)傳感器的了解，在教學(xué)設(shè)計(jì)中， 可考慮安排學(xué)生一次

16、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以幾個(gè)人一組。實(shí)驗(yàn)的目的是認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器，能 用多用表檢測(cè)傳感器，知道傳感器的作用及其應(yīng)用。教師在選擇實(shí)驗(yàn)電路時(shí)要盡可能考慮電 路簡(jiǎn)單、操作容易、突出學(xué)生對(duì)傳感器在應(yīng)用性方面的認(rèn)識(shí)，使學(xué)生知道傳感器的作用在與收集信息；知道不同類別的傳感器能夠把不同類別的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)；知道生活中常見(jiàn) 的自動(dòng)控制系統(tǒng)需使用什么類別的傳感器。例：老師：實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源準(zhǔn)備。（微調(diào)電位器、光敏傳感器、濕敏傳感器、三極管、發(fā)光二 極管電阻、多用表、電池組、調(diào)光臺(tái)燈、噴霧器、照度計(jì)、濕度計(jì)、聲強(qiáng)儀等）實(shí)驗(yàn)電路：G圖9 .2傳感器試驗(yàn)電路老師：圖9.2是一個(gè)信號(hào)處理電路（控制器）和執(zhí)行器組成的一個(gè)報(bào)警實(shí)驗(yàn)

17、電路，報(bào)警時(shí)，發(fā)光二極管 V1亮，圖中V2主要功能是信號(hào)處理，V1是執(zhí)行器（執(zhí)行器也可以是繼電器或蜂鳴器等），iR限流電阻，限制Vi亮?xí)r的最大電流，通常R取200Q, i亮?xí)r的流過(guò)Vi 的電流約為10mA R2也為限流電阻，防止因傳感器接錯(cuò)，電源直接燒毀三極管的 BE結(jié)。圖 中，a、 b 兩點(diǎn)用于連接傳感器。當(dāng)a、 b 兩點(diǎn)接熱敏電阻時(shí)，該電路的功能為濕度報(bào)警器，a 、 b 兩點(diǎn)接光敏傳感電阻時(shí)，該電路的功能為照度報(bào)警器；當(dāng)a、 b 兩點(diǎn)接聲傳感器時(shí)，該電路的功能為噪聲報(bào)警器。下面以a、 b 兩點(diǎn)接光敏傳感器為例介紹照度報(bào)警器電路工作原理。光照強(qiáng)度大時(shí)，光敏傳感器的電阻小，根據(jù)分壓原理，電源E

18、 在 RP 的上的分壓值大，適當(dāng)調(diào)整RP的電阻值，使在b、G兩點(diǎn)間的電壓為0.7V。三極管V2因Vbe=0.7V飽和而導(dǎo)通。 電源經(jīng)電阻Ri,發(fā)光二極管Vi、三極管V2的C E極構(gòu)成了回路，電流流過(guò)發(fā)光二極管Vi,發(fā)光二極管被點(diǎn)亮 照度報(bào)警，說(shuō)明當(dāng)前照度太強(qiáng)了。老師：當(dāng)光照度弱時(shí)，光敏傳感器的等效電阻值變得很大（幾十千歐或上百千歐） ，電源E在RP上幾乎沒(méi)有什么分壓值，三極管V2的Vbe值幾乎為零，三極管截止，沒(méi)有電流流過(guò)三極管 C、 E 極，發(fā)光二極管Vi 不亮，說(shuō)明當(dāng)前光照度沒(méi)有超過(guò)“ 警戒線 ” 。老師：同學(xué)們想一想，上述電路中，微調(diào)電位器Rp 的與電源E 組成一個(gè)轉(zhuǎn)換電路，光敏傳感器經(jīng)

19、轉(zhuǎn)換電路變換后，就能將光信息變換微電信號(hào)輸出。調(diào)整RP 的目的是改變?cè)诖_定的照度條件下，轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓，即報(bào)警照度為 “ 警戒線 ” 。老師：同學(xué)們討論一下怎樣調(diào)整照度報(bào)警器?學(xué)生：討論，回答（略）老師：小結(jié)，實(shí)驗(yàn)步驟1）用照度計(jì)將臺(tái)燈的光強(qiáng)度調(diào)到100Lx （報(bào)警照度）2）在實(shí)驗(yàn)板上接入光敏傳感器，3）接通電源開(kāi)關(guān)K4）調(diào)整微調(diào)電位器FP,使發(fā)光二極管亮。5）用多用表直流電壓檔確認(rèn)，V be之間的電壓0 . 7 V6）關(guān)閉臺(tái)燈，發(fā)光二極管不亮。用多用表直流電壓檔確認(rèn)Vbe之間電壓小于0 . 7 V老師：實(shí)驗(yàn)步驟5和6中用電壓表測(cè)量Vbe的電壓這個(gè)操作可以省略。為什么要求大家做呢？因?yàn)镽p

20、的端電壓值很重要，它是流過(guò)光敏傳感器的電流流過(guò)Rp產(chǎn)生的電壓降。該電壓可以理解為光敏傳感器的輸出電壓，該電壓是否0. 7 V決定信號(hào)處理管是導(dǎo)通還是截止，即發(fā)光二極管是亮還是暗。當(dāng)V be為0 . 7 V時(shí)，三極管時(shí)導(dǎo)通，當(dāng)V be< 0 . 4 V 時(shí)，三極管時(shí)截止的。老師：下面分小組做實(shí)驗(yàn)。一組做一種傳感器實(shí)驗(yàn)。同學(xué)們?cè)谧鰧?shí)驗(yàn)的同時(shí)要發(fā)揮團(tuán)隊(duì)精神，同時(shí)思考下面二個(gè)問(wèn)題：1、想一想，在日常生活中，見(jiàn)過(guò)什么電子產(chǎn)品用過(guò)你做過(guò)實(shí)驗(yàn)的傳感器2、報(bào)警器的功能有什么地方不滿意，提出建設(shè)性意見(jiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)束前每一個(gè)小組派代表回答上述問(wèn)題學(xué)生：實(shí)驗(yàn)開(kāi)始 （略）學(xué)生：小組代表發(fā)言。同學(xué)們爭(zhēng)論（略）老師：最后

