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苏教版高中通用技术选修第五章 电子控制系统的设计及其应用2
一、综合题
1．在电子控制技术实践课上，小明准备设计一个雨水自动化灌溉系统，选择粗铜导线作为传感器。请完成以下各题。
（1）小明设计的电路如图所示，当传感器检测到土壤湿度较低时，电动机带动水泵抽取集雨器中的雨水，对草坪进行喷灌。此时，发光二极管的状态是　 　 (从A . V4亮和V5灭；B . V4灭和V5亮；C . V4灭和V5灭中选择合适的选项，将序号填入横线处)；
（2）以下元器件中，小明不需要用到的是　 　；
（3）为防止电动机长时间空转烧毁，要求集雨器水位低于b点时，电动机停止工作，则虚线框内应选用的逻辑门是　 　(从A .与门；B .或门；C .与非门；
D .或非门中选择合适的选项，将序号填入横线处)；
（4）若要降低系统湿度的设定值，可以将　 　(从A .Rp阻值调小；B .Rp阻值调大；C .R5阻值调小；D .R5阻值调大中选择合适的选项，将序号填入横线处)；
（5）为防止因集雨器水位过低，草坪得不到喷灌，小明设计了集雨器水位补偿系统：当集雨器水位低于C 点时，继电器J2吸合，电磁阀打开，进水阀门对集雨器注水。请你根据设计要求，在虚线框内将电阻R6正确地连接到电路中。
2．如图所示是用555集成设计的恒温控制器系统，Rt1、RP1为上限温度检测电阻，Rt2、RP2为下限温度检测电阻。当温度下降时，2脚电位低于1/3Vcc时，3脚输出高电平，J吸合，LED(红)点亮，开始加热。当温度升高而使6脚电位高于2/3Vcc时，3脚输出低电平，J释放，断开受控“电热丝”的电源，停止加热。分析该电子控制电路，回答以下问题：
（1）该控制系统属于　 　(在“①闭环电子控制系统；②开环电子控制系统”中选一项，填写序号)。
（2）该控制系统的执行器是　 　(在“①电热丝，②继电器J；③555集成、电阻Rt1、RP1、Rt2、RP2、电容C”中选一项，填写序号)。
（3）要能达到室内温度自动控制，电热丝要与继电器的　 　(在“①常开；②常闭”中选一项，填写序号)触头串联，在图中虚框内画出该触头，并与电路正确连接。　 　
（4）电路工作：温度达到上限温度时，电热丝仍旧在加热，电路出现该故障，可能的原因是　 　(在“①Rt2与电路虚焊；②RP1与电路虚焊”中选一项，填写序号)。
3．如图所示是555集成光控灯模拟电路，当外界光照强时，555集成2、6输入脚电位很高，输出脚3低电平，发光二极管V不亮。当外界光照弱时，555集成2、6输入脚电位很低，输出脚3高电平，发光二极管V亮。请完成以下任务：
（1）当外界光线由弱转强，光敏电阻阻值　 　(在①增大；②减小；③不变中选一项)。
（2）安装电路时，没有把光敏电阻Rg接入，发光二极管将　 　(在①一直不亮；②一直亮中选一项)。
（3）将光敏电阻Rg接入后发现，不管外界光线强还是弱，二极管始终不亮，可调电阻RP应调　 　(在①大；②小中选一项)。
（4）把该模拟电路改成实用电路，用三极管控制继电器触点的闭合和断开，来控制交流220V电灯，请根据以上要求在虚线框内补全电路。
4．如图所示是水箱水位闭环控制系统电路图。a、b、c三个水位探头(用粗铜电线制作)放置在水箱的不同位置。工作时合上水泵电源开关S，当水位下降至b点以下时，水泵向水箱注水，当水位升至a点时，水泵即停止注水。请完成以下各题：
（1）当水位从a下降到b的过程中，三极管V1处于　 　状态(在①放大；②饱和；③截止中选择一项，将序号填写在横线处)。
（2）为了显示水泵的工作状态，拟用发光二极管(红色)显示水泵正在给水箱注水，用发光二极管(绿色)显示水泵停止注水。现有1.5 V的发光二极管2个(红色和绿色各1个)，限流电阻1个。请用以上元件在虚线框中补全该电路图。
