资源简介

素养呈现·明要求
核心素养 表现要点 水平等级 考试题型 分值
技术意识 能在组装和调试活动的过程中，恰当处理人技关系，形成规范、安全的技术习惯 2 非选择题(第15题) 8
工程思维 尝试通过调试电子控制系统，对系统进行优化设计 2
创新设计 能根据设计对象和现有条件，根据活动过程中遇到的问题制订解决技术问题的一个或多个方案 2
图样表达 能识读电子元器件符号、电子线路图控制框图等，能绘制简单的电子线路图和控制框图 3
物化能力 能分析设计方案，并根据方案设计要求选择合适的元器件等材料，具有初步的工具思维，完成电子组装和调试；能对电子控制系统进行基本的技术测试和技术指标测量，撰写简单的技术测试和方案试验的报告 3
考点　简单555集成电路分析
【知识梳理】
1.555内部结构图
2.555功能关系
(1)5脚通过电容基地
输入 输出
4脚(R) 2脚(TR) 6脚(TH) 3脚(U0) 7脚
0 × × 0 接地
1 1 >Vcc 1 >Vcc >Vcc 0 接地
(2)5脚的电势为Vct
2脚 6脚 3脚
>Vct >Vct 低电平
>Vct 【典例突破】
【典例】 李明设计了一个用于庄稼地的驱鸟装置，通过控制电路控制电机正反转(如图所示)，摆杆上装有磁铁，摆杆摆动角度的极限位置两侧分别固定了干簧管1和干簧管2，当摆杆到达a处干簧管1时，电机开始正转，电机电流由“＋”流向“－”，当摆杆到达b处干簧管2时，电机反转，李明通过观察发现，光线过强的正午或晚上小鸟均不会出现，所以要求只有当光线在设定范围之内时电机工作。比较器IC1、IC2的功能：V＋＞V－时输出高电平，V＋＜V－时输出低电平。请完成以下各题：
555功能表
NE555特性表
输入 复位 输出
2脚 6脚 4脚 3脚
≤Vcc / 高电平 高电平
>Vcc ≥Vcc 高电平 低电平
>Vcc (1)当环境光线强度在设定范围之内时，按下开关S则________(在A.电机停止转动；B.电机继续转动；C.无法判断中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
(2)若要使工作的环境光线强度下限不变、上限更高，合理的措施是________(在A.增大R1的阻值；B.增大R2的阻值；C.Rp1触点上移；D.Rp2触点下移中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
(3)李明只提供门电路，请在虚线框1内补画逻辑电路，要求所用的逻辑门数量最少，标出对应继电器并连线。
(4)请在虚线框2中连线，将电路补画完整，并标出对应继电器。
答案　(1)A　(2)C　(3)如图所示
(4)如图所示
解析　(1)题目要求只有当光线在设定范围之内时电机工作，光线过强过暗均不工作。按下开关S后，Rg被短路，相当于光线过强，由电路功能可知电机停止转动。选A。(2)由题可知，光线在设定范围之内时，电位VB>VA>VC，光线变强时，VA升高，VA>VB，IC1＝1，因此IC1和上限有关，若要使工作的环境光线强度下限不变、上限更高，只能改变VB。上限更高→VA升高→VB升高，合理的措施Rp1触点上移，选C。
(3)由图可知，光线在设定范围之内时，电位VB>VA>VC，IC1＝0，IC2＝0，这时电机工作VD＝1，即全0出1，为或非门。由于J3－1在主干电路上，所以线圈处填J3
(4)由图可知，G处是低电平三极管导通，H处是高电平三极管导通，三极管V和两个电阻实现非门逻辑功能，当摆杆到达a处干簧管1时，电机开始正转，电机电流由“＋”流向“－”，因此E＝1→Vc＝0→2脚＝0→3脚＝1→H＝1→J1吸合；当摆杆到达b处干簧管2时，电机反转，因此F＝1→6脚＝1→3脚＝0(或7脚＝0)→G＝0→J2吸合。
【变式】 小明父母种植了十亩地的西瓜，可是年年收成不高。学了通用技术的小明查阅了许多资料后发现，西瓜种植后，不同时期对温度和湿度均有不同的要求，于是设计了如图所示的电路(热敏电阻和湿敏电阻均为负系数且RS1、RS2分别控制湿度上、下限)，希望能够实现：当温度和湿度均在设定值范围内时，绿灯(V4)亮；当温度或湿度不在设定值范围内时，红灯(V3)亮。请根据题中描述和电路图以及555芯片特性表完成以下任务：
555集成电路特性表
2脚 6脚 3脚
Vcc Vcc 高电平
>Vcc >Vcc 低电平
>Vcc Vcc 不使用
(1)通过小明的设计图分析，下列选项不正确的是________(在A.温度在设定范围时绿灯一定亮；B温度超过设定范围时红灯一定亮；C.温度在设定范围时绿灯可能亮中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)西瓜到了成熟期，需要高一点的温度，为了调高温度的上下限值，以下操作可以实现的是________(在A.增大Rp1、Rp2阻值；B.减小Rp1阻值、增大Rp2阻值；C.减小Rp1、Rp2阻值；D.增大Rp1阻值、减小Rp2阻值中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)小明发现该电路当湿度超过上限后红灯(V3)亮，当湿度低于下限后却是绿灯(V4)亮，无法实现湿度仅在设定湿度区间内绿灯发光的要求。为此小明重新设计了部分电路，请你帮助小明在虚线框1内用最少的“与非门”组合来实现电路功能；
(4)小明决定对原电路进一步优化，实现在温度正常的情况下，如果湿度超过上限则电机正转(电流从“＋”到“－”)开窗通风，湿度低于下限则电机反转(电流从“－”到“＋”)关窗。现已完成该电路的部分改装。请你帮助小明在虚线框2和虚线框3中进行必要的连线，实现该项功能。
答案　(1)A　(2)C　(3)如图所示
(4)如图所示
1.如图甲所示是小明设计的房间湿度控制系统电路图，解决了北方的冬季气候干燥问题。功能如下：若房间湿度低于下限值时，系统启动电动喷雾器M给房间增加湿度；若房间湿度高于上限值时，电动喷雾器M停止工作。请根据要求完成下列各题。
555电路功能表
输入 输出
2脚 6脚 3脚
>Vcc >Vcc 低电平
>Vcc (1)请根据设计要求，仔细分析电路结构，结合设计要求，在图甲虚线框1中选择一个合适的三极管及接线端子采用共发射极接法完成电路连线，使电路满足设计要求；
(2)调试过程中，若要调高湿度上限值且调低湿度下限值则________(在A.调大Rp1、调小Rp2；B.调小Rp1、调大Rp2；C.Rp1、Rp2均调大；D.Rp1、Rp2均调小)；
(3)在调试后电路正常工作过程中，下列分析正确的是________(A.湿度大于下限值时V2发光；B.湿度小于下限值时V2发光；C.湿度介于上下限之间时V1发光；D.喷雾器M工作时V1发光)；
(4)小明准备用电压比较器及逻辑门电路来代替555芯片实现原有功能，比较器功能：当V＋>V－时输出高电平，当V＋(5)按照图乙所示电路，无论房间湿度如何变化，电动喷雾器M始终不工作，则不可能的原因是________(A.V3、V4正负极接反了；B.V5正负极接反了；C.Rp3虚焊；D.R6虚焊)。
答案　(1)如图所示　(2)A　(3)B
(4)如图所示
(5)A
2.针对目前我省能源“双控”和“减煤”工作面临的严峻形势和绿色发展的要求，市级各有关单位应严格遵守办公区域在当天室外最低气温达到3 ℃以下(含3 ℃)时方可开启空调等取暖设备，且设置温度不得超过16 ℃。小明设计了如图所示的室内温度自动控制电路，系统通电后，只有室外温度达到过3 ℃以下(含3 ℃)，系统才能将室温控制在15 ℃～16 ℃范围内。其中Rt2是正温度系数热敏电阻，Rp2和Rp3分别用于设定15 ℃和16 ℃，三极管V1、V2都工作在开关状态。请根据描述完成以下任务：
(1)Rt1应该选用________(在A.正温度系数热敏电阻；B.负温度系数热敏电阻中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)在虚线框中将555芯片连线，实现电路功能；
(3)搭接好电路后，小明调试电路时，发现室外温度从低于3 ℃上升到高于3 ℃后，继电器J从吸合变成释放，下列分析中可能的是________(在A.Rt1虚焊；B.R1虚焊；C.R2虚焊；D.R3虚焊中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(4)调试过程中，小明不小心将唯一的一片555芯片损坏了，小明重新设计了电路，改变了电压比较器IC1B和IC1C的输入端，其它一样，请你在虚线框2中补画3个普通二极管并连线，实现电路功能。
答案　(1)B　(2)如图所示
(3)D
(4)如图所示
3.小明设计了如图a所示的水塔、水井水位控制电路，主要由555集成电路(IC1、IC2)、继电器控制电路等组成。电路主要实现当水塔中水位低并且水井中水位高时，通过集成电路IC1和IC2控制，使得水泵启动工作。555集成电路管脚功能示意图如图表所示，请完成以下任务：
输入 输出
管脚2 管脚6 管脚3
≥Vcc ≥Vcc 0
≥Vcc ≤Vcc 保持
≤Vcc ≤Vcc 1
(1)电路中C2的电容量是________(在A.103 pF；B.10 pF；C.10000 pF；D.1000 pF中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)如以J1、J2吸合为逻辑“1”，释放为逻辑“0”；水泵运转为逻辑“0”，停止为逻辑“1”。假定J1、J2为逻辑输入，水泵状态为逻辑输出，则他们的逻辑关系是________(在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“________”处)；