21、作實(shí)驗(yàn)小結(jié)（略）常見(jiàn)傳感器的檢測(cè)教學(xué)設(shè)計(jì)一、 教學(xué)內(nèi)容分析：本節(jié)課主要通過(guò)對(duì)磁敏、聲敏的定性檢測(cè)和對(duì)光敏、熱敏傳感器的定量檢測(cè)，使同學(xué)們對(duì)傳感器有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，初步掌握傳感器的檢測(cè)方法，了解傳感器將物理量轉(zhuǎn)換為電量的特性，為使用傳感器進(jìn)行電子控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。根據(jù)日常生活中常見(jiàn)電器使用傳感器的情況，選用光敏、聲敏（用于夜晚樓道聲響照明燈的開(kāi)關(guān)）、熱敏（自動(dòng)開(kāi)水壺）、磁敏（門(mén)開(kāi)防盜報(bào)警）這4種傳感器，檢測(cè)方法設(shè)計(jì)為 2種：1、使用多用電表的歐姆檔，通過(guò)測(cè)量傳感器在外界物理量變化時(shí)的電阻值變化規(guī)律，并作好數(shù)據(jù)記錄；2、使用QXA 2型傳感器性能實(shí)驗(yàn)儀，進(jìn)行傳感器功能的演示實(shí)驗(yàn)，該儀器在感受到

22、傳感器輸入信號(hào)時(shí)，可控制發(fā)出四種音樂(lè)聲，以及進(jìn)行燈光閃爍和繼電器控制。二、教學(xué)對(duì)象分析：雖然傳感器在日常生活中應(yīng)用廣泛，但學(xué)生缺乏自己動(dòng)手搭接傳感器電路的實(shí)際技術(shù)體驗(yàn)，因此對(duì)傳感器對(duì)物理量感受和轉(zhuǎn)換作用并不理解，因此使用多用電表和演示儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可增加實(shí)驗(yàn)的趣味性，調(diào)動(dòng)學(xué)生的探究欲望。本課教學(xué)要求學(xué)生學(xué)會(huì)使用多用電表測(cè)量傳感器的電阻隨環(huán)境物理量的變化情況。學(xué)生對(duì)多用電表的使用熟練程度不一，可分組合作、互相學(xué)習(xí)，完成檢測(cè)任務(wù)。三、教學(xué)目標(biāo)及分析1、了解常見(jiàn)傳感器的檢測(cè)方法；能夠根據(jù)檢測(cè)信息對(duì)幾種傳感器進(jìn)行特性分析。學(xué)會(huì)使用多用電表檢測(cè)光敏電阻、正、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻、磁敏傳感器；2、經(jīng)歷傳感器

23、檢測(cè)的一般過(guò)程，從系統(tǒng)、信息、控制的角度分析傳感器的作用，從傳感器檢測(cè)儀的控制功能領(lǐng)悟“黑箱”原理；3、培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的技術(shù)學(xué)習(xí)習(xí)慣（如不要將溫度計(jì)折斷、不要被開(kāi)水燙了等）；樹(shù)立安全用電意識(shí)和遵守安全操作規(guī)程的習(xí)慣。注重學(xué)生觀察能力、運(yùn)用知識(shí) 解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)，領(lǐng)悟技術(shù)試驗(yàn)的一般思想方法。教學(xué)重點(diǎn)：學(xué)會(huì)認(rèn)識(shí)、檢測(cè)幾種常見(jiàn)的傳感器。教學(xué)難點(diǎn)：對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析歸納。四、教學(xué)策略及媒體的運(yùn)用1、教師先搜集各種生活中傳感器應(yīng)用和各種傳感器對(duì)照的圖片資料，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面；2、將檢測(cè)流程簡(jiǎn)單、現(xiàn)象明顯的光敏電阻的檢測(cè)安排在開(kāi)始，集中觀察，然后由 學(xué)生應(yīng)用類似方法設(shè)計(jì)其它幾種傳感器的檢測(cè)；3、各小

24、組根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行討論、推選代表發(fā)言歸納。五、教學(xué)準(zhǔn)備多種傳感器1袋/組，多用電表1塊/組、傳感器功能演示儀 1臺(tái)/組溫度傳感器特性測(cè)試試驗(yàn)儀器：小電熱棒1個(gè)、溫度計(jì)1根、大玻璃杯1個(gè)光敏傳感器特性測(cè)試試驗(yàn)儀器：調(diào)光臺(tái)燈1盞、照度計(jì)1臺(tái)六、教學(xué)過(guò)程過(guò)程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)及預(yù)期目標(biāo)設(shè)計(jì)思路多媒體用圖片展示各種生活中傳感器 應(yīng)用事例和各種傳感器學(xué)生識(shí)別、舉例生活中接觸 到的傳感器，識(shí)別傳感器的 名稱、符號(hào)和作用培養(yǎng)學(xué)生對(duì) 傳感器的興 趣多用電 表檢測(cè)1、演示用多用電表測(cè)量傳感器 的電阻或通斷情況，并記錄數(shù) 據(jù)；2、提示學(xué)生改變傳感器接收物 理信息的強(qiáng)度；注意特別注意 溫度傳感器在常溫和 100C的1