（3）为了防止控制电路出现故障时水溢出水箱，在水箱上端d处设置一个探头(用粗铜电线制作)，当水位升高至d处时，蜂鸣器能自动报警，以提醒人员断开水泵电源开关S。现有5 V电源1个；蜂鸣器1个；可调电阻1个；四二输入与非门1片(用其中的1个与非门即可，引出脚为1—3脚)；导线若干。请用导线连接以下元器件中未连接的部分，组成报警电路。
5．如图所示是小明根据电脑CPU降温原理改编设计的自动降温通风装置部分电路，其中IC是运算放大器，输入输出逻辑关系见图中表格。当温度达到或超过40℃时，该装置风扇电机工作，实现通风降温。请完成以下任务。
（1）小明制作上述电路时使用的三极管均为硅管。为判别三极管类型，他把多用电表调到合适的电阻挡，调零后用黑表笔接触其中一个三极管管脚J1，红表笔接触另两个管脚，发现两次测得的电阻均较小(约500 Ω左右)。再用红表笔接管脚J1，黑表笔接触另两个管脚，发现两次测得的电阻均较大(约100 kΩ左右)。则该三极管是　 　(在①NPN型管，管脚J1为基极；②为PNP型管，管脚J1为基极中选择一项，将序号填写在横线处)；
（2）现有以下四个型号的直流电磁继电器，小明制作电路时应选用的直流电磁继电器为　 　(从以下继电器中选择一项，将序号填写在将序号填写在横线处)；
（3）上述电路还缺少温度分压电路，为实现温度达到或超过40℃时，该装置风扇电机工作，实现通风降温，Rt是负温度系数热敏电阻。请根据电路的逻辑关系在虚线框中帮助小明把电路连接完整。
（4）测试时，小明将Rt放入盛有冷水的烧杯，插入温度计，加入热水使水温等于40℃，调节RP1使　 　(在①V5发光；②V6发光中选择一项，将序号填写在横线处)。然后他用多用电表10VDC挡，测量R4两端(g、h两点)电压，电压为　 　(在①6V；②5.3V；③0V中选择一项，将序号填写在横线处)。若小明想在30℃就让风扇工作，他应该　 　RP1(在①增大；②减小中选择一项，将序号填写在横线处)。
6．如图所示是小通设计的水箱水位控制装置的部分电路。要求水位低于低水位L 位置时，水泵才开始抽水，水位达到高水位H 位置时，水泵停止抽水。请完成以下任务：
（1）请根据电路的逻辑关系及设计要求，在a、b、c三点中选择合适的点分别于1、2、3三点连接。
（2）如果水位在低水位L以下，V的状态是　 　(在①亮；②灭中选择一项，将序号填写在横线处)。
（3）如果水位在高水位H和低水位L之间时，电动机的工作状态是　 　(在①抽水；②不抽水；③无法确定中选择一项，将序号填写在横线处)。
（4）小通同学进行电路调试时，发现电流太小，无法驱动水泵正常工作。于是，小通用三极管控制直流继电器触点的闭合与断开，用电磁继电器的触点作为水泵的接通开关，水泵由48 V直流电源供电。请你根据题目要求，选择合适的三极管，在虚线框中帮助小通画全电路。
7．赵永明同学为了帮助山村里的家乡发展副业生产，他决定利用自己学到的电子控制技术，动手设计一个简易的闭环电子控制系统，以解决鸡蛋孵化的温度控制问题。通过试验得知孵化适宜温度在37～39℃范围内。
（1）图1是赵永明同学设计的部分电路，图中Rt是负温度系数的热敏电阻，CF741的引脚关系如右表所示。当温度加热到39℃时，电热丝停止加热。当发光二极管V1发光、V2不发光时，电热丝　 　(在①加热；②不加热中选择一项，将序号填写在横线处)。请根据设计要求分析电路图的输入及控制部分补画其输出部分　 　(在图1的虚线框内选择合适的小圆圈端子连接电路)。
图1
（2）调试过程中，赵永明同学发现，当温度为40℃时电热丝才停止加热，合理的做法是　 　(在①调小Rp；②调大Rp；③电阻R1更换小一点的；④电阻R2更换小一点的中选择合适的选项，将序号填写在横线处)。
（3）实践中，赵永明同学发现图1所示电路只能进行单点温度控制，导致继电器触点开闭频繁，于是，他对电路做了如下改进，输入部分采用两个负温度系数的热敏电阻Rt1、Rt2和两个电位器Rp1、Rp2，其中Rp1用于控制下限，Rp2用于控制上限。请根据设计要求分析电路图的控制及输出部分补画其输入部分(在图2的虚线框内选择合适的小圆圈端子连接电路)。
