开环电子控制系统的设计和应用

1、普通高中课程标准实验教科书 通用技术 选修,第五章 电子控制系统的设计和应用,.,第一节开环电子控制系统的设计和应用,电子控制系统的组成,简单实用电路和电子元器件,多谐振荡器的安装和调试,开环电子控制系统的设计与安装,.,第一节开环电子控制系统的设计和应用,播放手机铃声,.,第一节开环电子控制系统的设计和应用,一、电子控制系统,.,第一节开环电子控制系统的设计和应用,电子控制系统是通过控制器实现的。如电子调光系统，灯泡是被控对象，灯光的亮度是被控量，我们通过控制器（调光电子电路）对灯泡进行控制，实现灯光亮度的调节。,以电子技术为核心的控制系统叫做电子控制系统。在这个系统中，有电阻、电感、电容等

2、元件和二极管、三极管、集成电路等电子元件，它们相互作用、相互依赖，形成一个整体，以实现控制的目的。,.,第一节开环电子控制系统的设计和应用,电子控制系统一般可分为输入、控制（处理）和输出三个基本的组成部分。用方框图表示如下：,电子控制系统的组成方框图,信息,.,第一节开环电子控制系统的设计和应用,输入部分：由各种传感器组成，输入信息可以有各种形式，可以是作用力，也可以是温度、湿度、磁场、光照强度等环境参数的变化。,控制（处理）部分：一般由具有各种控制功能的电子电路（或微处理器）组成。它的作用相当于人的大脑，对送入的电信号进行比较、分析和处理并发出指令。,输出部分：由电磁继电器、晶闸管等多种执行

3、机构组成。输出信号可以是位移，如电磁继电器中衔铁的运动、电动机的转动等，也可以是声音、光等，如扬声器中发出的音乐声。输出部分相当于人的手和足，它的作用是执行处理部分的指令，进行某种操作，实现某种功能。,.,第一节开环电子控制系统的设计和应用,电子控制系统的工作过程如图所示：,电子控制系统的基本组成部分,输入:采集信息并转化为电信号,控制（处理）:分析、比较和处理电信号并发出命令,输出: 执行命令,被控对象,电子控制系统工作过程,信息,.,第一节开环电子控制系统的设计和应用,二、简单实用电路的安装与调试,.,第一节开环电子控制系统的设计和应用,1简单实用电路和一些常用的电子元器件。,不同的适用电

4、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、存储器和计数器等等。该类电路有各种不同的电子元件组成，有电阻、电容、二极管和三极管等等 。,.,第一节开环电子控制系统的设计和应用,多谐振荡电路,.,第一节 开环电子控制系统的设计和应用,.,第一节开环电子控制系统的设计和应用,触发电路,可控硅触发电路,.,第一节开环电子控制系统的设计和应用,电阻器,电容器,二极管,三极管,.,第一节开环电子控制系统的设计和应用,2多谐振荡器的安装和调试,试验目的：安装和调试一个多谐振荡器,试验准备： 5V电源，电阻4只（共2种电阻值，大小在300800之间），电容4只（共2种电容量，大小在

5、0.1F10F之间），开关示波器，无源蜂鸣器，电路试验板，CT74LS00 1只。,.,第一节开环电子控制系统的设计和应用,CT74LS00的引脚图,（1）安装电路： R1=R2 ，C1=C2 。 CT74LS00的引脚图 检验各个元器件的质量。 按照上图所示的电路在 试验板上搭接电路。 （2）调试电路： 在输出端A接示波器，观察并记录波形和周期。 在输出端A接无源蜂鸣器，听声音， 更换两只电阻，重复前面两个步骤。 更换两只电容，重复前面两个步骤。,试验过程,.,第一节开环电子控制系统的设计和应用,试验记录： 记录1： 记录2：,试验总结：试验过程中你所听到的声音有没有变化？为什么？,.,第一

6、节开环电子控制系统的设计和应用,动画演示 环形多谐振荡器,动画演示 双稳态多谐振荡器,.,第一节开环电子控制系统的设计和应用,三、开环控制系统,.,第一节开环电子控制系统的设计和应用,倘若电子控制系统的输出结果对系统的控制没有影响，也就是被控量的变化不会引起控制量的改变，即没有反馈，这种电子控制系统叫做开环电子控制系统。,.,第一节开环电子控制系统的设计和应用,交通灯（视频）：红绿灯信号时间是预先设定的， 运算器（控制器）不考虑交通实际情况的变化，按预先的设定，操纵各路口红绿灯的“亮”、“灭”，以控制路口的交通状况。,例如,自动门（视频）：下一时刻门是否打开与前一时刻门是否打开没有联系。,.,

7、第一节开环电子控制系统的设计和应用,.,第一节开环电子控制系统的设计和应用,JN6201音乐集成电路的内部有微处理器和很多个多谐振荡器，这些多谐振荡器具有不同的频率。它共有4个输入端口和4个输出端口，它们所对应的引脚如图所示：,.,第一节开环电子控制系统的设计和应用,实践活动,.,第一节开环电子控制系统的设计和应用,试验目的：调试JN6201音乐集成电路 试验准备： 试验过程： 试验记录： 试验总结：,.,音乐集成电路的知识拓展,音乐集成电路是一种大规模的CMOS集成电路。使用音乐集成电路，通过简单的外接电路即可获得简单的乐曲、语音或是各种模拟的声响。音乐集成电路价格便宜，电路结构简单，工作稳

8、定可靠，耗电省，所以用途广泛；在音乐门铃、音乐贺年卡、音乐报时钟、电话振铃电路中都可见它的踪影。,第一节开环电子控制系统的设计和应用,.,音乐集成电路内部结构框图大致如下：,第一节开环电子控制系统的设计和应用,.,电子门铃知识,第一节开环电子控制系统的设计和应用,.,第一节开环电子控制系统的设计和应用,.,第一节开环电子控制系统的设计和应用,设计制作,电子门铃,.,第一节开环电子控制系统的设计和应用,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的使用。 （3）能够辨别是大人还是小孩在按动门铃。,.,设计分析： （1）可以选择开环电子控制系统，它的被控量是“声音”，被控

9、对象是扬声器。 （2）可以设置两个输入端，安装两个按钮开关，这样就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。,第一节开环电子控制系统的设计和应用,.,设计方案： （可以参考教材给出的方案，最好自己设计）,第一节开环电子控制系统的设计和应用,.,第一节开环电子控制系统的设计和应用,设计与制作过程,.,第一节开环电子控制系统的设计和应用,总结,设计和安装开环电子控制系统的一般步骤如下：,（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。,.,第一节开环电子控制系统的设计和应用,（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。 （4）检测元器件或实用电路的质量。 （5）安装电路，放置元器件，不要错接、虚焊，要注意对未使用的引脚的处理，注意接地。 （6）调试电路，检测触发电压的大小。,.,巩固活动设计,利用所给电子元件，设计制作一款电子防盗器。,