电子控制技术技术选修一

精心整理

电子控制技术

概述

本模块是普通高中通用技术课程的一个选修模块。

本模块的教学应紧紧围绕技术课程的目标展开，着眼于培养

学生的实践能力和创新精神、提高学生的技术素养。教学内容的

选择要注重基础性、综合性、人文性，努力反映电子技术的新成

果。教学过程强调基于提高生活质量、基于问题解决、与学生日

常生活密切相关、有利于培养学生兴趣的教学设计。鼓励设计方

案的多样性，注重引导学生在电子技术基本技能形成的同时领悟

出电子技术设计的思想方法、注重提高学生在电子技术学习中的

探究、试验、创造和共通能力，使学生成为电子技术学习的主体,

更好地面对当今技术社会的挑战。

本模块的教学应反映必修模块“技术与设计1”和“技术与

设计2”中技术设计的思想方法。

本模块分设传感器、数字电路、电磁继电器、和电子控制系统

及其应用四个主题。模块-主题结构如下图。

前面三个主题分子控制系统的三个主要组成部

分,重点是各部牛的作用、，理和应用,第四个主题是将前面三

个三传感器〜数字电，电磁继曲电子控技术与设计

1”、“技术与设计2”的内容进行应用、综合和拓展迁移。本模块

的重点是在电子控制系统及其应用上。

-来源网络

模块内容通过对日常生活、工农业生产、军事武器的典型案

例的分析，使学生建立起系统结构和电子控制系统结构的完整概

念，明确传感器、数字电路和电磁继电器作为电子控制系统的三

个主要环节的作用，了解电子控制系统设计的一般过程、应遵循

的基本原则。通过亲历设计过程，使学生理解电子技术、亲近电

子技术。可能有一些学生缺乏电子技术的基础知识，建议教师在

教学时补充电阻、电容、电感、三极管、放大器等知识和常用电

子测量仪器如多用电表、示波器的使用方法。

模块的四个主题，建立电子控制系统的完整结构概念是前提,

传感器、数字电路、电磁传感器掌握运用是基础，电子控制系统

的综合应用是载体，通过电子技术的操作方法和试验方法的掌握,

领悟技术与设计的思想方法，提高学生探究问题的能力，促进所

学知识与能力的迁移。

第一节传感器

一、内容结构图：

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nJW隹______________2♦13田口口AA

传/

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二、知识点列表

翦髅健萼11

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常见传感器•能用多用电表检测光敏传感11

的检测器、热敏传感器、湿敏传感器、

声敏传感器、力敏传感器等常

见传感器的特性并判断好坏

常见传感器1

的作用.

