开环电子控制系统的设计和应用.ppt

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。,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。,第一节开环电子控制系统的设计和应用,课堂小结,本节课主要学习了简单数字集成电路的安装与调试，进行了开环控制系统的设计与安装，在数字集成电路设计与制作过程中还需要有一定的步骤和相关要求。,作业：,教材P94页练习1、2,第一节开环电子控制系统的设计和应用,普通高中课程标准实验教科书 通用技术 选修,