25、、分組討論、確定檢測(cè)方 法、分組操作；2、加熱水杯，將熱敏傳感 器置水中，測(cè)量并記錄其阻 值隨溫度變化情況；3、將調(diào)臺(tái)燈照射光敏傳感運(yùn)用基本方 法解決問(wèn)題， 歸納檢測(cè)步 驟的阻值，注意測(cè)量光敏電阻的 暗電阻；3、歸納舉例。器，觀察記錄其阻值變化隨 照度變化的情況；3、交流、討論、歸納傳感 器的特性儀器演 示1、介紹傳感器功能演示儀器的使用；2、介紹“黑箱”理論。3、組織學(xué)生演示說(shuō)明結(jié)論。1、在演示儀上接插不同的 傳感器，觀察現(xiàn)象；2、領(lǐng)悟“黑箱”理論；3、分析試驗(yàn)現(xiàn)象，歸納按“黑箱”理 論設(shè)計(jì)的路總結(jié)整 理1、總結(jié)幾種傳感器的特性和檢 測(cè)方法；2、介紹檢測(cè)傳感器的特性和檢 測(cè)方法畫(huà)出電阻值隨環(huán)

26、境物理量 變化的規(guī)律曲線，核對(duì)檢測(cè) 報(bào)告并歸納整理培養(yǎng)學(xué)生技 術(shù)學(xué)習(xí)的良 好1、溫度傳感器檢測(cè)實(shí)驗(yàn)：多用電表置RX 100電阻檔，兩個(gè)表筆分別接熱敏電阻的兩個(gè)引腳，將熱敏電阻放入水杯，溫度計(jì)測(cè)得起始加熱時(shí)的水溫為25C,此時(shí)多用電表測(cè)得熱敏電阻（型號(hào)： TTC103）的阻值是5KQ;用電熱棒加溫，隨著水溫不斷上升，熱敏電阻隨之下降（負(fù)溫度系數(shù)），當(dāng)水溫達(dá)到100C0時(shí)，熱敏電阻的阻值是 500 Qo學(xué)生可選擇10個(gè)不同溫度作為觀測(cè)點(diǎn)，測(cè)出熱敏電阻的10個(gè)不同電阻值，列出表格并畫(huà)出電阻值隨溫度變化的曲線。2、光敏傳感器檢測(cè)實(shí)驗(yàn)：多用電表置RX 100電阻檔，兩個(gè)表筆分別接光敏電阻的兩個(gè)引腳，用調(diào)

27、光臺(tái)燈照射光敏電阻的感光窗口；調(diào)節(jié)燈光照度為100LUX,測(cè)得光敏電阻值為3KQ,隨著光照度不斷上升，光敏電阻隨之下降，當(dāng)光照度達(dá)到672 LUX時(shí)，測(cè)得光敏電阻值約為 1.1KQ。學(xué)生可選擇10不同光照度作為觀測(cè)點(diǎn)，測(cè)出光敏電阻的10個(gè)不同電阻值，列出表格并畫(huà)出電阻值隨光照度變化的曲線。、內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖第二節(jié)數(shù)字電路、知識(shí)點(diǎn)列表學(xué)習(xí)結(jié)果（知識(shí)點(diǎn)）指標(biāo)（當(dāng)學(xué)生獲得這種學(xué)習(xí)結(jié)果時(shí)，他們能夠：）表現(xiàn)水平數(shù)字信號(hào)的特性及優(yōu)點(diǎn)數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)的區(qū)別？n了解數(shù)字信號(hào)的特性I舉例說(shuō)明數(shù)字信號(hào)相對(duì)模擬信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)n數(shù)字信號(hào)中“ 1”和“0”知道數(shù)字信號(hào)中“ 1”和“0”的意義n 了解數(shù)字電路是能方便處理“ 1”

28、和“0”兩種狀態(tài) 信號(hào)的電路i三極管了解三極管的開(kāi)關(guān)特性i了解三極管的開(kāi)關(guān)特性是邏輯門(mén)電路的基礎(chǔ)i與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)列舉與、或、非邏輯關(guān)系在日常生活中的表現(xiàn)事例i熟悉與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)的電路符號(hào)i熟悉與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的 邏輯關(guān)系表達(dá)式i會(huì)填與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)的真值表、會(huì)畫(huà)波形圖n與非門(mén)、或非們知道與非門(mén)、或非門(mén)的電路符號(hào)i知道與非門(mén)、或非門(mén)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的邏 輯關(guān)系表達(dá)式i會(huì)填與非門(mén)、或非門(mén)的真值表、會(huì)畫(huà)波形圖n數(shù)字集成電路類型知道數(shù)字集成電路有 TTL和CMO陋種類型i 了解TTL型和CMOS1集成電路構(gòu)成i識(shí)別TTL和CMO激字集成電路i比較TTL型和CMOSS集成

29、電路在電氣特，性方面的 差別n 了解使用TTL型和CMOS1集成電路的注意事項(xiàng)i數(shù)字集成電路應(yīng)用能用數(shù)字集成電路安裝簡(jiǎn)單的實(shí)用電路裝置n能夠?qū)?shù)字電路進(jìn)行簡(jiǎn)單的組合設(shè)計(jì)和制作，并進(jìn) 行試驗(yàn)n三、重難點(diǎn)分析（一）重點(diǎn)分析1、基本邏輯門(mén)電路的邏輯關(guān)系、真值表和波形圖門(mén)電路是構(gòu)成數(shù)字集成電路的基本單元，若將非常復(fù)雜的數(shù)字電路進(jìn)行細(xì)分解，可以知 道都是由與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)這三種基本門(mén)電路構(gòu)成的。門(mén)電路的輸出數(shù)據(jù)由輸入數(shù)據(jù)決定， 其邏輯關(guān)系函數(shù)表達(dá)式表達(dá)了門(mén)電路的輸出與輸入之間的關(guān)系，是分析和設(shè)計(jì)數(shù)字電路的基 礎(chǔ)。真值表以表格形式反映了輸入信號(hào)所有變化可能性對(duì)應(yīng)輸出信號(hào)的關(guān)系，是邏輯關(guān)系函 數(shù)表達(dá)式的表格