441

常见传感器m1t

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H富5

典型应用.n

三、重难点分析

（一）重点分析

1、常见传感器的作用

传感器象人体的感觉器官一样能感受到外界物理信息的变

化，它能将非电量的物理信息转换成与之有确定关系的电信号，

输送给控制电路进行处理。在电子控制系统中，传感器是能够采

集外界物理信息的唯一元器件，是实现自动检测和自动控制的首

要环节。

传感器种类繁多，常见的电阻式传感器是将被测量，如光、

温度、湿度、力、气体浓度等物理量转换式成电阻值（间接转换

成电流、电压信号）这样的一种器件。主要有光敏、热敏、湿敏、

压敏、气敏等电阻式传感器件。光敏二极管和光敏三极管对红外

线敏感，可在红外遥控电子控制系统中应用。

2、常见传感器的应用

技术课程的学习要从学生的生活经验出发，了解传感器在日

常生活、生产、军事、环境监测方面的应用，可以培养学生学习

电子控制技术的兴趣，可以引导学生对电子控制技术的人文因素

的感悟和理解。

（二）难点分析

1、从外形和标识上认识传感器

从外形和标识上区别不同的常见传感器是其应用的基础，而

传感器种类繁多、外形各异，认识它们，对初学者有较大难度。

2、常见传感器的检测

通过用多用电表检测常见传感器的电气特性，使学生加深对

传感器原理的感性认识，激发探究欲望，能比较、判断传感器的

好坏及引脚极性，正确使用传感器，这是一个是试验、探究的过

程，是理论和实践的结合，是学生技术素养的一个观察点。

常见传感器的检测涉及到对常见传感器结构、原理、特性的

了解和有关电子测量仪器的使用，而且不同的传感器有不同的检

测方法，所以是传感器教学中的一个难点。

四、教学建议

教师在教学中不要介绍传感器的工作原理，重点要放在如何

让学生定性了解传感器上。因此，教学中穿插学生动手实验和教

师课堂实物演示就显的特别重要。

如何上好这部分教学内容，建议把握好以下4个教学内容。

1、了解常见传感器的型号命名方法：

(1)对于敏感型电阻式传感器，其型号一般由四部分组成，

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类

别(都是拼音的第一个字母)，如：“Z”表示正温度系数热敏电阻、

“F”表示负温度系数热敏电阻、“Y”表示压敏电阻、“S”表示湿

敏电阻、“Q”表示湿敏电阻、“G”表示光敏电阻、“C”表示磁敏

电阻、“L”表示力敏电阻，后面两个部分表示用途和序号。例如:

MF41是普通旁热式负温度系数热敏电阻，MG42是可见光敏电阻，

MSC-1是陶瓷湿敏电阻,等等。

(2)对于非电阻式传感器，就要查阅有关手册，如光敏二极

管常用型号是2CUXX,管壳上有一个光照窗口、一个正极性标志点,

使用时注意两个电极的正负极；光敏三极管常用型号是3DUXX,

使用时要注意集电极C和发射极E的区别。

2、定性认识常见传感器

教师可以先介绍一两个常见传感器将不同的物理信息转换成

电信号的最简单原理和外形结构，教学中重点是定性介绍常见的

传感器如光敏传感器、热敏传感器、磁敏传感器、声敏传感器、

气敏传感器等的功能作用。

比如，教师可以先介绍电阻型敏感器，其物理信息直接转换

的电信号是电阻值的变化；如热敏电阻，正温度系数热敏电阻是

以钛酸钢为主和微量锢、钛、铝等化合物配制成电阻体材料，其

电阻值随温度的升高而升高；负温度系数热敏电阻是以镒、银、

铜等的化合物为原料，按一定比例混合用陶瓷工艺制成，其电阻

值随温度的升高而降低。

对于非电阻型敏感器，如光敏二极管由硅材料构成PN结，具有

单向导电性，工作在反向电压下，管芯受到光照时，半导体材料

原子结构中最外层的电子被激发出来，形成反向电流，且随光强

度增大而增大，所以光敏二极管是将光信息直接转换为电流信号。

例：认识常见传感器件

老师：给学生看光敏传感器、热敏传感器、声敏传感器、气敏

传感器的实物，同时也展示磁敏传感器、力传感器和位移传感器

的照片，并介绍各个传感器的名称。

老师举实物自问自答：为什么称光敏传感器。因为它能收集光

的信息，并把它转变为电信号。

老师举实物问：为什么称热敏传感器。

学生回答：因为它能收集热信息，并把它转变为电信号。

老师：它能收集温度信息，并把它转变为电信号。温度是反映

物体热度的物理量。

学生：老师为什么气敏传感器引脚这么多，而热敏传感只有两

个引脚。

老师：目前对天然气（液化气）敏感的传感器，技术上还需要

4个引脚其中两个引脚需要外接辅助电源。这样气敏传感器才能

收集液化气的信息并把它转变为电信号。随着技术的发展，会有

一天气敏传感器的引脚与光敏传感器的引脚一样只有两个引脚。

3、使学生直观认识传感器的作用

传感器获得外界的输入信息并通过它将非电量信息转换成电

信号输出，其内部工作原理是复杂的。课标只要求学生知道传感

器的作用及其应用。因此教学设计要精选简单易行的实物演示实

验，让学生直观地认识传感器的作用。通过二三个不同传感器的

演示实验引出一个结论一一各种传感器的作用都是一样的，将非

电量信息转换成电信号输出，不同的是它们敏感的非电量信息不

同，有的是光、有的是声、有的是温度……。

例：传感器的作用

老师实验前准备：光敏电阻一只、热敏传感器一只、电吹风一

把、指针式万用表一架、电池组、电阻一个.