(3)分析电路图，下列元器件不合适的是________(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(4)小明改进该电路(如图b所示)，把水塔内的公共探头c接地，使用了1个NPN型三极管、1个PNP型三极管和电阻若干。请你帮助小明在图b虚线框内将电路连接好，实现原来的功能；
(5)小明对改进的电路测试，发现J1一直处于吸合状态，造成该现象可能的原因是________(在A.Va、Vb被击穿；B.Va被击穿，R6短路；C.R5短路，R6虚焊中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
答案　(1)C　(2)C　(3)B
(4)如图所示
(5)B
4.如图a所示为小明设计的盆栽土壤湿度控制电路，当湿度低于下限时启动水泵电机M浇水，当湿度达到上限时停止浇水。已知Rs为负特性湿敏电阻，图中a点电位始终高于b点电位，IC3和IC4为555集成电路，内部结构如图所示，请完成以下任务：
(1)请在虚线框1内进行连线实现电路功能；
(2)小明调试电路时发现电机M始终无法启动浇水，可能的原因是________、________(在A.R4阻值过大；B.C2短路；C.R1虚焊；D.R4接到了IC4的3脚上，选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)小明认为虚线框2内电路可用三极管和电阻连线实现功能，请帮助小明在图b虚线框2内进行电路连线；
(4)为简化电路，请帮助小明使用若干个二输入与非门在图c电路虚线框3中重新设计电路，实现控制功能，要求电路尽量简单，其他元件参数不作调整。
答案　(1)如图所示
(2)A　C　(3)如图所示
(4)如图所示
或者
5.图a是小明设计的饮用水水温控制电路，图b是555芯片的功能表，利用电热丝将水温控制在40 ℃～50 ℃之间。请完成以下任务：
4脚 2脚 6脚 3脚
低电平 任意 任意 低电平
高电平 高电平 >Vcc >Vcc 低电平
高电平 >Vcc 图b
(1)Rt1为________(在A.正温度系数的热敏电阻；B.负温度系数的热敏电阻中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)若希望将温度控制35 ℃～50 ℃之间，则合理的调节措施为________(在A.仅调节Rp1；B.仅调节Rp2；C.先调节Rp1，再调节Rp2；D.先调节Rp2，再调节Rp1中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)小明分析电路发现，生水无法煮沸而维持在设定范围内，故不可饮用，于是他进行了优化，在原电路的基础上添加了加热控制子系统，实现“生水先煮沸达100 ℃，再将水温维持在设定范围内”的功能，如图c所示，其中Rt2为正温度系数的热敏电阻，比较器的功能为：V＋>V－时，输出高电平，V＋(4)小明对第(3)小题的电路进行调试，发现水温达到100 ℃后，电热丝始终处于加热状态，以下原因分析不合理的是________(在A.Rt2连焊；B.Rt1连焊；C.使用了额定工作电压为12 V的继电器；D.VT的集电极和发射极连焊中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(5)小明分析电路发现，水箱没水时，电热丝也会一直工作，存在一定的安全隐患，于是他准备对电路进行再次优化，添加了水位控制子系统(水阀控制部分未画出)，干簧管用于检测上、下限水位，水面上的磁性浮子控制干簧管的通断，实现“当水位上升时，电热丝始终不工作，达上限水位后，水温受加热控制子系统控制，当饮用水水位上限开始下降时，水温受保温控制子系统控制”。请你在图d的虚线框2中完成电路设计，最多使用四个2输入或非门，实现上述功能。
答案　(1)A　(2)B　(3)如图所示　　(4)D　
(5)如图所示
　
【基础巩固篇】
1.小明设计了如图a所示的水箱水温控制电路，能将水箱水温控制在35 ℃～40 ℃，且具有低水位保护功能。Rt1和Rt2是规格完全相同的热敏电阻；IC1为电压比较器，当V＋＞V－时输出高电平，当V＋＜V－时输出低电平；IC2为555集成电路，其功能表如下表所示。请分析电路并完成以下小题：
(1)下列关于电路中元器件V1～V7的说法中，正确的是________(在下列选项中选择合适的一项，将序号填入“________”处)；
A.三极管V1和V2在电路中都是开关的作用
B.发光二极管V3、V4和V5不可能同时发光
C.二极管V6和V7在电路中都有保护其他电子元件的作用，且主要保护的是同一对象
(2)若不计水的电阻，要调整低水位保护对应的水位高度，可行的方法是________(在A.调节Rp3和Rp4；B.调节Rp5；C.调节水位探头位置中选择合适的一项，将序号填入“________”处)；
(3)当上限温度和下限温度调试完成后，电路正常工作时，IC2的2脚和6脚的电位高低关系是________(在A.2脚一定高于6脚；B.6脚一定高于2脚；C.一定相等；D.条件不足，无法确定中选择合适的一项，将序号填入“________”处)；
(4)在电路搭接完成后的调试过程中，小明不慎将555集成电路损坏，现用逻辑门电路重新设计了部分电路(低水位保护部分电路和热敏电阻类型等均不作调整)。为保证实现与原电路一致的功能，请你从教材中学过的逻辑门中选择一个符合控制要求的，将逻辑符号画在图b虚线框1中，帮小明将电路补充完整；
(5)小明认为在图c虚线框2中使用74LS02或非门集成门电路中的3个逻辑门进行线路连接并进行电路功能调试，也能实现上题中部分电路一样的功能(低水位保护部分电路和热敏电阻类型等均不作调整)。在沿用第(4)小题虚线框1中逻辑门的前提下，请将虚线框2中所缺线条连接完整。
答案　(1)A　(2)C　(3)D　(4)如图所示　
(5)如图所示
解析　(1)(2)(3)(4)略。
(5)第四小题中采用的是与非门触发器，11保持，Rt2是控制下限，Rt1是控制上限，这里是采用或非门触发器，00保持，根据小题题干中讲到的“电路调试”通过调试才能实现上下限传感器的角色转换，所以Rt2是控制上限，Rt1是控制下限，触发器输出要高电平，所以要接10脚，而不是4脚。供电端不能忘记接，7脚接地，14脚接VCC。
2.如图a所示是小明设计的自动关窗电路，下雨或傍晚时电机转动，带动窗户移动。窗户完全关闭时，干簧管闭合。请完成以下任务：
（1）湿敏电阻Rs应选用　　　　（在A.正系数湿敏电阻；B.负系数湿敏电阻中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（2）小明对图a电路进行如图b所示的改进，下雨或天晴时电机正、反转，带动窗户移动。窗户完全打开或关闭时，干簧管闭合。调试时发现该电路存在故障　　　　（在A.下雨关闭窗户后，干簧管1频繁闭合、断开；B.干簧管2无法闭合中合选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（3）为解决图b电路的故障，小明对图b电路进行了改进，请在图c虚线框1和虚线框2各加入一个二极管；
（4）使用时555芯片损坏，现在小明手里有一块四2输入或非门芯片，请设计虚线框3的电路，实现上述功能。
答案　（1）B　（2）A
（3）如图所示
（4）如图所示
3.小明设计了如图a所示的平抛运动演示仪和图b所示的控制电路图。其中H1、H2、H3为电磁铁线圈，S为按钮开关，按下闭合，松开断开；初始状态各电磁铁吸住对应小球，开始实验时，按一下S，H1、H2断电，小球1、2分别沿导轨下滑。小球1经过光电门，开始作平抛运动，同时遮挡其间光线，使电磁铁3断电，小球3开始作自由落体运动。请完成以下任务：
（1）为方便多次演示，要求每按一次S，H1、H2的通断电状态改变一次，请完成虚线框1内电路连线；
（2）下列R6、R7的选用组合中合理的是　　　　（A.R6＝10 kΩ、R7＝33 kΩ；B.R6＝10 kΩ、R7＝10 kΩ；C.R6＝33 kΩ、R7＝10 kΩ）；
（3）各电磁铁吸住对应小球时，用黑塑料片快速遮挡一次光电门，随后小球运动状况的说法中正确的是　　　　（A.各小球保持不动；B.各小球均开始运动；C.小球3开始下落；D.小球1、2开始下滑）；（4）小明仅以1块四2输入与非门集成芯片为主要处理部分，重新设计了如图c所示电路，其中S改为联动按钮开关，按下同时闭合，松开同时断开。请完成虚线框2内连线，保持电路原有功能不变。
图b
答案　（1）如图所示
（2）B　（3）A　（4）如图所示
4.小明搭建了如图所示的温度异常报警电路，当Rt检测到温度过高或过低时，电路会发出声光报警信号。其中R2、R3、R4为阻值相同的电阻，初始IC3的“＋”脚电位为Vcc。请完成以下任务：
（1）为了方便调试温度的上下限，虚线框1中电路的输入部分设计更合理的是　　　　；
（2）IC1的输出端A、IC2的输出端B与IC3的输出端F的逻辑关系可表示为　　　　（在A.F＝A＋B；B.F＝AB；C.F＝；D.F＝中选择合适的选项，将序号填入　　　　处）；
（3）小明认为虚线框2中的R2、R3也可以用两个二极管代替，请在下图虚线框中完成电路连线，实现原有的控制功能。
（4）小明使用555芯片、一个二极管和两个阻值相同的电阻R7、R8对虚线框3中的电路输出部分进行了改进。已知初始状态不报警，请帮助小明在虚线框3中完成电路连线，实现报警之后温度恢复到正常范围也能保持报警的功能。
答案　（1）A　（2）D
（3）如图所示
（4）如图所示
5.如图a所示是小明设计的模型汽车遥控电路。当操作无线遥控器发出A指令时，无线接收模块A端可输出高电平（否则输出低电平，B、C和D同理）；功能模块1和2的功能是：输入端CP在得到一个高电平信号瞬间，其输出端信号能发生一次翻转（从1变0或从0变1，其他时刻都不会翻转）；驱动电机M1和M2上电流由“＋”到“－”可正转驱动前进，由“－”到“＋”则反转。已知通电后I0始终为高电平，初始状态两功能模块都输出高电平，IC1－IC4为555集成电路，功能如表所示，请完成以下任务：