30、化形式，真值表是理解數(shù)字電路工作狀態(tài)的重要依據(jù)。波形圖反映了門(mén)電路的輸入、輸出信號(hào)電平隨時(shí)間變化的情況，也是由邏輯關(guān)系函數(shù)表 達(dá)式?jīng)Q定的。邏輯關(guān)系函數(shù)表達(dá)式、真值表和波形圖以三種不同形式來(lái)表達(dá)數(shù)字電路的工作狀態(tài)，其 本質(zhì)都是一樣的。2、TTL型和CMOS1集成電路在電氣特性方面的差別數(shù)字集成電路有TTL與CMO的種類型，例如集成與、或、非門(mén)也有 TTL與CMO的種類 型，TTL主要由NPN®晶體管構(gòu)成，CMOSE要由場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成，由于使用器件不同，決定了 這兩種集成電路的結(jié)構(gòu)和電氣性能有很大不同，使用時(shí)，理解它們的特性非常重要。由于TTL型和CMO型集成電路的最大額定電源電壓、邏輯電

31、平、延遲時(shí)間等參數(shù)都有 較大的差別，所以 TTL型和CMOS1集成電路不能混合使用。比較項(xiàng)目TTL門(mén)電路CMOS1電路邏輯0電平（輸出時(shí)）0.3 0.4V0 0.4V邏輯0電平（輸入時(shí)）0.3 0.8V0 1.5V邏輯1電平（輸出時(shí)）2.4 3.6V3.5Vd （電源電壓）邏輯1電平（輸入時(shí)）2 3.6V3.5Vd （電源電壓）邏輯擺幅小大輸入阻抗低幾KQ)高（108 a以上）工作電壓5V318V平均傳輸延遲時(shí)間快（約十幾ns）慢（約幾十ns）功耗大（約十幾mvy低（約幾個(gè)uW閾值電壓約 1.5V約2.5V （電源電壓為5V 時(shí)）扇出系數(shù)8約50集成度低高抗輻射能力弱強(qiáng)雖然TTL型和CMO型集

32、成電路在電氣特性方面有較大差別，但相同功能電路的邏輯關(guān) 系是相同的，不影響對(duì)電路的邏輯分析。3、用數(shù)字集成電路安裝簡(jiǎn)單的實(shí)用電路用數(shù)字集成電路構(gòu)成簡(jiǎn)單實(shí)用電路，是數(shù)字集成電路應(yīng)用和構(gòu)成較復(fù)雜組合數(shù)字電路 的基礎(chǔ)。學(xué)生通過(guò)電路安裝，可以認(rèn)識(shí)和熟悉電子元器件，初步掌握焊接、安裝技巧，體驗(yàn) 成功的快樂(lè)，培養(yǎng)對(duì)電子技術(shù)的興趣。在教學(xué)時(shí)可選用與、或、非、與非、或非等集成門(mén)構(gòu) 成多諧振蕩電路，利用多諧振蕩器搭接電子門(mén)鈴、報(bào)警器等簡(jiǎn)單、有趣電路，有興趣的學(xué)生 除了學(xué)會(huì)安裝多諧振蕩器外，還可了解多諧振蕩器頻率的計(jì)算方法，以便調(diào)節(jié)頻率、改變音 調(diào)。（二）難點(diǎn)分析1、什么是數(shù)字信號(hào)？模擬信號(hào)是直接反映外界物理信息

33、變化規(guī)律的電信號(hào)，日常生活中有大量的事例，學(xué)生好理解；而數(shù)字信號(hào)是對(duì)模擬信號(hào)的人為加工和處理，它以另外一種形式（0和1的編碼）間接地反映外界物理信息的變化規(guī)律，雖然日常生活中有大量數(shù)字技術(shù)應(yīng)用的事例，但很少 能直觀、準(zhǔn)確地解釋什么是數(shù)字信號(hào)，學(xué)生往往難以理解；所以準(zhǔn)確理解數(shù)字信號(hào)是教學(xué)中 的一個(gè)難點(diǎn)。2、數(shù)字電路簡(jiǎn)單的組合設(shè)計(jì)和制作試驗(yàn)學(xué)生通過(guò)數(shù)字電路簡(jiǎn)單的組合設(shè)計(jì)，要學(xué)會(huì)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，選擇、識(shí)別電子元器件，焊 接、安裝電路、學(xué)會(huì)寫(xiě)試驗(yàn)報(bào)告，初步體驗(yàn)電子技術(shù)試驗(yàn)的一般過(guò)程。數(shù)字電路的組合設(shè)計(jì) 要建立在簡(jiǎn)單數(shù)字集成電路安裝的基礎(chǔ)之上，是對(duì)簡(jiǎn)單數(shù)字集成電路的組合應(yīng)用。四、教學(xué)建議1、正確理解數(shù)字信

34、號(hào)教師在講解數(shù)字信號(hào)時(shí)，建議按以下內(nèi)容順序講解數(shù)字信號(hào)的來(lái)龍去脈，使學(xué)生能較全面的了解數(shù)字信號(hào)、較準(zhǔn)確地理解數(shù)字信號(hào)的特性：(1)模擬信號(hào)：自然界中聲、光、熱、力等物理信息經(jīng)相應(yīng)的傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，這樣的電信號(hào)就是模擬信號(hào)，它在數(shù)值和時(shí)間上是連續(xù)變化的，其變化規(guī)律反映了相應(yīng)物理 信息的強(qiáng)度和變化規(guī)律。(2)模擬信號(hào)的主要缺點(diǎn)： 噪聲容易疊加在模擬信號(hào)上，引起信號(hào)失真；不便計(jì)算機(jī)處理。(3)十進(jìn)制數(shù)與成二進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換：如：9 = ( 1001) 2,7= ( 0111) 2 , 5= ( 0101) 2 , 3= ( 0011) 2 等等。掌握十進(jìn)制數(shù)和二進(jìn)制數(shù)的特性，可以幫助學(xué)生理解數(shù)字