老师上课演示，同学观察。置万用表于RX休档，表笔分别接

入光敏电阻的两个引脚，察万用表指示的电阻值约为1千欧；用

手遮盖光敏电阻的受光表面，观察万用表指示的电阻值为30千

欧，即光敏电阻无光照时电阻值增大，有光照时电阻值减小。用

电吹风对光敏电阻加热，对着光敏电阻叫喊，光敏电阻的电阻值

都不发生变化，说明光敏电阻仅拾取光信息。

置万用表于RX休档，表笔分别接入热敏电阻的两个引脚，观

察万用表指示的电阻值为2千欧姆，用电吹风产生热风吹热敏电

阻，热敏电阻温度上升的同时观察万用表指示的电阻值渐渐增大，

即热敏电阻随着温度的升高，电阻值增大，用手遮盖热敏电阻，

使它不受光，观察万用表热敏电阻的电阻值不发生变化，说明热

敏电阻仅拾取温度的信息。

如检测光敏二极管可用光照法，多用电表选RX1K电阻档，用

黑表笔（表内电池正极）接光敏二极管负极，红表笔接正极，用

手遮住光敏二极管光照窗口，此时电阻接近无穷大；然后，让光

线照射光敏二极管，电阻会大幅度减小，可以直观光敏二极管的

特性、可以判断光敏二极管的敏感性和好坏。光敏二极管还和普

通二极管一样具有单向导电作用，其正向电阻为8〜9KQ,反向

电阻大于5MQ。

老师做实验小结：不同的传感器可以用来收集不同的信息，将

信息变化转换为电阻值变化的信号的这类传感器称为电阻类传感

器。还有许多传感器也是电阻类传感器，如：湿敏传感器、力敏

传感器、声敏传感器、磁敏传感器。对于阻类传感器，在要求不

高的场合，它们的好坏可以用多用表测量，它的电阻值随外界信

息变化而变化的情况来判断，若它们的阻值随外界信息变化而变

化，则是好的，否则为不良的。不良的传感器是不能用的。

老师：如何将电阻类传感器电阻随外界信息变化而变化变换为

输出电信号随外界信息变化而变化呢？

观察一个实验如图9.1所示。它由一个电阻R、一个光敏电阻

RG和一个3伏电池组组成。V是电压表用来测量输出电压。

图9.1电阻性传感器检测电路

用手遮盖光敏传感器输出电压随光敏传感器受光面的光强度

而变化。

老师：这个实验电路告诉我们一个事实，电阻性传感器在应用

时要并接由E（电源）和R（电阻）相串联组成的转换电路。该转

换电路能使电阻类传感器电阻随外界信息变化而变化，变换为传

感器输出电信号随外界信息变化而变化。

这样光敏传感器经转换电路变换后就能将光信息变换为电信

号。经过后续章节的学习可以了解到如何对该电信号进行处理，

然后输出执行电路。如用光敏电阻实现对街上路灯的自动控制。

它的控制过程为：天暗了，光敏传感器将光信息变换为电信号，

送处理电路处理后，输出控制电压送执行电路。执行电路接通路

灯开关，路灯点亮，反之，路灯电源被切断。

4、学生动手实验，加深对传感器的应用了解。

为了使学生能定性认识传感器的功能和作用,加深学生对传感

器的了解，在教学设计中，可考虑安排学生一次动手实验，学生

可以几个人一组。实验的目的是认识常见的传感器，能用多用表