图2
（4）按照图2所示电路调试到满足设计要求时，两电位器Rp1、Rp2之间的大小关系是　 　(在①Rp1＞Rp2；②Rp1＝Rp2；③Rp1＜Rp2中选择一项，将序号填写在横线处)。
答案解析部分
1．【答案】（1）A
（2）D
（3）A
（4）B
（5）虚线框内电阻R6的连线以下两种均可。
【知识点】与门、或门和非门；与非门、或非门；简单的组合逻辑电路的分析、制作和测试；常用电子元器件
2．【答案】（1）①
（2）①
（3）①；
（4）①
【知识点】控制的手段和方法；简单的组合逻辑电路的分析、制作和测试
3．【答案】（1）②
（2）②
（3）②
（4）
【知识点】简单的组合逻辑电路的分析、制作和测试
4．【答案】（1）②
（2）解：如图所示
（3）解：如图所示
【知识点】生活中常见的闭环电子控制系统的工作过程；与非门、或非门；常用电子元器件
【解析】【解答】(1)水位从a降到b的过程中，水泵不往水箱加水，继电器J不得电，即三极管V2处于截止状态，基极电位为低电平，所以三极管V1的集成极电位也为低电平，即V1处于饱和状态；
(2)多余输入端的处理可以接高电位，也可以与另一输入端相连接，蜂鸣器两个输入端有电位差就会鸣叫。
【分析】本题考查了对二极管、三极管、与非门、蜂鸣器等基本电子元器件的功能理解及应用和CT74LS00与非门集成块的实际应用。
5．【答案】（1）①
（2）④
（3）
（4）②；②；①
【知识点】闭环控制系统的工作过程；晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用；常见的直流继电器的构造和工作原理
6．【答案】（1）
（2）②
（3）③
（4）
【知识点】简单开环控制系统的基本组成和工作过程；简单的组合逻辑电路的分析、制作和测试
7．【答案】（1）①；
（2）②
（3）
（4）①
【知识点】生活中常见的闭环电子控制系统的工作过程
1 / 1苏教版高中通用技术选修第五章 电子控制系统的设计及其应用2
一、综合题
1．在电子控制技术实践课上，小明准备设计一个雨水自动化灌溉系统，选择粗铜导线作为传感器。请完成以下各题。
（1）小明设计的电路如图所示，当传感器检测到土壤湿度较低时，电动机带动水泵抽取集雨器中的雨水，对草坪进行喷灌。此时，发光二极管的状态是　 　 (从A . V4亮和V5灭；B . V4灭和V5亮；C . V4灭和V5灭中选择合适的选项，将序号填入横线处)；
（2）以下元器件中，小明不需要用到的是　 　；
（3）为防止电动机长时间空转烧毁，要求集雨器水位低于b点时，电动机停止工作，则虚线框内应选用的逻辑门是　 　(从A .与门；B .或门；C .与非门；
D .或非门中选择合适的选项，将序号填入横线处)；
（4）若要降低系统湿度的设定值，可以将　 　(从A .Rp阻值调小；B .Rp阻值调大；C .R5阻值调小；D .R5阻值调大中选择合适的选项，将序号填入横线处)；
（5）为防止因集雨器水位过低，草坪得不到喷灌，小明设计了集雨器水位补偿系统：当集雨器水位低于C 点时，继电器J2吸合，电磁阀打开，进水阀门对集雨器注水。请你根据设计要求，在虚线框内将电阻R6正确地连接到电路中。
【答案】（1）A
（2）D
（3）A
（4）B
（5）虚线框内电阻R6的连线以下两种均可。
【知识点】与门、或门和非门；与非门、或非门；简单的组合逻辑电路的分析、制作和测试；常用电子元器件
2．如图所示是用555集成设计的恒温控制器系统，Rt1、RP1为上限温度检测电阻，Rt2、RP2为下限温度检测电阻。当温度下降时，2脚电位低于1/3Vcc时，3脚输出高电平，J吸合，LED(红)点亮，开始加热。当温度升高而使6脚电位高于2/3Vcc时，3脚输出低电平，J释放，断开受控“电热丝”的电源，停止加热。分析该电子控制电路，回答以下问题：
（1）该控制系统属于　 　(在“①闭环电子控制系统；②开环电子控制系统”中选一项，填写序号)。