35、信號(hào)。(4)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)的過(guò)程(示意)如下：例如聲音信號(hào)經(jīng)聲敏傳感器(話筒)轉(zhuǎn)換成電壓Ua信號(hào)波形如圖9.3 (a)所示： 根據(jù)采樣定理，由采樣電路對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，輸出采樣電壓信號(hào)波形如圖9.3(b)所示，采樣信號(hào)是離散的模擬信號(hào)，只要采樣頻率足夠高，采樣信號(hào)能正確無(wú)誤地表 示模擬信號(hào)；A/D轉(zhuǎn)換器將采樣后的模擬信號(hào)經(jīng)量化、編碼后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，如圖 9.3 (c)所 示，如2V電壓的編碼是0010, 7V電壓的編碼是 0111, 9V電壓的編碼是1001。圖9.3對(duì)模擬信號(hào)采樣、編碼示意圖(5)數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)：數(shù)字信號(hào)是用0和1對(duì)采樣后的離散的模擬信號(hào)進(jìn)行編碼、僅是由 0與1兩

36、種數(shù)據(jù)組成 的信號(hào)，相對(duì)模擬信號(hào)有顯著的優(yōu)點(diǎn)： 數(shù)字信號(hào)容易克服失真問(wèn)題：在傳輸 、放大處理過(guò)程中失真的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)限幅、 整形處理后，即可復(fù)原； 數(shù)字信號(hào)抗噪聲干擾能力強(qiáng)：可采用多種算法對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行檢錯(cuò)糾錯(cuò)；數(shù)字信號(hào)便于計(jì)算機(jī)和大規(guī)模數(shù)字集成電路存儲(chǔ)、處理。 經(jīng)數(shù)字電路處理后的數(shù)字信號(hào)，根據(jù)需要，可用 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。2、數(shù)字電路試驗(yàn)電源的制作：一般數(shù)字集成電路使用電源電壓為5V ,使用1.5V電池疊加很不方便；建議用7805集成穩(wěn)壓器自己安裝簡(jiǎn)單的 5V電源供試驗(yàn)室使用。5伏電源電路如圖9.4所示。集成穩(wěn)壓器 7805為三端器件，腳為輸入端，腳為接 地端，腳為+5V穩(wěn)壓輸出端

37、；它具有 1.5A的輸出能力，內(nèi)部有限流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)和過(guò) 壓保護(hù)，采用低噪聲、溫度漂移小的基準(zhǔn)穩(wěn)壓電源，工作穩(wěn)定可靠。圖9.4 5V電源電路變壓器可選用8W以上電源變壓器，使用前要測(cè)一下線圈的直流電阻，線圈電阻大的為 初級(jí)線圈接220V交流電源。橋式整流器可選用全橋整流塊，整流塊的、腳接變壓器次級(jí)線圈，腳接地，腳接三端穩(wěn)壓器的輸入端，濾波電容C1選用大容量電解電容，C2為小容量電解電容以消除可能產(chǎn)生的高頻自激振蕩。3、數(shù)字集成門(mén)電路試驗(yàn)通過(guò)判斷邏輯門(mén)的試驗(yàn)，可以加深學(xué)生對(duì)真值表和邏輯函數(shù)關(guān)系表達(dá)的感性認(rèn)識(shí)。例1:試驗(yàn)判斷邏輯門(mén)一、教師先將學(xué)生分組（46個(gè)為一組），分發(fā)給各組一套電子零配件如：

38、2支電銘鐵、焊錫絲、2個(gè)蜂巢板、尖嘴鉗、鐐子、小刀、數(shù)字集成電路74LS08和74LS32芯片、4個(gè)按鈕、4個(gè)10KQ電阻、200a和100a電阻、2個(gè)發(fā)光二極管、2個(gè)14腳集成電路插座、5V電 源一個(gè)、多用電表一塊等等。老師在黑板上畫(huà)出兩個(gè)電路圖，如圖9.5和圖9.6所示；圖9.5與門(mén)試驗(yàn)電路圖9.6 或門(mén)試驗(yàn)電路1、教師讓學(xué)生 對(duì)照電路圖，認(rèn)識(shí)元器件，注意集成電路的型號(hào)和引腳的排列順序，電 阻的阻值和發(fā)光二極管的極性、電源的正極和地。2、老師講解焊 接的注意事項(xiàng)，如元件管腳去氧化處理鍍錫，為避免焊接時(shí)損壞芯片， 對(duì)于集成電路最好加上插座，先將插座焊接在蜂巢板上，使用時(shí)再插上芯片等；3、【老

39、師】：同學(xué)們，這節(jié)課的目的是通過(guò)試驗(yàn)判斷門(mén)電路的邏輯關(guān)系，給大家的7408和7432是兩種不同功能的數(shù)字集成門(mén)電路，老師先不告訴你們它們是什么門(mén)電路，只告訴 大家，腳和腳是門(mén)電路的兩個(gè)輸入端、腳是輸出端接發(fā)光二極管 V。請(qǐng)同學(xué)們先畫(huà)出 兩個(gè)電路發(fā)光二極管亮滅與按鈕A、B通斷的表格，并約定按鈕斷開(kāi)為1,閉合為0,發(fā)光二極管V亮為1、不亮為0;如表9.1和表9.2所示，即為真值表：輸入輸出V電壓A1B1V100011011輸入輸出V電壓A2B2V200011011表9.1與門(mén)試驗(yàn)真值表表9.2或門(mén)試驗(yàn)真值表二、學(xué)生自主探究：1、以小組為單位，利用分發(fā)的零配件，分別按圖9.5和圖9.6焊接電路；2、