检测传感器，知道传感器的作用及其应用。教师在选择实验电路

时要尽可能考虑电路简单、操作容易、突出学生对传感器在应用

性方面的认识，使学生知道传感器的作用在与收集信息；知道不

同类别的传感器能够把不同类别的信号转变为电信号；知道生活

中常见的自动控制系统需使用什么类别的传感器。

例：

老师：实验教学资源准备。（微调电位器、光敏传感器、湿敏传

感器、三极管、发光二极管电阻、多用表、电池组、调光台灯、

喷雾器、照度计、湿度计、声强仪等）

实验电路：

图9.2传感器试验电路

老师：图9.2是一个信号处理电路（控制器）和执行器组

成的一个报警实验电路，报警时，发光二极管1亮，图中V?主要

功能是信号处理，W是执行器（执行器也可以是继电器或蜂鸣器

等），R是限流电阻，限制y亮时的最大电流，通常R取200Q,

修亮时的流过W的电流约为10mAoR2也为限流电阻，防止因传感

器接错，电源直接烧毁三极管的BE结。图中，a、b两点用于连

接传感器。当a、b两点接热敏电阻时，该电路的功能为湿度报警

器，a、b两点接光敏传感电阻时，该电路的功能为照度报警器；

当a、b两点接声传感器时，该电路的功能为噪声报警器……。

下面以a、b两点接光敏传感器为例介绍照度报警器电路工

作原理。

光照强度大时，光敏传感器的电阻小，根据分压原理，电源

E在RP的上的分压值大，适当调整RP的电阻值，使在b、G两点间

的电压为0.7V。三极管V2因Vbe=0.7V饱和而导通。电源经电阻R,

发光二极管W、三极管V2的C、E极构成了回路，电流流过发光二

极管W,发光二极管被点亮——照度报警，说明当前照度太强了。

老师：当光照度弱时，光敏传感器的等效电阻值变得很大（几

十千欧或上百千欧），电源E在RP上几乎没有什么分压值，三极管

V2的Ke值几乎为零，三极管截止，没有电流流过三极管C、E极,

发光二极管W不亮，说明当前光照度没有超过“警戒线

老师：同学们想一想，上述电路中，微调电位器Rp的与电源

E组成一个转换电路，光敏传感器经转换电路变换后，就能将光

信息变换微电信号输出。调整RP的目的是改变在确定的照度条件

下，转换电路输出的电压，即报警照度为“警戒线”。

老师：同学们讨论一下怎样调整照度报警器？

学生：讨论，回答（略）

老师：小结，实验步骤

1）用照度计将台灯的光强度调到100Lx（报警照度）

2）在实验板上接入光敏传感器，

3）接通电源开关K

4）调整微调电位器RP,使发光二极管亮。

5）用多用表直流电压档确认，VBE之间的电压0.7V

6）关闭台灯，发光二极管不亮。用多用表直流电压档确认

VBE之间电压小于0.7V

老师：实验步骤5和6中用电压表测量VBE的电压这个操作

可以省略。为什么要求大家做呢？因为RP的端电压值很重要，

它是流过光敏传感器的电流流过Rp产生的电压降。该电压可以

理解为光敏传感器的输出电压，该电压是否0.7V决定信号处

理管是导通还是截止，即发光二极管是亮还是暗。当VBE为0.