555功能表
4脚 2脚 6脚 3脚
低电平 / / 低电平
高电平 高电平 >Vcc 高电平 >Vcc >Vcc 低电平
（1）下列用于表示两个功能模块的输入信号CP和输出信号Q关系的波形图正确的是　　　　；
（2）在初始状态下操作无线遥控器发出A指令后，模型汽车的运动状态是　　　　（A.先前进，指令消失后立即停止；B.一直前进；C.先后退，指令消失后立即停止；D.一直后退）；
（3）已知M1是左轮驱动电机，M2是右轮驱动电机，若模型汽车处于前进状态时需要左转弯，应该操作无线遥控器发出　　　　（A.B指令；B.C指令）；若模型汽车处于前进状态时需要变为后退状态，不可行的操作是　　　　（A.先发出A指令，再发出D指令；B.先发出D指令，再发出A指令；C.持续发出A指令）；
（4）小明认为电路中的555集成电路可用电阻、二极管和三极管等元件替代，于是先尝试了对IC1和IC2相关部分电路的重新设计（如图b所示）。请在虚线框内使用两个二极管进行连线，实现与原电路一致的控制效果。
图b
答案　（1）B　（2）B　（3）A　C（顺序不可颠倒）
（4）如图所示
6.如图a为小明同学设计的水箱水温控制电路，可实现水温稳定在50 ℃～60 ℃之间。其中电路中Rt为热敏电阻，VT1工作于开关状态。请完成以下任务。
555功能表
4脚 2脚 6脚 3脚
低电平 任意 任意 低电平
高电平 低电平 任意 高电平
高电平 高电平 低电平 保持
高电平 高电平 高电平 低电平
（1）根据电路图及题意可以判断Rt为　　　　（在A.正温度系数热敏电阻；B.负温度系数热敏电阻中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（2）下列关于该电路的分析中不正确的是　　　　（在A.Rp2阻值与上限有关；B.Rp1阻值与上下限都有关；C.Rp1阻值只与下限有关中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（3）安装好电路后需要调试上下限温度，先将Rt置于冷水中，接下来的措施正确的是　　　　（在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
A.Rp1调至最大，Rp2调至最小，先将水温加热至50 ℃，逐渐调小Rp1，刚好使J3吸合，再继续将水温加热至60 ℃，逐渐调大Rp2，刚好使J3释放
B.Rp1调至最大，Rp2调至最小，先将水温加热至60 ℃，逐渐调大Rp2，刚好使J3释放，再继续将水温降温至50 ℃，逐渐调小Rp1，刚好使J3吸合
C.Rp1调至最小，Rp2调至最大，先将水温加热至50 ℃，逐渐调小Rp2，刚好使J3吸合，再继续将水温加热至60 ℃，逐渐调大Rp1，刚好使J3释放
（4）小明在图甲电路基础上继续增加冷水箱及热水箱注水控制电路（如图b所示），其中J1、J2、J3分别控制加热器、热水箱及冷水箱，吸合时启动，释放时停止工作。实现以下功能：
图b
①冷水箱自动上水：当冷水箱缺水时，启动冷水水泵加水；
②热水箱水位控制：当冷水箱缺水时，热水箱不能加水；冷水箱水足够时，由冷水箱给热水箱供水，使热水箱水位稳定在上下限之间；
③热水箱保温控制：当热水水泵正在运转时，加热器不能加热；当热水水泵停止运转时，热水箱水温稳定在50 ℃～60 ℃之间。
请在图c中设计该电路的触点开关部分电路（其中“冷”表示冷水水泵，“热”表示热水水泵）。
答案　（1）B　（2）C　（3）A
（4）如图所示
参考答案1
参考答案2
7.图a为小马设计的太阳能热水器水位自动控制实验电路。水箱中设有A、B、C三个水位探头，当水位低于B时，电磁阀打开，水箱上水，V1发光；当水位高于A时，电磁阀关闭，停止上水，V1不发光。请回答以下问题：
（1）电路中R1＝10 K，由于水质不同，小马测得水的电阻会在10 K～90 K之间变化。现需要确定R2、R3的电阻值，下列选择正确的是　　　　（在A.R2>50 K，R3>200 K；B.R2<50 K，R3<200 K；C.50 K（2）启动电源时，若水位处于探头A、B之间，则V1的发光情况是　　　　（在A.发光；B.不发光；C.无法判断中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（3）要实现电路功能，请在图a虚线框中增加二极管、三极管、电阻各一个画全电路（三极管采用共发射极接法。“YV”表示电磁阀线圈，当线圈通电时，电磁阀打开上水）；
（4）在使用中，小马发现当水温低时上水到上限水位，水温会变得更低。于是，在电路中增加了负温度系数热敏电阻Rt和中水位探头M等元件（图b所示），使电路具有以下功能：当水温低于设定值时，水位上升到中水位探头M即关闭电磁阀；当水温高于设定值时，水位上升到高水位探头A关闭电磁阀。请分析电路图b，在虚线框中用3个二输入与非门画出电路，实现上述功能。
答案　（1）A　（2）C　（3）（4）如图所示
【能力提升篇】
1.如图a所示是某仓储运货工作示意图，小明为其设计了如图b所示的实验电路。运货车的工作过程是：当车上的载货量达到设定值时，重力检测器出低电平，电机正转，车由检测点1驶向卸货平台；当车接触到卸货平台的检测点2时（发光二极管V2的光被遮住），电机停止转动，车停下等待卸货；当货物被卸完时，重力检测器出高电平，电机反向转动，车返回装货平台，移至检测点1时，电机停止转动。555集成电路2、6电位高于Vcc时3脚出低电平，2脚电位低于Vcc时3脚输出高电平。规定电流流向为X→Y时电机M正转，反之反转。为了安全起见，电机停止时，要求IC2和IC3的3脚出低电平。请你完成下列各题：
（1）用0代表低电平，1代表高电平，运货车装货时，A端和B端的信号为　　　（在A.00；B.01；C.11；D.10中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（2）现在准备用LED表示电机运转的状态，正转时红色LED发光，反转时绿色LED发光，停止时两个都不发光，以下连接正确的是　　　　（在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（3）请你用不超过四个2输入或非门设计虚线框1位置的电路；
（4）小明尝试用三极管驱动继电器，用继电器来控制电机。要求按原有的逻辑关系控制电机的正反转及停止，请你在虚线框2中画出三极管、继电器、二极管，并采用共发射极接法正确地连接电路。
答案　（1）C　（2）C　（3）如图所示
（4）如图所示
2.如图a所示为小明设计的报警电路。物体放在D1和D2之间，当物体被拿走时，D1发出的光照射到D2上，蜂鸣器开始报警，将物体放回去，蜂鸣器依然报警（开关S1按下时闭合，松开后断开）。555的功能表如图b所示，根据电路图及其描述，完成下列任务：
555功能表
4脚 2脚 6脚 3脚
低电平 任意 任意 低电平
高电平 高电平 >Vcc 高电平 >Vcc >Vcc 低电平
图b
（1）图中二极管接法错误的是　　　　（在A.D1；B.D2；C.D3；D.D4中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（2）下列继电器选择合理的是　　　　（选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（3）为了实现电路功能，R5、R6阻值选择合理的是　　　　（在A.R5＝20 kΩ；R6＝20 kΩ；B.R5＝20 kΩ，R6＝5 kΩ；C.R5＝5 kΩ，R6＝20 kΩ中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（4）小明搭建电路后进行调试，发现蜂鸣器始终不能报警，不可能的原因是　　　　（在A.S1短路；B.S2短路；C.R6虚焊；D.R7阻值太大中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（5）在调试时发现继电器的常开触点已损坏，小明决定利用继电器的常闭触点对电路进行改进，请你帮助小明选择合适的三极管（NPN型或PNP型），采用共发射极接法，在图c虚线框内补全电路，要求保持电路原有的功能不变。
答案　（1）D　（2）C　（3）A　（4）C　（5）如图所示
3.小明发现文印室老师每次印完试卷后要把一堆试卷搬到试卷存放点，由于距离比较远且试卷较重，比较辛苦，他打算设计一个小车来运输这些试卷，如图a所示，电路如图b所示，工作过程是：当小车到达文印室装卷平台处时，干簧管RS1导通，干簧管RS2断开，小车上安装了压力传感器RL（随着压力变大，阻值变小），若检测到车上的载货量达到设定值时，控制电路将控制电机正向转动（电流由“＋”向“－”流），使小车驶向试卷存放处；当小车到达试卷存放处时，干簧管RS1断开，干簧管RS2导通，电机停止转动，小车停下等待卸货；当压力传感器RL检测到试卷被卸完后，控制电路将控制电机反向转动，使小车返回文印教室。请根据描述，完成下列任务：
（1）LED发光，说明小车在　　　　（在A.文印室；B试卷存放处；C.无法判断中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（2）请用逻辑门设计虚线框1位置的电路，实现题目功能，要求电路简单；
（3）小明在调试电路时，发现电路存在问题，当小车运到试卷存放处时，一拿试卷，小车就往文印教室方向行驶，为解决该问题，请用一个NPN型三极管和一个电阻完成虚线框2的电路设计；
（4）在改进后电路中，小明想只调大小车载货量的上限，则可以　　　　（在A.调大Rp4；B.调大Rp1；C.调大Rp2中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）。
