第十三课开环电子控制系统的设计和应用

第一页，共二十三页。一开环电子控制系统的设计和应用学习目标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.能应用该电路设计和安装开环控制系统。第二页，共二十三页。用数字集成电路等可以安装许多实用电路。这些实用电路具有通用性强、电路稳定性好的特点。利用实用电路可以设计和安装有趣、简易的开环电子控制系统。第三页，共二十三页。简单实用电路的安装与调试不同的实用电路可以实现不同的功能。常见的实用电路有很多，如多谐振荡电路、触发电路、存储器和计数器等。下面我们以制作一个多谐振荡器为例，说明怎样制作简单实用的电路。第四页，共二十三页。简单实用电路的安装与调试

多谐振荡器是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。第五页，共二十三页。开环电子控制系统的设计和安装试验目的:安装和调试一个音频振荡电路。

第六页，共二十三页。音频振荡电路的调试这是一个振荡电路，合上开关时，通过30k电阻和电位器向0.1µF电容器充电，充电到一定时，两个三极管导通，有电流流过喇叭，由于喇叭上端电位升高，电容器开始放电，并反向充电，导致两只三极管截止，喇叭中电流截止，接着电容器又开始正向充电，如此反复，喇叭中出现断续的声音。

第七页，共二十三页。开环电子控制系统的设计和安装调试过程：改变振荡频率1．调节47k电位器可改变振荡频率；2．30k电阻换成68k或l00k振荡频率降低（声音变沉）；3．30k电阻换成l0k或5.lk振荡频率加快（声音变尖）；4．0.1µF电容器换成0.2µF或0.47µF，振荡频率降低；5．0.1µF电容器换成002µF，振荡频率加快。第八页，共二十三页。问题:试验过程中你所听到的声音有无变化？如果有变化，产生这种变化的原因是什么？第九页，共二十三页。小结:电容或电阻增大，振荡频率降低；电容或电阻减小，振荡频率加快。如果把电路中的电容换成10µF或100µF，会产生怎样的结果？第十页，共二十三页。小资料计数器：能统计时钟脉冲数的部件，在电子控制系统中可用来实现顺序控制、定时或延时等。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。第十一页，共二十三页。电子门铃的设计及其应用在前面几章中，我们曾经接触过具有一定实用价值的开环电子控制系统。例如，在第一章第一节制作的磁控报警器模型，在第四章第二节搭接的能控制电动机并报警的电路。下面制作电子门铃为例，介绍开环电子控制系统的设计与安装。第十二页，共二十三页。简单的电子门铃设计合上开关，喇叭无声。按下电键，喇叭发出尖叫声，并慢慢衰减下去到无声。若在蜂呜器上并联一只0.02或0.lµF电容器，音调就会改变。第十三页，共二十三页。电子门铃的设计及其应用设计和制作具有不同功能的电子门铃，可以满足人们不同的需求。案例：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。第十四页，共二十三页。[设计要求](1)安装一个电子门铃控制系统。

(2)大人和小孩都能方便地使用。

(3)能辨别是大人还是小孩在按动门铃。第十五页，共二十三页。[设计分析](1)可选择开环电子控制系统，它的被控量是“声音”，被控对象是扬声器。(2)设置两个输入端，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地使用。(3)控制（处理）部分可以使用电子电路作为控制核心。

第十六页，共二十三页。(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，并根据大人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。设计方案A第十七页，共二十三页。(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)安装两组电子门铃控制系统，并根据大人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。设计方案B第十八页，共二十三页。如何对电子门铃进行适当改装，让门外的小孙子按了门铃之后能知道家里有没有人？设计拓展第十九页，共二十三页。可以选用具有多路输出与输入的音乐集成电路，其中一路的输入端加接一个按钮，并把它装在室内。在其电路对应的输出端安装一个扬声器,并将其安装在门口。当小孙子按动门铃按钮后，家人从扬声器中放出固有乐曲可知孙子已在门口，家人即可按动装在室内的门铃按钮，门口的扬声器马上传出音乐声，小孙子就可知道家里有人。第二十页，共二十三页。(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。开环电子控制系统设计和安装的一般步骤第二十一页，共二十三页。(4)检测元器件或实用电路的质量