7V时，三极管时导通，当VBE<0.4V时，三极管时截止的。

老师：下面分小组做实验。一组做一种传感器实验。同学们

在做实验的同时要发挥团队精神，同时思考下面二个问题：

1、想一想，在日常生活中，见过什么电子产品用过你做过实

验的传感器

2、报警器的功能有什么地方不满意，提出建设性意见

实验结束前每一个小组派代表回答上述问题

学生：实验开始（略）

学生：小组代表发言。同学们争论（略）

老师：最后作实验小结（略）

《常见传感器的检测》教学设计

一、教学内容分析：

本节课主要通过对磁敏、声敏的定性检测和对光敏、热

敏传感器的定量检测，使同学们对传感器有一个感性认识，

初步掌握传感器的检测方法，了解传感器将物理量转换为电

量的特性，为使用传感器进行电子控制系统的设计奠定基

础。根据日常生活中常见电器使用传感器的情况，选用光敏、

声敏（用于夜晚楼道声响照明灯的开关）、热敏（自动开水

壶）、磁敏（门开防盗报警）这4种传感器，检测方法设计

为2种：

1、使用多用电表的欧姆档，通过测量传感器在外界物理

量变化时的电阻值变化规律，并作好数据记录；

2、使用QXD-2型传感器性能实验仪，进行传感器功能

的演示实验，该仪器在感受到传感器输入信号时，可控制发

出四种音乐声，以及进行灯光闪烁和继电器控制。

二、教学对象分析：

虽然传感器在日常生活中应用广泛，但学生缺乏自己动

手搭接传感器电路的实际技术体验，因此对传感器对物理量

感受和转换作用并不理解，因此使用多用电表和演示仪器进

行实验，可增加实验的趣味性，调动学生的探究欲望。

本课教学要求学生学会使用多用电表测量传感器的电阻

随环境物理量的变化情况。学生对多用电表的使用熟练程度

不一，可分组合作、互相学习，完成检测任务。

三、教学目标及分析

1、了解常见传感器的检测方法；能够根据检测信息对几

种传感器进行特性分析。学会使用多用电表检测光敏电阻、

正、负温度系数热敏电阻、磁敏传感器；

2、经历传感器检测的一般过程，从系统、信息、控制的

角度分析传感器的作用，从传感器检测仪的控制功能领悟

“黑箱”原理；

3、培养学生养成严谨细致的技术学习习惯（如不要将温

度计折断、不要被开水烫了等）；树立安全用电意识和遵守

安全操作规程的习惯。注重学生观察能力、运用知识解决问

题能力的培养，领悟技术试验的一般思想方法。

教学重点：学会认识、检测几种常见的传感器。

教学难点：对测量数据的分析归纳。

四、教学策略及媒体的运用

1、教师先搜集各种生活中传感器应用和各种传感器对照

的图片资料，扩大学生的知识面；

2、将检测流程简单、现象明显的光敏电阻的检测安排在

开始，集中观察，然后由学生应用类似方法设计其它几种传

感器的检测；

3、各小组根据测量数据进行讨论、推选代表发言归纳。

五、教学准备

多种传感器1袋/组，多用电表1块/组、传感器功能演

示仪1台/组

温度传感器特性测试试验仪器：小电热棒1个、温度计

1根、大玻璃杯1个

光敏传感器特性测试试验仪器：调光台灯1盏、照度计

1台

六、教学过程

过程教师活动学生活动及预期目设计思

标路

多媒用图片展示各种生活学生识别、举例生培养学

体展中传感器应用事例和活中接触到的传感生对传

示各种传感器器，识别传感器的感器的

名称、符号和作用兴趣

多用1、演示用多用电表测1、分组讨论、确定运用基

电表量传感器的电阻或通检测方法、分组操本方法

检测断情况，并记录数据；作；解决问

2、提示学生改变传感2、加热水杯，将热题，归纳

器接收物理信息的强敏传感器置水中，检测步

度；注意特别注意温测量并记录其阻值骤

度传感器在常温和随温度变化情况；

100C°时的阻值，注意3、将调台灯照射光

测量光敏电阻的暗电敏传感器，观察记

阻；录其阻值变化随照

3、归纳举例。度变化的情况；

3、交流、讨论、归

纳传感器的特性

仪器1、介绍传感器功能演1、在演示仪上接插按“黑

演示示仪器的使用；不同的传感器，观箱”理论

2、介绍“黑箱”理论。察现象；设计的

3、组织学生演示说明2、领悟“黑箱”理路

结论。论；

3、分析试验现象，

归纳

总结1、总结几种传感器的画出电阻值随环境培养学

整理特性和检测方法；物理量变化的规律生技术

2、介绍检测传感器的曲线，核对检测报学习的

特性和检测方法告并归纳整理良好

1、温度传感器检测实验:

多用电表置RX100电阻档，两个表笔分别接热敏电阻的两个

引脚,将热敏电阻放入水杯，温度计测得起始加热时的水温为25C,

此时多用电表测得热敏电阻（型号：TTC103）的阻值是5KQ;用

电热棒加温，随着水温不断上升，热敏电阻随之下降（负温度系

数），当水温达到100C°时，热敏电阻的阻值是500Q。

学生可选择10个不同温度作为观测点，测出热敏电阻的10个

不同电阻值，列出表格并画出电阻值随温度变化的曲线。

2、光敏传感器检测实验：

多用电表置RX100电阻档，两个表笔分别接光敏电阻的两个

引脚，用调光台灯照射光敏电阻的感光窗口；调节灯光照度为

100LUX,测得光敏电阻值为3KQ,随着光照度不断上升，光敏电

阻随之下降，当光照度达到672LUX时，测得光敏电阻值约为1.1K

Qo

学生可选择10不同光照度作为观测点，测出光敏电阻的10个

不同电阻值，列出表格并画出电阻值随光照度变化的曲线。

第二节数字电路

一、内容结构图

二、知识点列表

时・子亨信号和程期信号时区

,露数字信号的特性I

自例说明数孽信号相对模拟II

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萨别TTL和CMOS数字集成电II

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鬻萧成用；用路安装洵甲

三、重难点分析

（一）重点分析

1、基本逻辑门电路的逻辑关系、真值表和波形图

门电路是构成数字集成电路的基本单元，若将非常复杂的数

字电路进行细分解，可以知道都是由与门、或门、非门这三种基

本门电路构成的。门电路的输出数据由输入数据决定，其逻辑关

系函数表达式表达了门电路的输出与输入之间的关系，是分析和

设计数字电路的基础。

真值表以表格形式反映了输入信号所有变化可能性对应输出

信号的关系，是逻辑关系函数表达式的表格化形式，真值表是理

解数字电路工作状态的重要依据。

波形图反映了门电路的输入、输出信号电平随时间变化的情

况，也是由逻辑关系函数表达式决定的。

逻辑关系函数表达式、真值表和波形图以三种不同形式来表

达数字电路的工作状态，其本质都是一样的。

2、TTL型和CMOS型集成电路在电气特性方面的差别

数字集成电路有TTL与CMOS两种类型，例如集成与、或、非

门也有TTL与CMOS两种类型,TTL主要由NPN型晶体管构成,CMOS

主要由场效应管构成，由于使用器件不同，决定了这两种集成电

路的结构和电气性能有很大不同，使用时，理解它们的特性非常

重要。

由于TTL型和CMOS型集成电路的最大额定电源电压、逻辑电

平、延迟时间等参数都有较大的差别，所以TTL型和CMOS型集成

电路不能混合使用。

比较项目TTL门电路CMOS门电路

逻辑0电平（输0.3~0.4V0-0.4V

出时）

逻辑0电平（输0.3~0.8V0〜L5V

入时）

逻辑1电平（输2.4〜3.6V3.5~丫*电源

出时）电压）

逻辑1电平（输2〜3.6V3.5〜Vd（电源

入时）电压）

逻辑摆幅小大

输入阻抗低（约几K。）高（IO'。以

±）

工作电压5V3〜18V

平均传输延迟时快（约十几ns）慢（约几十

间ns）

功耗大（约十几mW）低（约几个

uW）

阈值电压约1.5V约2.5V（电源

电压为5V时）

扇出系数8约50

集成度低高

抗辐射能力弱强

虽然TTL型和CMOS型集成电路在电气特性方面有较大差别，

但相同功能电路的逻辑关系是相同的，不影响对电路的逻辑分析。

3、用数字集成电路安装简单的实用电路

用数字集成电路构成简单实用电路，是数字集成电路应用和构

成较复杂组合数字电路的基础。学生通过电路安装，可以认识和

熟悉电子元器件，初步掌握焊接、安装技巧，体验成功的快乐，

培养对电子技术的兴趣。在教学时可选用与、或、非、与非、或

非等集成门构成多谐振荡电路，利用多谐振荡器搭接电子门铃、

报警器等简单、有趣电路，有兴趣的学生除了学会安装多谐振荡

器外，还可了解多谐振荡器频率的计算方法，以便调节频率、改

变音调。

（二）难点分析

1、什么是数字信号？

模拟信号是直接反映外界物理信息变化规律的电信号，日常

生活中有大量的事例，学生好理解；而数字信号是对模拟信号的

人为加工和处理，它以另外一种形式（0和1的编码）间接地反

映外界物理信息的变化规律，虽然日常生活中有大量数字技术应

用的事例，但很少能直观、准确地解释什么是数字信号，学生往

往难以理解；所以准确理解数字信号是教学中的一个难点。

2、数字电路简单的组合设计和制作试验

学生通过数字电路简单的组合设计，要学会优化设计方案，

选择、识别电子元器件，焊接、安装电路、学会写试验报告，初

步体验电子技术试验的一般过程。数字电路的组合设计要建立在

简单数字集成电路安装的基础之上，是对简单数字集成电路的组

合应用。

四、教学建议

1、正确理解数字信号

教师在讲解数字信号时，建议按以下内容顺序讲解数字信号

的来龙去脉，使学生能较全面的了解数字信号、较准确地理解数

字信号的特性：

(1)模拟信号：自然界中声、光、热、力等物理信息经相应

的传感器转换成电信号，这样的电信号就是模拟信号，它在数值

和时间上是连续变化的，其变化规律反映了相应物理信息的强度

和变化规律。

(2)模拟信号的主要缺点：

①噪声容易叠加在模拟信号上，引起信号失真；

②不便计算机处理。

(3)十进制数与成二进制数之间的转换：

如：

9=(1001)2,7=(0111)2,5=(0101)2,3=(0011)