答案　（1）C
（2）如图所示
（3）如图所示
（4）A
解析　（1）当小车在文印室时，2、6脚输入低电平，A出高电平，7脚悬空，LED灭，从文印室到试卷存放处过程中，2脚高电平、6脚低电平，555处于保持状态，LED灭；到达试卷存放处，2、6脚输入高电平，A出低电平，7脚接地，LED亮，从试卷存放处到文印室过程中，2脚高电平、6脚低电平，555处于保持状态，LED亮。因此LED亮时，无法判断小车的位置，选C；（2）小车在文印室时，A点输出高电平，且试卷堆放到一定质量后，IC1的V－输入电位降低，B输出高电平，电机正转，取J1吸合，C为高电平，因此C＝A·B；小车试卷存放处时，A输出低电平，当试卷取后，B输出低电平，电机反转，J2吸合，D出高电平，因此D＝·＝；其逻辑电路如下图所示。
（3）一拿试卷，小车就返回，则说明IC1的V＋电位太低，因此利用电压比较器的输出（高电平，NPN工作）反馈到输入端，使V＋的电位升高，或者是将V－电位降低，因此可以选择当输出高电平后，将Rp4短路可以实现该功能，电路连线如下图所示。
（4）由电路可知，在文印室时，载货量达到上限时，IC1输出高电平时，Rp4短路，小车到试卷存放室，因此Rp4只控制上限，调大上限，RL阻值变小，要保证V－比较电位不变，则需要调大Rp4，A正确。
4.如图a所示是小明设计的电动车窗实验电路，当按下“升”按钮后，车窗开始上升，电机的电流从A流向B；当按下“降”按钮后，车窗开始下降，电机的电流从B流向A。其中BS1、BS2为手动按钮开关，手按下时，开关闭合；手松开时，开关断开。555的4脚有两个常闭的按钮开关，按下后可以使电机停止转动。请完成以下任务。
图a
（1）根据控制要求分析电路，按钮BS1、BS2的作用是　　　　（在A.BS1用作升窗控制，BS2用作降窗时控制；B.BS1用作降窗控制，BS2用作升窗时控制中选择一项，将序号填入“　　　　”处）；
（2）小明搭建电路后进行测试，发现只能升窗不能降窗，故障的原因可能是　　　　、　　　　（在A.二极管VD1接反；B.J1－1触点虚焊；C.继电器J2线圈引脚连焊；D.电机损坏；E.按钮BS2虚焊中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（3）在调试电路时，发现当车窗升到顶或降到底时电机M不能停止转动。为解决这个问题，小明重新设计了电路的输出部分，增加了K1、K2两个限位开关。当窗户升至顶部时，K1被按压而断开；当窗户降到底部时，K2被按压而断开。关于K1、K2两个限位开关安装的位置的说法中，正确的是　　　　（在A.K1安装在A点、K2安装在B点；B.K1安装在B点、K2安装在A点；C.K1安装在C点、K2安装在D点；D.K1安装在D点、K2安装在C点中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（4）小明准备搭建测试电路，在图b中请你帮他在虚线框中完成其中一个555芯片的连接。
图b
答案　（1）A　（2）C　E　（3）D
（4）如图所示
5.如图a所示是小明设计的电动车窗实验电路，当按下“升”按钮后，车窗开始上升，电机的电流从a流向b，当车窗升至顶部时，触碰安装在车窗顶部的微动开关，车窗停止上升；车窗下降到底部时，触碰安装在车窗底部的微动开关，车窗停止下降。其中BS1、BS2为手动按钮开关，手按下时，开关闭合，手松开时开关断开；已知微动开关S1、S2为常闭开关（即未触碰时保持闭合，碰触时断开），请完成以下任务。
图a
（1）根据控制要求分析电路，按钮BS1、BS2的作用是　　　　（在A.BS1用作升窗控制，BS2用作降窗时控制；B.BS1用作降窗控制，BS2用作升窗时控制中选择一项，将序号填入“　　　　”处）；
（2）小明准备搭建测试电路，在图b中请你帮他完成其中一个555时基芯片的连接；
图b
（3）小明搭建电路后进行测试，发现只能升窗不能降窗，故障的原因可能是　　　　（在A.二极管VD1接反，B.继电器J2额定电压过大，C.微动开关S2连焊，D.R4电阻连焊中选择一项，将序号填入“　　　　”处）；
（4）小明发现J1、J2两个继电器均有一组转换开关未使用，他想利用这两组开关代替所有三极管，并保持电路功能不变，请你帮小明设计该部分电路，并在图c虚框内画出。
图c
答案　（1）A　（2）如图所示
（3）D　（4）如图所示
或
6.如图a所示是小明设计的宠物喂养系统，饲料盆固定在传送带上。小明为其设计了如图b所示的实验电路。当宠物吃完饲料时，料位检测器出低电平，电机正转，饲料盆由检测点1移向检测点2，到达检测点2时（发光二极管V2的光被遮住）电机停止转动，储料箱向饲料盆加装饲料。加满时，料位检测器出高电平，电机反转，饲料盆移至检测点1时，电机停止转动，宠物即可继续进食。电机M的电流从“＋”流到“－”，电机正转，反之反转，请完成以下任务：
（1）饲料盆在加装饲料时，A点的电位是　　　　（在A.低电平；B.高电平中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（2）储料箱向饲料盆加装饲料，加满后，继电器　　　　（在A.吸合；B.释放；C.不确定中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（3）请使用合适的逻辑门，补全题图b虚线框1中的电路，要求电路简单；
（4）小明根据电路图b，对555芯片部分引脚进行了连接（如下图示），请你在虚线框2内完成其余引脚的连接。
答案　（1）A　（2）B　（3）如图所示
（4）如图所示
解析　（1）根据题中所给条件可知：饲料盆在加装饲料时，是停留在检测点2的，此时发光二极管V2的光被遮住。结合题图b，此时光敏电阻阻值大，分压大，从而导致A点低电平，故选择A。（2）根据题意，加满时，料位检测器出高电平，V3正偏导通，2、6脚获得高电平，3脚输出低电平；而此时需要电机反转，电机反转是电流是从“－”流到“＋”的，故此时J－1状态为闭合状态，继电器线圈没有电流流过，所以为释放状态，故选择B。（3）如图，设虚线框三个输入端依次为A、B、C，输出端为F。解法一：根据饲料盆所在位置以及饲料是否加满的情况，列出相关各种情况如下：
位置 饲料 A B C 2/6脚 3脚 M J－1 F
检测点1 未满 1 1 0 0 1 正转 闭合 0
检测点1 满 1 1 1 1 0 不转 断开 1
点1往点2 未满 1 0 0 0 1 正转 闭合 0
点1往点2 满 根据功能设计要求，该情况不存在
检测点2 未满 0 0 0 0 1 不转 断开 1
检测点2 满 0 0 1 1 0 反转 闭合 0
点2往点1 未满 根据功能设计要求，该情况不存在
点2往点1 满 1 0 1 1 0 反转 闭合 0
从而根据真值表，写出逻辑表达式，就可以补全电路如下左图：
（4）本题考查555引脚排布及继电器引脚连线。555引脚排布如上右图：
结合题图b，继电器使用常闭触点，连接对应引脚如下：
7.小明在观看了电影《我和我的祖国》后，用遥控器和无线接收模块设计了如图a所示的电路。按下遥控器上的“升”按钮后，开始升国旗，流过电机的电流从a到b，当国旗升到顶部时，触碰到安装在旗杆顶部的行程开关，停止升旗；降旗时，当国旗降到底部时，触碰到安装在旗杆底部的行程开关，停止降旗。请完成以下任务：
（1）根据控制要求分析电路，接收模块输出端口D2、D3的作用是　　　　（在A.D2用作升旗控制，D3用作降旗时控制；B.D2用作降旗控制，D3用作升旗时控制中选择合适选项，将序号填入“　　　　”处）；行程开关S1、S2的作用是　　　　（在A.S1用作升旗时停止控制，S2用作降旗时停止控制；B.S1用作降旗时停止控制，S2用作升旗时停止控制中选择一项，将序号填入“　　　　”处）；
（2）小明搭建电路后进行测试，发现只能降旗不能升旗，故障的原因可能是　　　　（在A.24 V电动机电源未接；B.二极管V4接反；C.控制升旗时停止的行程开关一直闭合中选择一项，将序号填入“　　　　”处）；
（3）小明发现升旗时，按下“降”按钮或者降旗时，按下“升”按钮，电机的工作电源都会短路。请你帮助小明在图b虚线框中补全所需要的继电器触点J1－3和J2－3，实现升旗时按下降旗按钮无效及降旗时按下升旗按钮也无效（标注上文字符号）；
（4）小明用555芯片来简化控制电路部分的设计，工作电路部分保持不变，请你在图c虚线框中完成555芯片的连接，实现电路功能。
答案　（1）B　A　（2）C
（3）如图所示　（4）如图所示
　
8.小明设计了如图a所示的大棚模型和图b所示的遮阳卷帘控制电路。其中Rt1、Rt2是正温度系数热敏电阻；上、下端限位开关S1、S2均为常开按钮开关（按下导通，松开断开），被横杆压下时开关导通。当大棚内温度达到26 ℃，且光照强度高于设定值时，J1吸合，电机正转放下遮阳卷帘；当温度降至20 ℃时，J2吸合，电机反转收起卷帘。初始时大棚内温度低，卷帘收起。请根据电路图及其描述完成以下小题：
（1）请在图b虚线框内补画1合适的门电路，以实现控制要求；
（2）小明装配完成模型及电路进行试验，发现遮阳卷帘在放下过程中，有时会出现中途停机，可能的原因是　　　　（在A.S1虚焊，出现时通时断；B.Rt2虚焊，出现时通时断；C.S2虚焊，出现时通时断；D.Rt1虚焊，出现时通时断；E.Rp3虚焊，出现时通时断；F.Rp2虚焊，出现时通时断中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；断开电源排除故障后，重新置于阳光下，关闭大棚门待内部温度升至足够高。此时　　　　（在A.按一下S1；B.按一下S2中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）即可继续放下卷帘；