（2）该控制系统的执行器是　 　(在“①电热丝，②继电器J；③555集成、电阻Rt1、RP1、Rt2、RP2、电容C”中选一项，填写序号)。
（3）要能达到室内温度自动控制，电热丝要与继电器的　 　(在“①常开；②常闭”中选一项，填写序号)触头串联，在图中虚框内画出该触头，并与电路正确连接。　 　
（4）电路工作：温度达到上限温度时，电热丝仍旧在加热，电路出现该故障，可能的原因是　 　(在“①Rt2与电路虚焊；②RP1与电路虚焊”中选一项，填写序号)。
【答案】（1）①
（2）①
（3）①；
（4）①
【知识点】控制的手段和方法；简单的组合逻辑电路的分析、制作和测试
3．如图所示是555集成光控灯模拟电路，当外界光照强时，555集成2、6输入脚电位很高，输出脚3低电平，发光二极管V不亮。当外界光照弱时，555集成2、6输入脚电位很低，输出脚3高电平，发光二极管V亮。请完成以下任务：
（1）当外界光线由弱转强，光敏电阻阻值　 　(在①增大；②减小；③不变中选一项)。
（2）安装电路时，没有把光敏电阻Rg接入，发光二极管将　 　(在①一直不亮；②一直亮中选一项)。
（3）将光敏电阻Rg接入后发现，不管外界光线强还是弱，二极管始终不亮，可调电阻RP应调　 　(在①大；②小中选一项)。
（4）把该模拟电路改成实用电路，用三极管控制继电器触点的闭合和断开，来控制交流220V电灯，请根据以上要求在虚线框内补全电路。
【答案】（1）②
（2）②
（3）②
（4）
【知识点】简单的组合逻辑电路的分析、制作和测试
4．如图所示是水箱水位闭环控制系统电路图。a、b、c三个水位探头(用粗铜电线制作)放置在水箱的不同位置。工作时合上水泵电源开关S，当水位下降至b点以下时，水泵向水箱注水，当水位升至a点时，水泵即停止注水。请完成以下各题：
（1）当水位从a下降到b的过程中，三极管V1处于　 　状态(在①放大；②饱和；③截止中选择一项，将序号填写在横线处)。
（2）为了显示水泵的工作状态，拟用发光二极管(红色)显示水泵正在给水箱注水，用发光二极管(绿色)显示水泵停止注水。现有1.5 V的发光二极管2个(红色和绿色各1个)，限流电阻1个。请用以上元件在虚线框中补全该电路图。
（3）为了防止控制电路出现故障时水溢出水箱，在水箱上端d处设置一个探头(用粗铜电线制作)，当水位升高至d处时，蜂鸣器能自动报警，以提醒人员断开水泵电源开关S。现有5 V电源1个；蜂鸣器1个；可调电阻1个；四二输入与非门1片(用其中的1个与非门即可，引出脚为1—3脚)；导线若干。请用导线连接以下元器件中未连接的部分，组成报警电路。
【答案】（1）②
（2）解：如图所示
（3）解：如图所示
【知识点】生活中常见的闭环电子控制系统的工作过程；与非门、或非门；常用电子元器件
【解析】【解答】(1)水位从a降到b的过程中，水泵不往水箱加水，继电器J不得电，即三极管V2处于截止状态，基极电位为低电平，所以三极管V1的集成极电位也为低电平，即V1处于饱和状态；
(2)多余输入端的处理可以接高电位，也可以与另一输入端相连接，蜂鸣器两个输入端有电位差就会鸣叫。
【分析】本题考查了对二极管、三极管、与非门、蜂鸣器等基本电子元器件的功能理解及应用和CT74LS00与非门集成块的实际应用。
5．如图所示是小明根据电脑CPU降温原理改编设计的自动降温通风装置部分电路，其中IC是运算放大器，输入输出逻辑关系见图中表格。当温度达到或超过40℃时，该装置风扇电机工作，实现通风降温。请完成以下任务。
（1）小明制作上述电路时使用的三极管均为硅管。为判别三极管类型，他把多用电表调到合适的电阻挡，调零后用黑表笔接触其中一个三极管管脚J1，红表笔接触另两个管脚，发现两次测得的电阻均较小(约500 Ω左右)。再用红表笔接管脚J1，黑表笔接触另两个管脚，发现两次测得的电阻均较大(约100 kΩ左右)。则该三极管是　 　(在①NPN型管，管脚J1为基极；②为PNP型管，管脚J1为基极中选择一项，将序号填写在横线处)；