40、焊接完畢后，進(jìn)行試驗(yàn)：按表格要求觀察 A、B通斷的四種不同組合的二極管V亮滅情況，同時(shí)測(cè)量芯片第 腳的電壓值，并將試驗(yàn)結(jié)果填入表格中；3、根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，老師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組討論(1) 觀察分析真值表，導(dǎo)出邏輯關(guān)系函數(shù)表達(dá)式；(2) 判斷數(shù)字集成電路的功能；(3) 根據(jù)V的電壓值，判斷數(shù)字集成電路的類型(是TTL還是CMOS。三、老師進(jìn)行總結(jié)：(1) 74LS08是四2輸入與門(mén)芯片(內(nèi)部集成了四個(gè)與門(mén)，每個(gè)與門(mén)有2個(gè)輸入端)，74LS32是四2輸入或門(mén)；(2) TTL集成電路特性：0邏輯時(shí)的電平約為 0.1V, 1邏輯時(shí)的電平約為 3.6V(如果是CMOS1成電路，0邏輯時(shí)的電平約為 0V, 1

41、邏輯時(shí)的電平接近電源電壓約為5V)。(3) R3的作用：是發(fā)光二極管的限流電阻，因?yàn)榘l(fā)光二極管的正向管壓降為1.6V2V,最大正向電流小于 50mA如果不加限流電阻，發(fā)光二極管會(huì)燒毀。四、學(xué)生完成試驗(yàn)報(bào)告：報(bào)告應(yīng)包括：試驗(yàn)?zāi)康?、試?yàn)器材、試驗(yàn)電路、試驗(yàn)結(jié)果、結(jié)果分析等五個(gè)方面主要內(nèi) 容。(4) 用數(shù)字集成電路安裝簡(jiǎn)單的實(shí)用電路產(chǎn)生脈沖信號(hào)是數(shù)字集成電路的典型應(yīng)用之一，脈沖信號(hào)既可作為數(shù)字系統(tǒng)的時(shí)鐘脈 沖，也可構(gòu)成有趣的聲響電路。在教學(xué)時(shí)可選用集成門(mén)電路構(gòu)成多諧振蕩電路，利用多諧振 蕩器搭接電子門(mén)鈴等簡(jiǎn)單、有趣電路，有興趣的學(xué)生除了學(xué)會(huì)安裝多諧振蕩器外，還可了解 多諧振蕩器頻率的計(jì)算方法，以便調(diào)

42、節(jié)頻率、改變門(mén)鈴聲音。多諧振蕩器是一種自激振蕩器，通電后能自動(dòng)產(chǎn)生連續(xù)的矩形波脈沖，由于矩形波中除 基波頻率外，還含有豐富的高次諧波分量，所以矩形波振蕩器又加多諧振蕩器。用不同方法構(gòu)成多諧振蕩器，目的是使學(xué)生掌握多種設(shè)計(jì)方案，以便試驗(yàn)、比較、選擇。例2 CMOS門(mén)電路構(gòu)成非對(duì)稱式多諧振蕩器試驗(yàn)用多諧振蕩器構(gòu)成天亮叫醒電路如圖9.7所示(1)元器件作用：IC采用CD4011型CMOS9 2輸入與非門(mén)，與非門(mén) U1的輸出與輸入之 間接有反饋電阻 R1,它工作在電壓傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū)，把它的輸出電壓直接接到U2的輸入端作為U2的靜態(tài)偏置電壓，就能使 U2也工作在電壓傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū)，其輸出經(jīng)電容C1反

43、饋到U1的輸入端構(gòu)成正反饋回路，B是蜂鳴器，RG選用硫化鎘光敏電阻 MG4F23,其暗電阻5MQ、亮電阻W5KQ。(2)工作原理：天黑時(shí)，因R85MQ , Uk= "0"，振蕩器不起振，蜂鳴器 B不叫；天亮?xí)r，因R&5KQ , Uk= "1”，如果有一點(diǎn)小的干擾，就會(huì)在 U1與U2之間引起自 激振蕩，使電路在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)中轉(zhuǎn)換，于是電路不停地振蕩。由理論推導(dǎo)可知，電路的振蕩 周期為：T= 1.4R1C1 (適用 TTL電路)。(3)試驗(yàn)：可調(diào)節(jié)W的電阻值，調(diào)節(jié)叫醒信號(hào)報(bào)警時(shí)的天亮程度；可改變R1、C1的值，改變振蕩頻率，改變蜂鳴器的聲音。GRJ o V5U1

44、1 nu5V 2U0114W *82KR124 k Ohm圖9.7非對(duì)稱式多諧振蕩器天亮報(bào)警電路例3 CMOS門(mén)電路構(gòu)成對(duì)稱式多諧振蕩器試驗(yàn)圖9.8對(duì)稱式多諧振蕩器電路對(duì)稱式多諧振蕩器電路如圖 9.8所示，它由兩個(gè)與非門(mén)和一對(duì)RC定時(shí)元件組成，其中Ri = R2=R Ci=Q=C, B是蜂鳴器,S是控制端。當(dāng)S接5V電源時(shí)，振蕩器振蕩；S接地時(shí)， 振蕩器停振。接通電源后，與非門(mén) U1和U2因輸出與輸入之間接有反饋電阻R1和R2,工作在電壓傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū)，Ui、Ci、U2 C2構(gòu)成正反饋回路，如果有一點(diǎn)小的干擾，就會(huì)引起自激 振蕩，使電路在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)中轉(zhuǎn)換，于是電路不停地振蕩。由理論推導(dǎo)可知，