（3）现希望大棚内温度达到29 ℃，且光照强度高于设定值时，遮阳卷帘才放下，以下调节措施合理的是　　　　（在A.调大Rp2阻值；B.调小Rp2阻值；C.调大Rp3阻值；D.调小Rp3阻值中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（4）工作一段时间后V4损坏，准备用手头有的PNP型三极管替代，保持电路原有功能不变。
请你帮小明完成图c虚线框2中的连线。
图c
答案　（1）如图所示
（2）E　A　（3）A　（4）虚线框2如图所示素养呈现·明要求
核心素养 表现要点 水平等级 考试题型 分值
技术意识 能在组装和调试活动的过程中，恰当处理人技关系，形成规范、安全的技术习惯 2 非选择题(第15题) 8
工程思维 尝试通过调试电子控制系统，对系统进行优化设计 2
创新设计 能根据设计对象和现有条件，根据活动过程中遇到的问题制订解决技术问题的一个或多个方案 2
图样表达 能识读电子元器件符号、电子线路图控制框图等，能绘制简单的电子线路图和控制框图 3
物化能力 能分析设计方案，并根据方案设计要求选择合适的元器件等材料，具有初步的工具思维，完成电子组装和调试；能对电子控制系统进行基本的技术测试和技术指标测量，撰写简单的技术测试和方案试验的报告 3
考点　简单555集成电路分析
【知识梳理】
1.555内部结构图
2.555功能关系
(1)5脚通过电容基地
输入 输出
4脚(R) 2脚(TR) 6脚(TH) 3脚(U0) 7脚
0 × × 0 接地
1 1 >Vcc 1 >Vcc >Vcc 0 接地
(2)5脚的电势为Vct
2脚 6脚 3脚
>Vct >Vct 低电平
>Vct 【典例突破】
【典例】 李明设计了一个用于庄稼地的驱鸟装置，通过控制电路控制电机正反转(如图所示)，摆杆上装有磁铁，摆杆摆动角度的极限位置两侧分别固定了干簧管1和干簧管2，当摆杆到达a处干簧管1时，电机开始正转，电机电流由“＋”流向“－”，当摆杆到达b处干簧管2时，电机反转，李明通过观察发现，光线过强的正午或晚上小鸟均不会出现，所以要求只有当光线在设定范围之内时电机工作。比较器IC1、IC2的功能：V＋＞V－时输出高电平，V＋＜V－时输出低电平。请完成以下各题：
555功能表
NE555特性表
输入 复位 输出
2脚 6脚 4脚 3脚
≤Vcc / 高电平 高电平
>Vcc ≥Vcc 高电平 低电平
>Vcc (1)当环境光线强度在设定范围之内时，按下开关S则________(在A.电机停止转动；B.电机继续转动；C.无法判断中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
(2)若要使工作的环境光线强度下限不变、上限更高，合理的措施是________(在A.增大R1的阻值；B.增大R2的阻值；C.Rp1触点上移；D.Rp2触点下移中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
(3)李明只提供门电路，请在虚线框1内补画逻辑电路，要求所用的逻辑门数量最少，标出对应继电器并连线。
(4)请在虚线框2中连线，将电路补画完整，并标出对应继电器。
听课笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【变式】 小明父母种植了十亩地的西瓜，可是年年收成不高。学了通用技术的小明查阅了许多资料后发现，西瓜种植后，不同时期对温度和湿度均有不同的要求，于是设计了如图所示的电路(热敏电阻和湿敏电阻均为负系数且RS1、RS2分别控制湿度上、下限)，希望能够实现：当温度和湿度均在设定值范围内时，绿灯(V4)亮；当温度或湿度不在设定值范围内时，红灯(V3)亮。请根据题中描述和电路图以及555芯片特性表完成以下任务：
555集成电路特性表
2脚 6脚 3脚
Vcc Vcc 高电平
>Vcc >Vcc 低电平
>Vcc Vcc 不使用
(1)通过小明的设计图分析，下列选项不正确的是________(在A.温度在设定范围时绿灯一定亮；B温度超过设定范围时红灯一定亮；C.温度在设定范围时绿灯可能亮中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)西瓜到了成熟期，需要高一点的温度，为了调高温度的上下限值，以下操作可以实现的是________(在A.增大Rp1、Rp2阻值；B.减小Rp1阻值、增大Rp2阻值；C.减小Rp1、Rp2阻值；D.增大Rp1阻值、减小Rp2阻值中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
　
(3)小明发现该电路当湿度超过上限后红灯(V3)亮，当湿度低于下限后却是绿灯(V4)亮，无法实现湿度仅在设定湿度区间内绿灯发光的要求。为此小明重新设计了部分电路，请你帮助小明在虚线框1内用最少的“与非门”组合来实现电路功能；
(4)小明决定对原电路进一步优化，实现在温度正常的情况下，如果湿度超过上限则电机正转(电流从“＋”到“－”)开窗通风，湿度低于下限则电机反转(电流从“－”到“＋”)关窗。现已完成该电路的部分改装。请你帮助小明在虚线框2和虚线框3中进行必要的连线，实现该项功能。
1.如图甲所示是小明设计的房间湿度控制系统电路图，解决了北方的冬季气候干燥问题。功能如下：若房间湿度低于下限值时，系统启动电动喷雾器M给房间增加湿度；若房间湿度高于上限值时，电动喷雾器M停止工作。请根据要求完成下列各题。
555电路功能表
输入 输出
2脚 6脚 3脚
>Vcc >Vcc 低电平
>Vcc (1)请根据设计要求，仔细分析电路结构，结合设计要求，在图甲虚线框1中选择一个合适的三极管及接线端子采用共发射极接法完成电路连线，使电路满足设计要求；
(2)调试过程中，若要调高湿度上限值且调低湿度下限值则________(在A.调大Rp1、调小Rp2；B.调小Rp1、调大Rp2；C.Rp1、Rp2均调大；D.Rp1、Rp2均调小)；
(3)在调试后电路正常工作过程中，下列分析正确的是________(A.湿度大于下限值时V2发光；B.湿度小于下限值时V2发光；C.湿度介于上下限之间时V1发光；D.喷雾器M工作时V1发光)；
(4)小明准备用电压比较器及逻辑门电路来代替555芯片实现原有功能，比较器功能：当V＋>V－时输出高电平，当V＋(5)按照图乙所示电路，无论房间湿度如何变化，电动喷雾器M始终不工作，则不可能的原因是________(A.V3、V4正负极接反了；B.V5正负极接反了；C.Rp3虚焊；D.R6虚焊)。
2.针对目前我省能源“双控”和“减煤”工作面临的严峻形势和绿色发展的要求，市级各有关单位应严格遵守办公区域在当天室外最低气温达到3 ℃以下(含3 ℃)时方可开启空调等取暖设备，且设置温度不得超过16 ℃。小明设计了如图所示的室内温度自动控制电路，系统通电后，只有室外温度达到过3 ℃以下(含3 ℃)，系统才能将室温控制在15 ℃～16 ℃范围内。其中Rt2是正温度系数热敏电阻，Rp2和Rp3分别用于设定15 ℃和16 ℃，三极管V1、V2都工作在开关状态。请根据描述完成以下任务：
(1)Rt1应该选用________(在A.正温度系数热敏电阻；B.负温度系数热敏电阻中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)在虚线框中将555芯片连线，实现电路功能；
(3)搭接好电路后，小明调试电路时，发现室外温度从低于3 ℃上升到高于3 ℃后，继电器J从吸合变成释放，下列分析中可能的是________(在A.Rt1虚焊；B.R1虚焊；C.R2虚焊；D.R3虚焊中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(4)调试过程中，小明不小心将唯一的一片555芯片损坏了，小明重新设计了电路，改变了电压比较器IC1B和IC1C的输入端，其它一样，请你在虚线框2中补画3个普通二极管并连线，实现电路功能。
3.小明设计了如图a所示的水塔、水井水位控制电路，主要由555集成电路(IC1、IC2)、继电器控制电路等组成。电路主要实现当水塔中水位低并且水井中水位高时，通过集成电路IC1和IC2控制，使得水泵启动工作。555集成电路管脚功能示意图如图表所示，请完成以下任务：
输入 输出
管脚2 管脚6 管脚3
≥Vcc ≥Vcc 0
≥Vcc ≤Vcc 保持
≤Vcc ≤Vcc 1
(1)电路中C2的电容量是________(在A.103 pF；B.10 pF；C.10000 pF；D.1000 pF中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)如以J1、J2吸合为逻辑“1”，释放为逻辑“0”；水泵运转为逻辑“0”，停止为逻辑“1”。假定J1、J2为逻辑输入，水泵状态为逻辑输出，则他们的逻辑关系是________(在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“________”处)；
(3)分析电路图，下列元器件不合适的是________(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(4)小明改进该电路(如图b所示)，把水塔内的公共探头c接地，使用了1个NPN型三极管、1个PNP型三极管和电阻若干。请你帮助小明在图b虚线框内将电路连接好，实现原来的功能；
(5)小明对改进的电路测试，发现J1一直处于吸合状态，造成该现象可能的原因是________(在A.Va、Vb被击穿；B.Va被击穿，R6短路；C.R5短路，R6虚焊中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