结处

2寸寸o

掌握十进制数和二进制数的特性，可以帮助学生理解数字信

号。

(4)模拟信号转化为数字信号的过程(示意)如下：

①例如声音信号经声敏传感器(话筒)转换成电压Ua信号波形

如图9.3(a)所示：

②根据采样定理，由采样电路对模拟信号进行采样，输出采

样电压信号波形如图9.3(b)所示，采样信号是离散的模拟信号，

只要采样频率足够高，采样信号能正确无误地表示模拟信号；

③A/D转换器将采样后的模拟信号经量化、编码后转换成数

字信号，如图9.3(c)所示，如2V电压的编码是0010,7V电压

的编码是0111,9V电压的编码是1001。

图9.3对模拟信号采样、编码示意图

(5)数字信号的特点：

数字信号是用0和1对采样后的离散的模拟信号进行编码、

仅是由0与1两种数据组成的信号，相对模拟信号有显着的优点：

①数字信号容易克服失真问题：在传输、放大处理过程中失

真的数字信号，经限幅、整形处理后，即可复原；

②数字信号抗噪声干扰能力强：可采用多种算法对数字信号

进行检错纠错；

③数字信号便于计算机和大规模数字集成电路存储、处理。

④经数字电路处理后的数字信号，根据需要，可用D/A转换

器转换成模拟信号。

2、数字电路试验电源的制作：

一般数字集成电路使用电源电压为5V,使用L5V电池叠加

很不方便；建议用7805集成稳压器自己安装简单的5V电源供试

验室使用。

5优电源电路如图9.4所示。集成稳压器7805为三端器件，

①脚为输入端，②脚为接地端，③脚为+5V稳压输出端；它具有

1.5A的输出能力，内部有限流保护、过热保护和过压保护，采用

低噪声、温度漂移小的基准稳压电源，工作稳定可靠。

1-------------2

I一一IC78-------

图9.45V电源电路11+

/Cl3C2

变压器可选用8W以上电油22。财，一。•.叫二要双+5：线圈的直

流电阻，线圈电阻大的为初级线圈接220V交流电源。桥式整流器

可选用全桥整流块，整流块的②、③脚接变压器次级线圈，④脚

接地，①脚接三端稳压器的输入端，滤波电容C1选用大容量电解

电容，C2为小容量电解电容以消除可能产生的高频自激振荡。

3、数字集成门电路试验

通过判断逻辑门的试验，可以加深学生对真值表和逻辑函数

关系表达的感性认识。

例1：

试验判断逻辑门

一、教师先将学生分组（4〜6个为一组），分发给各组一套

电子零配件如：2支电错铁、焊锡丝、2个蜂巢板、尖嘴钳、银子、

小刀、数字集成电路74LS08和74LS32芯片、4个按钮、4个10K

Q电阻、200。和100Q电阻、2个发光二极管、2个14脚集成电

路插座、5V电源一个、多用电表一块等等。

老师在黑板上画出两个电路图，如图9.5和图9.6所示；

图9.5与门试验电路图9.6或门试验电路

1、教师让学生对照电路图，认识元器件，注意集成电路的型

号和引脚的排列顺序，电阻的阻值和发光二极管的极性、电源的

正极和地。

2、老师讲解焊接的注意事项，如元件管脚去氧化处理镀锡，

为避免焊接时损坏芯片，对于集成电路最好加上插座，先将插座

焊接在蜂巢板上，使用时再插上芯片等；

3、【老师】：同学们，这节课的目的是通过试验判断门电路的

逻辑关系，给大家的7408和7432是两种不同功能的数字集成门

电路，老师先不告诉你们它们是什么门电路，只告诉大家，④脚

和⑤脚是门电路的两个输入端、⑥脚是输出端接发光二极管Vo

请同学们先画出两个电路发光二极管亮灭与按钮A、B通断的表

格，并约定按钮断开为1,闭合为0,发光二极管V亮为1、不亮

1、以小组为单位，利用分发的零配件，分别按图9.5和图

9.6焊接电路；

2、焊接完毕后，进行试验：

按表格要求观察A、B通断的四种不同组合的二极管V亮灭情

况，同时测量芯片第⑥脚的电压值，并将试验结果填入表格中；

3、根据试验结果，老师引导学生进行小组讨论

(1)观察分析真值表，导出逻辑关系函数表达式；

(2)判断数字集成电路的功能；

(3)根据V⑥的电压值，判断数字集成电路的类型(是TTL

还是CMOS)o

三、老师进行总结：

(1)74LS08是四2输入与门芯片(内部集成了四个与门，

每个与门有2个输入端)，74LS32是四2输入或门；

(2)TTL集成电路特性：。逻辑时的电平约为0.1V,1逻辑

时的电平约为3.6V

(如果是CMOS集成电路，0逻辑时的电平约为0V,1逻辑时的电

平接近电源电压约为5V)o

(3)R3的作用：是发光二极管的限流电阻，因为发光二极

管的正向管压降为1.6V〜2V,最大正向电流小于50mA。如

