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控制（处理）部分输入部分输出部分被控对象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300Ω～800Ω之间），电容4只（共2种电容量，大小在0.1μF～10μF之间），开关示波器，无源蜂鸣器，电路试验板，CT74LS001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：①R1=R2，C1=C2。CT74LS00的引脚图②检验各个元器件的质量。③按照上图所示的电路在试验板上搭接电路。（2）调试电路：①在输出端A接示波器，观察并记录波形和周期。②在输出端A接无源蜂鸣器，听声音，③更换两只电阻，重复前面两个步骤①②。④更换两只电容，重复前面两个步骤①②。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。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第一节开环电子控制系统的设计和应用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。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