4.如图a所示为小明设计的盆栽土壤湿度控制电路，当湿度低于下限时启动水泵电机M浇水，当湿度达到上限时停止浇水。已知Rs为负特性湿敏电阻，图中a点电位始终高于b点电位，IC3和IC4为555集成电路，内部结构如图所示，请完成以下任务：
(1)请在虚线框1内进行连线实现电路功能；
(2)小明调试电路时发现电机M始终无法启动浇水，可能的原因是________、________(在A.R4阻值过大；B.C2短路；C.R1虚焊；D.R4接到了IC4的3脚上，选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)小明认为虚线框2内电路可用三极管和电阻连线实现功能，请帮助小明在图b虚线框2内进行电路连线；
(4)为简化电路，请帮助小明使用若干个二输入与非门在图c电路虚线框3中重新设计电路，实现控制功能，要求电路尽量简单，其他元件参数不作调整。
5.图a是小明设计的饮用水水温控制电路，图b是555芯片的功能表，利用电热丝将水温控制在40 ℃～50 ℃之间。请完成以下任务：
4脚 2脚 6脚 3脚
低电平 任意 任意 低电平
高电平 高电平 >Vcc >Vcc 低电平
高电平 >Vcc 图b
(1)Rt1为________(在A.正温度系数的热敏电阻；B.负温度系数的热敏电阻中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)若希望将温度控制35 ℃～50 ℃之间，则合理的调节措施为________(在A.仅调节Rp1；B.仅调节Rp2；C.先调节Rp1，再调节Rp2；D.先调节Rp2，再调节Rp1中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)小明分析电路发现，生水无法煮沸而维持在设定范围内，故不可饮用，于是他进行了优化，在原电路的基础上添加了加热控制子系统，实现“生水先煮沸达100 ℃，再将水温维持在设定范围内”的功能，如图c所示，其中Rt2为正温度系数的热敏电阻，比较器的功能为：V＋>V－时，输出高电平，V＋(4)小明对第(3)小题的电路进行调试，发现水温达到100 ℃后，电热丝始终处于加热状态，以下原因分析不合理的是________(在A.Rt2连焊；B.Rt1连焊；C.使用了额定工作电压为12 V的继电器；D.VT的集电极和发射极连焊中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(5)小明分析电路发现，水箱没水时，电热丝也会一直工作，存在一定的安全隐患，于是他准备对电路进行再次优化，添加了水位控制子系统(水阀控制部分未画出)，干簧管用于检测上、下限水位，水面上的磁性浮子控制干簧管的通断，实现“当水位上升时，电热丝始终不工作，达上限水位后，水温受加热控制子系统控制，当饮用水水位上限开始下降时，水温受保温控制子系统控制”。请你在图d的虚线框2中完成电路设计，最多使用四个2输入或非门，实现上述功能。
：课后完成《专题分层精练》　专题30(共120张PPT)
第三部分　电子控制技术
专题30 555集成电路及其应用一（非选择题）
素养呈现·明要求
核心素养 表现要点 水平等级 考试题型 分值
技术意识 能在组装和调试活动的过程中，恰当处理人技关系，形成规范、安全的技术习惯 2 非选择题(第15题) 8
工程思维 尝试通过调试电子控制系统，对系统进行优化设计 2
创新设计 能根据设计对象和现有条件，根据活动过程中遇到的问题制订解决技术问题的一个或多个方案 2
图样表达 能识读电子元器件符号、电子线路图控制框图等，能绘制简单的电子线路图和控制框图 3
物化能力 能分析设计方案，并根据方案设计要求选择合适的元器件等材料，具有初步的工具思维，完成电子组装和调试；能对电子控制系统进行基本的技术测试和技术指标测量，撰写简单的技术测试和方案试验的报告 3
目 录
CONTENTS
考点
01
随堂达标检测
02
课时分层演练
03
考点　简单555集成电路分析
1
1.555内部结构图
2.555功能关系
(1)5脚通过电容基地
(2)5脚的电势为Vct
【典例】 李明设计了一个用于庄稼地的驱鸟装置，通过控制电路控制电机正反转(如图所示)，摆杆上装有磁铁，摆杆摆动角度的极限位置两侧分别固定了干簧管1和干簧管2，当摆杆到达a处干簧管1时，电机开始正转，电机电流由“＋”流向“－”，当摆杆到达b处干簧管2时，电机反转，李明通过观察发现，光线过强的正午或晚上小鸟均不会出现，所以要求只有当光线在设定范围之内时电机工作。比较器IC1、IC2的功能：V＋＞V－时输出高电平，V＋＜V－时输出低电平。请完成以下各题：
555功能表
(1)当环境光线强度在设定范围之内时，按下开关S则________(在A.电机停止转动；B.电机继续转动；C.无法判断中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
(2)若要使工作的环境光线强度下限不变、上限更高，合理的措施是________(在A.增大R1的阻值；B.增大R2的阻值；C.Rp1触点上移；D.Rp2触点下移中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
(3)李明只提供门电路，请在虚线框1内补画逻辑电路，要求所用的逻辑门数量最少，标出对应继电器并连线。
(4)请在虚线框2中连线，将电路补画完整，并标出对应继电器。
答案　(1)A　(2)C　(3)如图所示
(4)如图所示
解析　(1)题目要求只有当光线在设定范围之内时电机工作，光线过强过暗均不工作。按下开关S后，Rg被短路，相当于光线过强，由电路功能可知电机停止转动。选A。(2)由题可知，光线在设定范围之内时，电位VB>VA>VC，光线变强时，VA升高，VA>VB，IC1＝1，因此IC1和上限有关，若要使工作的环境光线强度下限不变、上限更高，只能改变VB。上限更高→VA升高→VB升高，合理的措施Rp1触点上移，选C。
(3)由图可知，光线在设定范围之内时，电位VB>VA>VC，IC1＝0，IC2＝0，这时电机工作VD＝1，即全0出1，为或非门。由于J3－1在主干电路上，所以线圈处填J3
(4)由图可知，G处是低电平三极管导通，H处是高电平三极管导通，三极管V和两个电阻实现非门逻辑功能，当摆杆到达a处干簧管1时，电机开始正转，电机电流由“＋”流向“－”，因此E＝1→Vc＝0→2脚＝0→3脚＝1→H＝1→J1吸合；当摆杆到达b处干簧管2时，电机反转，因此F＝1→6脚＝1→3脚＝0(或7脚＝0)→G＝0→J2吸合。
【变式】 小明父母种植了十亩地的西瓜，可是年年收成不高。学了通用技术的小明查阅了许多资料后发现，西瓜种植后，不同时期对温度和湿度均有不同的要求，于是设计了如图所示的电路(热敏电阻和湿敏电阻均为负系数且RS1、RS2分别控制湿度上、下限)，希望能够实现：当温度和湿度均在设定值范围内时，绿灯(V4)亮；当温度或湿度不在设定值范围内时，红灯(V3)亮。请根据题中描述和电路图以及555芯片特性表完成以下任务：
555集成电路特性表
(2)西瓜到了成熟期，需要高一点的温度，为了调高温度的上下限值，以下操作可以实现的是________(在A.增大Rp1、Rp2阻值；B.减小Rp1阻值、增大Rp2阻值；C.减小Rp1、Rp2阻值；D.增大Rp1阻值、减小Rp2阻值中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)小明发现该电路当湿度超过上限后红灯(V3)亮，当湿度低于下限后却是绿灯(V4)亮，无法实现湿度仅在设定湿度区间内绿灯发光的要求。为此小明重新设计了部分电路，请你帮助小明在虚线框1内用最少的“与非门”组合来实现电路功能；
(4)小明决定对原电路进一步优化，实现在温度正常的情况下，如果湿度超过上限则电机正转(电流从“＋”到“－”)开窗通风，湿度低于下限则电机反转(电流从“－”到“＋”)关窗。现已完成该电路的部分改装。请你帮助小明在虚线框2和虚线框3中进行必要的连线，实现该项功能。
答案　(1)A　(2)C　(3)如图所示
(4)如图所示
随堂达标检测
2
1.如图甲所示是小明设计的房间湿度控制系统电路图，解决了北方的冬季气候干燥问题。功能如下：若房间湿度低于下限值时，系统启动电动喷雾器M给房间增加湿度；若房间湿度高于上限值时，电动喷雾器M停止工作。请根据要求完成下列各题。
555电路功能表
(1)请根据设计要求，仔细分析电路结构，结合设计要求，在图甲虚线框1中选择一个合适的三极管及接线端子采用共发射极接法完成电路连线，使电路满足设计要求；
(2)调试过程中，若要调高湿度上限值且调低湿度下限值则________(在A.调大Rp1、调小Rp2；B.调小Rp1、调大Rp2；C.Rp1、Rp2均调大；D.Rp1、Rp2均调小)；
(3)在调试后电路正常工作过程中，下列分析正确的是________(A.湿度大于下限值时V2发光；B.湿度小于下限值时V2发光；C.湿度介于上下限之间时V1发光；D.喷雾器M工作时V1发光)；
(4)小明准备用电压比较器及逻辑门电路来代替555芯片实现原有功能，比较器功能：当V＋>V－时输出高电平，当V＋(5)按照图乙所示电路，无论房间湿度如何变化，电动喷雾器M始终不工作，则不可能的原因是________(A.V3、V4正负极接反了；B.V5正负极接反了；C.Rp3虚焊；D.R6虚焊)。
答案　(1)如图所示　(2)A　(3)B
(4)如图所示
(5)A
2.针对目前我省能源“双控”和“减煤”工作面临的严峻形势和绿色发展的要求，市级各有关单位应严格遵守办公区域在当天室外最低气温达到3 ℃以下(含3 ℃)时方可开启空调等取暖设备，且设置温度不得超过16 ℃。小明设计了如图所示的室内温度自动控制电路，系统通电后，只有室外温度达到过3 ℃以下(含3 ℃)，系统才能将室温控制在15 ℃～16 ℃范围内。其中Rt2是正温度系数热敏电阻，Rp2和Rp3分别用于设定15 ℃和16 ℃，三极管V1、V2都工作在开关状态。请根据描述完成以下任务：