45、電路的振蕩周 期為：T= 1.4RC (適用 TTL電路)。在作試3時(shí)，R C可選用不同的值進(jìn)行試驗(yàn)，用示波器觀察輸出波形的變化，聽(tīng)蜂鳴 器發(fā)出不同的聲音。5、數(shù)字電路簡(jiǎn)單的組合設(shè)計(jì)和制作試驗(yàn)數(shù)字電路的組合設(shè)計(jì)要建立在簡(jiǎn)單數(shù)字集成電路安裝的基礎(chǔ)之上，是對(duì)簡(jiǎn)單數(shù)字集成電 路的組合應(yīng)用?？蓪蓚€(gè)不同頻率的多諧振蕩器進(jìn)行組合，用較高頻信號(hào)對(duì)較低頻信號(hào)進(jìn)行 調(diào)制，合成一個(gè)新的信號(hào)，并由此制作一個(gè)發(fā)出變調(diào)聲音的報(bào)警器，這就是常見(jiàn)的數(shù)字電路 組合設(shè)計(jì)。例4可變調(diào)的天亮叫醒電路將例2和例3電路進(jìn)行組合設(shè)計(jì)，將例 2電路U2的輸出直接接到例3電路的控制端S, 電路如圖9.9所示。U1和U2組成第一級(jí)振蕩器產(chǎn)生

46、較低頻率，U3和U4組成第二級(jí)振蕩器產(chǎn)生較高頻率，讓 U1、U2產(chǎn)生的較低頻率振蕩控制U3 U4振蕩器的工作，這樣合成一個(gè)新的信號(hào)，就是較高頻率信號(hào)對(duì)較低頻率信號(hào)的調(diào)制。工作原理：(1)天黑時(shí)，因RO 5M , Uk= "0”，U1、U2振蕩器不起振，控制端 S為低電平，振 蕩器U& U4也不工作；(2)天亮?xí)r，因RGC5KQ , Uk= T ,如果有一點(diǎn)小的干擾，U1、U2產(chǎn)生自激振蕩：從S端輸出周期性脈沖信號(hào)： 輸出脈沖信號(hào)高電平時(shí)：S= "1”，U3、U4振蕩器起振，輸出較高頻率信號(hào)； 輸出脈沖信號(hào)低電平時(shí)：S= "0”，U3、U4振蕩器暫停工作，無(wú)

47、信號(hào)輸出。其輸出信號(hào)V0的波形如圖9.10所示，T1為U1、U2振蕩器產(chǎn)生的振蕩周期，T2為U4 U4振蕩器產(chǎn)生的振蕩周期。圖9.9可變調(diào)天亮報(bào)警電路VJT|加加唧111 IL0* T+1 一，一*，一，八一圖9.10組合電路輸出調(diào)制信號(hào)第三節(jié)電磁繼電器、內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖、知識(shí)點(diǎn)列表學(xué)習(xí)結(jié)果（知識(shí)點(diǎn)）指標(biāo)（當(dāng)學(xué)生獲得這種學(xué)習(xí)結(jié)果時(shí)，他們能夠：）表現(xiàn)水平常見(jiàn)繼電器種類知道繼電器是“以弱電信號(hào)控制高電壓、強(qiáng)電流工 作電路”的執(zhí)行部件I知道電磁繼電器有直流、交流、時(shí)間繼電器等種類I知道無(wú)觸點(diǎn)繼電器有單向可控硅、雙向可控硅等類 型I直流電磁繼電器了解單組觸點(diǎn)直流電磁繼電器的構(gòu)造I描述述直流電磁繼電器的工作過(guò)

48、程I了解直流電磁繼電器的規(guī)格參數(shù)I會(huì)根據(jù)控制電路的電壓和電流、被控電路的電壓和 電流、被控電路的路數(shù)和使用環(huán)境選擇繼電器的型號(hào) 和規(guī)格n直流電磁繼電器的使用學(xué)會(huì)用直流電磁繼電器搭接簡(jiǎn)單實(shí)用的控制電路n單向可控硅知道單向可控硅的構(gòu)造和電路符號(hào)i 了解單向可.控硅的簡(jiǎn)單，作原埋i雙向可控硅知道雙向可控硅的構(gòu)造和電路符號(hào)i了解雙向可控硅的簡(jiǎn)單，作原埋i嘗試用雙向可控硅簡(jiǎn)單搭接簡(jiǎn)單實(shí)用的控制電路i三、重難點(diǎn)分析（一）重點(diǎn)分析1、直流電磁繼電器的結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程直流電磁繼電器是利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)閉合和斷開(kāi)的控制元件，它可以小電流、低電壓控制較大電流、高電壓，用直流控制交流等，并可將被控電路與控制電路

49、完全隔離，在自動(dòng)控制、保護(hù)電路等方面有廣泛的應(yīng)用。繼電器由電磁線圈、銜鐵、常開(kāi)觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)、切換觸點(diǎn)組成，當(dāng)電磁線圈通電吸合銜鐵，帶動(dòng)觸點(diǎn)接觸變換。2、直流電磁繼電器搭接簡(jiǎn)單實(shí)用的控制電路用直流電磁繼電器搭接簡(jiǎn)單控制電路，驗(yàn)證繼電器的原理和工作過(guò)程。3、雙向可控硅的簡(jiǎn)單應(yīng)用可控硅具有以小電流（電壓）控制大電流（電壓）作用，并具有體積小、重量輕、功耗低、開(kāi)關(guān)速度快等優(yōu)點(diǎn)，在無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)、可控整流、調(diào)壓、調(diào)光、調(diào)速等方面應(yīng)用廣泛。（二）難點(diǎn)分析1、 直流電磁繼電器的選用如果繼電器選用不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生不能可靠工作、通電不能吸合、燒壞接觸點(diǎn)、尺寸不合適無(wú)法安裝等問(wèn)題，繼電器種類很多，根據(jù)不同的電路選擇合適