（2）现有以下四个型号的直流电磁继电器，小明制作电路时应选用的直流电磁继电器为　 　(从以下继电器中选择一项，将序号填写在将序号填写在横线处)；
（3）上述电路还缺少温度分压电路，为实现温度达到或超过40℃时，该装置风扇电机工作，实现通风降温，Rt是负温度系数热敏电阻。请根据电路的逻辑关系在虚线框中帮助小明把电路连接完整。
（4）测试时，小明将Rt放入盛有冷水的烧杯，插入温度计，加入热水使水温等于40℃，调节RP1使　 　(在①V5发光；②V6发光中选择一项，将序号填写在横线处)。然后他用多用电表10VDC挡，测量R4两端(g、h两点)电压，电压为　 　(在①6V；②5.3V；③0V中选择一项，将序号填写在横线处)。若小明想在30℃就让风扇工作，他应该　 　RP1(在①增大；②减小中选择一项，将序号填写在横线处)。
【答案】（1）①
（2）④
（3）
（4）②；②；①
【知识点】闭环控制系统的工作过程；晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用；常见的直流继电器的构造和工作原理
6．如图所示是小通设计的水箱水位控制装置的部分电路。要求水位低于低水位L 位置时，水泵才开始抽水，水位达到高水位H 位置时，水泵停止抽水。请完成以下任务：
（1）请根据电路的逻辑关系及设计要求，在a、b、c三点中选择合适的点分别于1、2、3三点连接。
（2）如果水位在低水位L以下，V的状态是　 　(在①亮；②灭中选择一项，将序号填写在横线处)。
（3）如果水位在高水位H和低水位L之间时，电动机的工作状态是　 　(在①抽水；②不抽水；③无法确定中选择一项，将序号填写在横线处)。
（4）小通同学进行电路调试时，发现电流太小，无法驱动水泵正常工作。于是，小通用三极管控制直流继电器触点的闭合与断开，用电磁继电器的触点作为水泵的接通开关，水泵由48 V直流电源供电。请你根据题目要求，选择合适的三极管，在虚线框中帮助小通画全电路。
【答案】（1）
（2）②
（3）③
（4）
【知识点】简单开环控制系统的基本组成和工作过程；简单的组合逻辑电路的分析、制作和测试
7．赵永明同学为了帮助山村里的家乡发展副业生产，他决定利用自己学到的电子控制技术，动手设计一个简易的闭环电子控制系统，以解决鸡蛋孵化的温度控制问题。通过试验得知孵化适宜温度在37～39℃范围内。
（1）图1是赵永明同学设计的部分电路，图中Rt是负温度系数的热敏电阻，CF741的引脚关系如右表所示。当温度加热到39℃时，电热丝停止加热。当发光二极管V1发光、V2不发光时，电热丝　 　(在①加热；②不加热中选择一项，将序号填写在横线处)。请根据设计要求分析电路图的输入及控制部分补画其输出部分　 　(在图1的虚线框内选择合适的小圆圈端子连接电路)。
图1
（2）调试过程中，赵永明同学发现，当温度为40℃时电热丝才停止加热，合理的做法是　 　(在①调小Rp；②调大Rp；③电阻R1更换小一点的；④电阻R2更换小一点的中选择合适的选项，将序号填写在横线处)。
（3）实践中，赵永明同学发现图1所示电路只能进行单点温度控制，导致继电器触点开闭频繁，于是，他对电路做了如下改进，输入部分采用两个负温度系数的热敏电阻Rt1、Rt2和两个电位器Rp1、Rp2，其中Rp1用于控制下限，Rp2用于控制上限。请根据设计要求分析电路图的控制及输出部分补画其输入部分(在图2的虚线框内选择合适的小圆圈端子连接电路)。
图2
（4）按照图2所示电路调试到满足设计要求时，两电位器Rp1、Rp2之间的大小关系是　 　(在①Rp1＞Rp2；②Rp1＝Rp2；③Rp1＜Rp2中选择一项，将序号填写在横线处)。
【答案】（1）①；
（2）②
（3）
（4）①
【知识点】生活中常见的闭环电子控制系统的工作过程
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