(1)Rt1应该选用________(在A.正温度系数热敏电阻；B.负温度系数热敏电阻中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)在虚线框中将555芯片连线，实现电路功能；
(3)搭接好电路后，小明调试电路时，发现室外温度从低于3 ℃上升到高于3 ℃后，继电器J从吸合变成释放，下列分析中可能的是________(在A.Rt1虚焊；B.R1虚焊；C.R2虚焊；D.R3虚焊中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(4)调试过程中，小明不小心将唯一的一片555芯片损坏了，小明重新设计了电路，改变了电压比较器IC1B和IC1C的输入端，其它一样，请你在虚线框2中补画3个普通二极管并连线，实现电路功能。
答案　(1)B　(2)如图所示
(3)D
(4)如图所示
3.小明设计了如图a所示的水塔、水井水位控制电路，主要由555集成电路(IC1、IC2)、继电器控制电路等组成。电路主要实现当水塔中水位低并且水井中水位高时，通过集成电路IC1和IC2控制，使得水泵启动工作。555集成电路管脚功能示意图如图表所示，请完成以下任务：
(1)电路中C2的电容量是________(在A.103 pF；B.10 pF；C.10000 pF；D.1000 pF中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)如以J1、J2吸合为逻辑“1”，释放为逻辑“0”；水泵运转为逻辑“0”，停止为逻辑“1”。假定J1、J2为逻辑输入，水泵状态为逻辑输出，则他们的逻辑关系是________(在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“________”处)；
(4)小明改进该电路(如图b所示)，把水塔内的公共探头c接地，使用了1个NPN型三极管、1个PNP型三极管和电阻若干。请你帮助小明在图b虚线框内将电路连接好，实现原来的功能；
(5)小明对改进的电路测试，发现J1一直处于吸合状态，造成该现象可能的原因是________(在A.Va、Vb被击穿；B.Va被击穿，R6短路；C.R5短路，R6虚焊中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
答案　(1)C　(2)C　(3)B
(4)如图所示
(5)B
4.如图a所示为小明设计的盆栽土壤湿度控制电路，当湿度低于下限时启动水泵电机M浇水，当湿度达到上限时停止浇水。已知Rs为负特性湿敏电阻，图中a点电位始终高于b点电位，IC3和IC4为555集成电路，内部结构如图所示，请完成以下任务：
(1)请在虚线框1内进行连线实现电路功能；
(2)小明调试电路时发现电机M始终无法启动浇水，可能的原因是________、________(在A.R4阻值过大；B.C2短路；C.R1虚焊；D.R4接到了IC4的3脚上，选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)小明认为虚线框2内电路可用三极管和电阻连线实现功能，请帮助小明在图b虚线框2内进行电路连线；
(4)为简化电路，请帮助小明使用若干个二输入与非门在图c电路虚线框3中重新设计电路，实现控制功能，要求电路尽量简单，其他元件参数不作调整。
答案　(1)如图所示
(2)A　C　(3)如图所示
(4)如图所示
或者
5.图a是小明设计的饮用水水温控制电路，图b是555芯片的功能表，利用电热丝将水温控制在40 ℃～50 ℃之间。请完成以下任务：
图b
(1)Rt1为________(在A.正温度系数的热敏电阻；B.负温度系数的热敏电阻中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)若希望将温度控制35 ℃～50 ℃之间，则合理的调节措施为________(在A.仅调节Rp1；B.仅调节Rp2；C.先调节Rp1，再调节Rp2；D.先调节Rp2，再调节Rp1中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)小明分析电路发现，生水无法煮沸而维持在设定范围内，故不可饮用，于是他进行了优化，在原电路的基础上添加了加热控制子系统，实现“生水先煮沸达100 ℃，再将水温维持在设定范围内”的功能，如图c所示，其中Rt2为正温度系数的热敏电阻，比较器的功能为：V＋>V－时，输出高电平，V＋(5)小明分析电路发现，水箱没水时，电热丝也会一直工作，存在一定的安全隐患，于是他准备对电路进行再次优化，添加了水位控制子系统(水阀控制部分未画出)，干簧管用于检测上、下限水位，水面上的磁性浮子控制干簧管的通断，实现“当水位上升时，电热丝始终不工作，达上限水位后，水温受加热控制子系统控制，当饮用水水位上限开始下降时，水温受保温控制子系统控制”。请你在图d的虚线框2中完成电路设计，最多使用四个2输入或非门，实现上述功能。
答案　(1)A　(2)B　(3)如图所示
(4)D　
(5)如图所示
3
课时分层演练
基础巩固篇
能力提升篇
1.小明设计了如图a所示的水箱水温控制电路，能将水箱水温控制在35 ℃～40 ℃，且具有低水位保护功能。Rt1和Rt2是规格完全相同的热敏电阻；IC1为电压比较器，当V＋＞V－时输出高电平，当V＋＜V－时输出低电平；IC2为555集成电路，其功能表如下表所示。请分析电路并完成以下小题：
(1)下列关于电路中元器件V1～V7的说法中，正确的是________(在下列选项中选择合适的一项，将序号填入“________”处)；
A.三极管V1和V2在电路中都是开关的作用
B.发光二极管V3、V4和V5不可能同时发光
C.二极管V6和V7在电路中都有保护其他电子元件的作用，且主要保护的是同一对象
(2)若不计水的电阻，要调整低水位保护对应的水位高度，可行的方法是________(在A.调节Rp3和Rp4；B.调节Rp5；C.调节水位探头位置中选择合适的一项，将序号填入“________”处)；
(3)当上限温度和下限温度调试完成后，电路正常工作时，IC2的2脚和6脚的电位高低关系是________(在A.2脚一定高于6脚；B.6脚一定高于2脚；C.一定相等；D.条件不足，无法确定中选择合适的一项，将序号填入“________”处)；
(4)在电路搭接完成后的调试过程中，小明不慎将555集成电路损坏，现用逻辑门电路重新设计了部分电路(低水位保护部分电路和热敏电阻类型等均不作调整)。为保证实现与原电路一致的功能，请你从教材中学过的逻辑门中选择一个符合控制要求的，将逻辑符号画在图b虚线框1中，帮小明将电路补充完整；
(5)小明认为在图c虚线框2中使用74LS02或非门集成门电路中的3个逻辑门进行线路连接并进行电路功能调试，也能实现上题中部分电路一样的功能(低水位保护部分电路和热敏电阻类型等均不作调整)。在沿用第(4)小题虚线框1中逻辑门的前提下，请将虚线框2中所缺线条连接完整。
答案　(1)A　(2)C　(3)D　(4)如图所示
(5)如图所示
解析　(1)(2)(3)(4)略。
(5)第四小题中采用的是与非门触发器，11保持，Rt2是控制下限，Rt1是控制上限，这里是采用或非门触发器，00保持，根据小题题干中讲到的“电路调试”通过调试才能实现上下限传感器的角色转换，所以Rt2是控制上限，Rt1是控制下限，触发器输出要高电平，所以要接10脚，而不是4脚。供电端不能忘记接，7脚接地，14脚接VCC。
2.如图a所示是小明设计的自动关窗电路，下雨或傍晚时电机转动，带动窗户移动。窗户完全关闭时，干簧管闭合。请完成以下任务：
（1）湿敏电阻Rs应选用　　　　（在A.正系数湿敏电阻；B.负系数湿敏电阻中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（2）小明对图a电路进行如图b所示的改进，下雨或天晴时电机正、反转，带动窗户移动。窗户完全打开或关闭时，干簧管闭合。调试时发现该电路存在故障　　　　（在A.下雨关闭窗户后，干簧管1频繁闭合、断开；B.干簧管2无法闭合中合选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（3）为解决图b电路的故障，小明对图b电路进行了改进，请在图c虚线框1和虚线框2各加入一个二极管；
（4）使用时555芯片损坏，现在小明手里有一块四2输入或非门芯片，请设计虚线框3的电路，实现上述功能。
答案　（1）B　（2）A
（3）如图所示
（4）如图所示
3.小明设计了如图a所示的平抛运动演示仪和图b所示的控制电路图。其中H1、H2、H3为电磁铁线圈，S为按钮开关，按下闭合，松开断开；初始状态各电磁铁吸住对应小球，开始实验时，按一下S，H1、H2断电，小球1、2分别沿导轨下滑。小球1经过光电门，开始作平抛运动，同时遮挡其间光线，使电磁铁3断电，小球3开始作自由落体运动。请完成以下任务：
（1）为方便多次演示，要求每按一次S，H1、H2的通断电状态改变一次，请完成虚线框1内电路连线；
（2）下列R6、R7的选用组合中合理的是　　　　（A.R6＝10 kΩ、R7＝33 kΩ；B.R6＝10 kΩ、R7＝10 kΩ；C.R6＝33 kΩ、R7＝10 kΩ）；
（3）各电磁铁吸住对应小球时，用黑塑料片快速遮挡一次光电门，随后小球运动状况的说法中正确的是　　　　（A.各小球保持不动；B.各小球均开始运动；C.小球3开始下落；D.小球1、2开始下滑）；
（4）小明仅以1块四2输入与非门集成芯片为主要处理部分，重新设计了如图c所示电路，其中S改为联动按钮开关，按下同时闭合，松开同时断开。请完成虚线框2内连线，保持电路原有功能不变。