50、的繼電器，有一定難度。2、 可控硅的簡(jiǎn)單工作原理可控硅的工作原理比較復(fù)雜，不必深究。主要講解可控硅的觸發(fā)條件和工作過(guò)程，知道如何使用可控硅。四、教學(xué)建議教師在教學(xué)過(guò)程中要讓學(xué)生了解常見(jiàn)的直流電磁繼電器的構(gòu)造、規(guī)格（參數(shù)）和基本工作原理，并從構(gòu)造和原理上說(shuō)明它是電磁繼電器，有觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。對(duì)于晶閘管不要介紹其復(fù)雜的工作原理，但要定性地讓學(xué)生知道晶閘管構(gòu)造和其在電路中的符號(hào)，重點(diǎn)說(shuō)明正常使用的條件，從構(gòu)造和控制結(jié)果上說(shuō)明它是無(wú)觸點(diǎn)繼電器，進(jìn)而介紹它的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本節(jié)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，建議教學(xué)方式以教師課堂實(shí)物觀摩和實(shí)際電路演示以及學(xué)生小組實(shí)驗(yàn)為主，讓學(xué)生通過(guò)觀察、分析實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，掌握本節(jié)的教學(xué)內(nèi)容。教師可

51、參照下面的實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。1、直流電磁繼電器的選用原則要使學(xué)生學(xué)會(huì)根據(jù)控制電路的電壓和電流的大小、被控量是電壓還是電流、被控電路的路數(shù)、負(fù)載的性質(zhì)（電阻性還是電感性）以及使用環(huán)境等因素選擇繼電器?，F(xiàn)以 JZC-22FA005 型超小型中功率直流電磁繼電器為例進(jìn)行說(shuō)明：（ 1）觸點(diǎn)形式： 1H,1D,1Z;1 個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)， 1 個(gè)常閉觸點(diǎn)， 1 個(gè)轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)；（ 2）額定工作電壓：5V, 繼電器正常工作時(shí)線圈電壓;（3）吸合電壓：4v,繼電器產(chǎn)生吸合時(shí)的最小電壓，一般為額定值的75%-80%;（4）線圈電阻：75a ,是繼電器線圈的直流電阻值；（5）額定工彳電流：66mA繼電器正常工彳時(shí)線圈

52、電流；（6）觸點(diǎn)負(fù)荷：3Ax 220V交流或10Ax 28V直流，是繼電器觸點(diǎn)的負(fù)載能力（7）外形尺寸：（LXWXH尸 22.5 X 16.5 X 16.5 mm。2、直流電磁繼電器在數(shù)字電路控制系統(tǒng)中的使用建議（ 1）數(shù)字電路的電源一般是5V ，為簡(jiǎn)化電路以免設(shè)置多路電源，如無(wú)特殊要求，一般選用額定電壓為 3V5V的小型直流繼電器；（ 2）一般不直接用數(shù)字電路的輸出去驅(qū)動(dòng)直流繼電器，要加驅(qū)動(dòng)電路。例1三極管作為繼電器驅(qū)動(dòng)電路如圖9.11電路所示，三極管 VT工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，當(dāng)輸入驅(qū)動(dòng)的數(shù)字信號(hào)為 1時(shí)，VT飽和導(dǎo)通，VT的集電極電壓Vc 0.2V,繼電器K吸合工作。當(dāng)輸入驅(qū)動(dòng)的數(shù)字信號(hào)為0時(shí)

53、，VT截止，繼電器J不工作。圖9.11繼電器驅(qū)動(dòng)電路繼電器線圈實(shí)質(zhì)是一個(gè)大電感，為避免驅(qū)動(dòng)繼電器的晶體管被損壞，在繼電器線圈兩端 并接保護(hù)二極管 VDD在開(kāi)關(guān)三極管VT截止斷開(kāi)的瞬間，繼電器線圈產(chǎn)生的反向高壓可以通 過(guò)二極管VD泄放，保護(hù)三極管 VT不被反向高壓所擊穿。例2 數(shù)字電路控制繼電器試驗(yàn)?zāi)康模毫私鈹?shù)字電路的輸出是如何驅(qū)動(dòng)電磁繼電器工作的 +5VR1 I10K1VD1 一1474LS00VTR2100QVD2R3330 Q圖9.12數(shù)字電路控制繼電器試驗(yàn)電路如圖9.12電路是用數(shù)字門(mén)電路控制繼電器工作的電路。（1）元器件選擇：74LS00是四2輸入與非門(mén)，選用其中一個(gè)與非門(mén)，、腳為輸入

54、端，腳為輸出端，將腳接+ 5V,這樣將與非門(mén)變成了非門(mén)U =A。保護(hù)二極管 VD1選用1N4001，發(fā)光二極管（LED） VD2選用BFP5直徑為5mm,開(kāi)關(guān) 三極管 VT選用9013 （功率為625mW）,繼電器選用JRC-21F5VDC.（1） 工作過(guò)程：按下按鈕A,輸入信號(hào)A=0,與非門(mén)輸出U=A=1,開(kāi)關(guān)三極管VT飽和導(dǎo)通，繼電器 J 通電吸合工作，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合（能聽(tīng)到觸點(diǎn)觸動(dòng)聲）接通 LED電路，點(diǎn)亮發(fā)光二極管。松開(kāi)按鈕A,輸入信號(hào)A=1,與非門(mén)輸出U=A=10,開(kāi)關(guān)三極管VT截止斷開(kāi)，繼電器J 斷電釋放，常開(kāi)觸點(diǎn)復(fù)位（能聽(tīng)到觸點(diǎn)觸動(dòng)聲）切斷 LED電路，發(fā)光二極管熄滅。3、雙向可控硅的觸發(fā)特性和工作過(guò)程：（1） 雙向可控硅的電路符號(hào)是 VS,有三個(gè)電極陽(yáng)極 A1、A2、控制極G;如圖9.13所示