果不加限流电阻，发光二极管会烧毁。

四、学生完成试验报告：

报告应包括：试验目的、试验器材、试验电路、试验结果、

结果分析等五个方面主要内容。

4、用数字集成电路安装简单的实用电路

产生脉冲信号是数字集成电路的典型应用之一，脉冲信号既可

作为数字系统的时钟脉冲，也可构成有趣的声响电路。在教学时

可选用集成门电路构成多谐振荡电路，利用多谐振荡器搭接电子

门铃等简单、有趣电路，有兴趣的学生除了学会安装多谐振荡器

外，还可了解多谐振荡器频率的计算方法，以便调节频率、改变

门铃声音。

多谐振荡器是一种自激振荡器，通电后能自动产生连续的矩形

波脉冲，由于矩形波中除基波频率外，还含有丰富的高次谐波分

量，所以矩形波振荡器又加多谐振荡器。用不同方法构成多谐振

荡器，目的是使学生掌握多种设计方案，以便试验、比较、选择。

例2CMOS门电路构成非对称式多谐振荡器试验

用多谐振荡器构成天亮叫醒电路如图9.7所示

(1)元器件作用：IC采用CD4O11型CMOS四2输入与非门，与

非门U1的输出与输入之间接有反馈电阻R1,它工作在电压传输特

性的转折区，把它的输出电压直接接到U2的输入端作为U2的静

态偏置电压，就能使U2也工作在电压传输特性的转折区，其输出

经电容C1反馈到U1的输入端构成正反馈回路，B是蜂鸣器，RG

选用硫化镉光敏电阻MG41—23,其暗电阻25MQ、亮电阻W5KQ。

(2)工作原理：

天黑时，因RG25MQ,Uk="0”，振荡器不起振，蜂鸣器B不

叫；

天亮时，因RGW5KQ,Uk="1”，如果有一点小的干扰，就会

在U1与U2之间引起自激振荡，使电路在两个暂稳态中转换，于

是电路不停地振荡。由理论推导可知，电路的振荡周期为：TQ

1.4R1C1(适用TTL电路)。

(3)试验：

①可调节W的电阻值，调节叫醒信号报警时的天亮程度；

②可改变R1、C1的值，改变振荡频率，改变蜂鸣器的声音。

+5V

图9.7非对称式多谐振荡器天亮报警电路

例3CM0S门电路构成对称式多谐振荡器试验

图9.8对称式多谐振荡器电路

对称式多谐振荡器电路如图9.8所示，它由两个与非门和一

对RC定时元件组成，其中R=R2=R,CI=C2=C,B是蜂鸣器，S

是控制端。当S接5V电源时，振荡器振荡；S接地时，振荡器停

振。

接通电源后，与非门U1和U2因输出与输入之间接有反馈电阻R1

和R2,工作在电压传输特性的转折区，U1、C1、U2、C2构成正反

馈回路，如果有一点小的干扰，就会引起自激振荡，使电路在两

个暂稳态中转换，于是电路不停地振荡。由理论推导可知，电路

的振荡周期为：T^1.4RC（适用TTL电路）。

在作试验时，R、C可选用不同的值进行试验，用示波器观察输

出波形的变化，听蜂鸣器发出不同的声音。

5、数字电路简单的组合设计和制作试验

数字电路的组合设计要建立在简单数字集成电路安装的基础

之上，是对简单数字集成电路的组合应用。可将两个不同频率的

多谐振荡器进行组合，用较高频信号对较低频信号进行调制，合

成一个新的信号，并由此制作一个发出变调声音的报警器，这就

是常见的数字电路组合设计。

例4可变调的天亮叫醒电路

将例2和例3电路进行组合设计，将例2电路U2的输出直接

接到例3电路的控制端S,

电路如图9.9所示。U1和U2组成第一级振荡器产生较低频率，

U3和U4组成第二级振荡器产生较高频率，让U1、U2产生的较低

频率振荡控制U3、U4振荡器的工作，这样合成一个新的信号，就

是较高频率信号对较低频率信号的调制。

工作原理：

(1)天黑时，因RG25MQ,Uk=“0”，U1、U2振荡器不起振,

控制端S为低电平，振荡器U3、U4也不工作；

(2)天亮时，因RGW5KQ,Uk=“1”，如果有一点小的干扰,

U1、U2产生自激振荡：从S端输出周期性脉冲信号：

①输出脉冲信号高电平时：S="1”，U3、U4振荡器起振，输

出较高频率信号；

②输出脉冲信号低电平时：S=“0”，U3、U4振荡器暂停工作，

无信号输出。

其输出信号V0的波形如图9.10所示，T1为U1、U2振荡器产

生的振荡周期，T2为U3、U4振荡器产生的振荡周期。

图9.9可变调天亮报警电路

A

-ii删i,

图9.10组合电路输出调制信号

第三节电磁继电器

一、内容结构图

二、知识点列表

学斗鲍（知指标需■字球撬鼾尸结锻

继电器

流、交

星海电磁继辑覆组触点宣渝电磁继电

电器修建直流电磁继电器的工

蠡直流电磁继电器的规格II

制电电

E3选

EmJ,34一了~

舞继理疑髓薪髓电器措我11

毕同叫史住