图b
答案　（1）如图所示
（2）B　（3）A　（4）如图所示
（1）为了方便调试温度的上下限，虚线框1中电路的输入部分设计更合理的是　　　　；
（3）小明认为虚线框2中的R2、R3也可以用两个二极管代替，请在下图虚线框中完成电路连线，实现原有的控制功能。
（4）小明使用555芯片、一个二极管和两个阻值相同的电阻
R7、R8对虚线框3中的电路输出部分进行了改进。已知初始状
态不报警，请帮助小明在虚线框3中完成电路连线，实现报警之后温度恢复到正常范围也能保持报警的功能。
答案　（1）A　（2）D
（3）如图所示
（4）如图所示
5.如图a所示是小明设计的模型汽车遥控电路。当操作无线遥控器发出A指令时，无线接收模块A端可输出高电平（否则输出低电平，B、C和D同理）；功能模块1和2的功能是：输入端CP在得到一个高电平信号瞬间，其输出端信号能发生一次翻转（从1变0或从0变1，其他时刻都不会翻转）；驱动电机M1和M2上电流由“＋”到“－”可正转驱动前进，由“－”到“＋”则反转。已知通电后I0始终为高电平，初始状态两功能模块都输出高电平，IC1－IC4为555集成电路，功能如表所示，请完成以下任务：
图a
555功能表
（1）下列用于表示两个功能模块的输入信号CP和输出信号Q关系的波形图正确的是　　　　；
（4）小明认为电路中的555集成电路可用电阻、二极管和三极管等元件替代，于是先尝试了对IC1和IC2相关部分电路的重新设计（如图b所示）。请在虚线框内使用两个二极管进行连线，实现与原电路一致的控制效果。
图b
答案　（1）B　（2）B　（3）A　C（顺序不可颠倒）
（4）如图所示
6.如图a为小明同学设计的水箱水温控制电路，可实现水温稳定在50 ℃～60 ℃之间。其中电路中Rt为热敏电阻，VT1工作于开关状态。请完成以下任务。
555功能表
4脚 2脚 6脚 3脚
低电平 任意 任意 低电平
高电平 低电平 任意 高电平
高电平 高电平 低电平 保持
高电平 高电平 高电平 低电平
（1）根据电路图及题意可以判断Rt为　　　　（在A.正温度系数热敏电阻；B.负温度系数热敏电阻中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（3）安装好电路后需要调试上下限温度，先将Rt置于冷水中，接下来的措施正确的是　　　　（在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
A.Rp1调至最大，Rp2调至最小，先将水温加热至50 ℃，逐渐调小Rp1，刚好使J3吸合，再继续将水温加热至60 ℃，逐渐调大Rp2，刚好使J3释放
B.Rp1调至最大，Rp2调至最小，先将水温加热至60 ℃，逐渐调大Rp2，刚好使J3释放，再继续将水温降温至50 ℃，逐渐调小Rp1，刚好使J3吸合
C.Rp1调至最小，Rp2调至最大，先将水温加热至50 ℃，逐渐调小Rp2，刚好使J3吸合，再继续将水温加热至60 ℃，逐渐调大Rp1，刚好使J3释放
（4）小明在图甲电路基础上继续增加冷水箱及热水箱注水控制电路（如图b所示），其中J1、J2、J3分别控制加热器、热水箱及冷水箱，吸合时启动，释放时停止工作。实现以下功能：
图b
①冷水箱自动上水：当冷水箱缺水时，启动冷水水泵加水；
②热水箱水位控制：当冷水箱缺水时，热水箱不能加水；冷水箱水足够时，由冷水箱给热水箱供水，使热水箱水位稳定在上下限之间；
③热水箱保温控制：当热水水泵正在运转时，加热器不能加热；当热水水泵停止运转时，热水箱水温稳定在50 ℃～60 ℃之间。
请在图c中设计该电路的触点开关部分电路（其中“冷”表示冷水水泵，“热”表示热水水泵）。
答案　（1）B　（2）C　（3）A
（4）如图所示
参考答案1
参考答案2
7.图a为小马设计的太阳能热水器水位自动控制实验电路。水箱中设有A、B、C三个水位探头，当水位低于B时，电磁阀打开，水箱上水，V1发光；当水位高于A时，电磁阀关闭，停止上水，V1不发光。请回答以下问题：
（1）电路中R1＝10 K，由于水质不同，小马测得水的电阻会在10 K～90 K之间变化。现需要确定R2、R3的电阻值，下列选择正确的是　　　　（在A.R2>50 K，R3>200 K；B.R2<50 K，R3<200 K；C.50 K（2）启动电源时，若水位处于探头A、B之间，则V1的发光情况是　　　　（在A.发光；B.不发光；C.无法判断中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（3）要实现电路功能，请在图a虚线框中增加二极管、三极管、电阻各一个画全电路（三极管采用共发射极接法。“YV”表示电磁阀线圈，当线圈通电时，电磁阀打开上水）；
（4）在使用中，小马发现当水温低时上水到上限水位，水温会变得更低。于是，在电路中增加了负温度系数热敏电阻Rt和中水位探头M等元件（图b所示），使电路具有以下功能：当水温低于设定值时，水位上升到中水位探头M即关闭电磁阀；当水温高于设定值时，水位上升到高水位探头A关闭电磁阀。请分析电路图b，在虚线框中用3个二输入与非门画出电路，实现上述功能。
答案　（1）A　（2）C　（3）（4）如图所示
（1）用0代表低电平，1代表高电平，运货车装货时，A端和B端的信号为　　　（在A.00；B.01；C.11；D.10中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（2）现在准备用LED表示电机运转的状态，正转时红色LED发光，反转时绿色LED发光，停止时两个都不发光，以下连接正确的是　　　　（在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（3）请你用不超过四个2输入或非门设计虚线框1位置的电路；
（4）小明尝试用三极管驱动继电器，用继电器来控制电机。要求按原有的逻辑关系控制电机的正反转及停止，请你在虚线框2中画出三极管、继电器、二极管，并采用共发射极接法正确地连接电路。
答案　（1）C　（2）C　（3）如图所示
（4）如图所示
2.如图a所示为小明设计的报警电路。物体放在D1和D2之间，当物体被拿走时，D1发出的光照射到D2上，蜂鸣器开始报警，将物体放回去，蜂鸣器依然报警（开关S1按下时闭合，松开后断开）。555的功能表如图b所示，根据电路图及其描述，完成下列任务：
555功能表
图b
（1）图中二极管接法错误的是　　　　（在A.D1；B.D2；C.D3；D.D4中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（2）下列继电器选择合理的是　　　　（选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（3）为了实现电路功能，R5、R6阻值选择合理的是　　　　（在A.R5＝20 kΩ；R6＝20 kΩ；B.R5＝20 kΩ，R6＝5 kΩ；C.R5＝5 kΩ，R6＝20 kΩ中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（4）小明搭建电路后进行调试，发现蜂鸣器始终不能报警，不可能的原因是　　　　（在A.S1短路；B.S2短路；C.R6虚焊；D.R7阻值太大中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（5）在调试时发现继电器的常开触点已损坏，小明决定利用继电器的常闭触点对电路进行改进，请你帮助小明选择合适的三极管（NPN型或PNP型），采用共发射极接法，在图c虚线框内补全电路，要求保持电路原有的功能不变。
答案　（1）D　（2）C　（3）A　（4）C　（5）如图所示
3.小明发现文印室老师每次印完试卷后要把一堆试卷搬到试卷存放点，由于距离比较远且试卷较重，比较辛苦，他打算设计一个小车来运输这些试卷，如图a所示，电路如图b所示，工作过程是：当小车到达文印室装卷平台处时，干簧管RS1导通，干簧管RS2断开，小车上安装了压力传感器RL（随着压力变大，阻值变小），若检测到车上的载货量达到设定值时，控制电路将控制电机正向转动（电流由“＋”向“－”流），使小车驶向试卷存放处；当小车到达试卷存放处时，干簧管RS1断开，干簧管RS2导通，电机停止转动，小车停下等待卸货；当压力传感器RL检测到试卷被卸完后，控制电路将控制电机反向转动，使小车返回文印教室。请根据描述，完成下列任务：
（1）LED发光，说明小车在　　　　（在A.文印室；B试卷存放处；C.无法判断中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（2）请用逻辑门设计虚线框1位置的电路，实现题目功能，要求电路简单；
（3）小明在调试电路时，发现电路存在问题，当小车运到试卷存放处时，一拿试卷，小车就往文印教室方向行驶，为解决该问题，请用一个NPN型三极管和一个电阻完成虚线框2的电路设计；
（4）在改进后电路中，小明想只调大小车载货量的上限，则可以　　　　（在A.调大Rp4；B.调大Rp1；C.调大Rp2中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）。
答案　（1）C
（2）如图所示
（3）如图所示
（4）A
（3）一拿试卷，小车就返回，则说明IC1的V＋电位太低，因此利用电压比较器的输出（高电平，NPN工作）反馈到输入端，使V＋的电位升高，或者是将V－电位降低，因此可以选择当输出高电平后，将Rp4短路可以实现该功能，电路连线如下图所示。
（4）由电路可知，在文印室时，载货量达到上限时，IC1输出高电平时，Rp4短路，小车到试卷存放室，因此Rp4只控制上限，调大上限，RL阻值变小，要保证V－比较电位不变，则需要调大Rp4，A正确。
4.如图a所示是小明设计的电动车窗实验电路，当按下“升”按钮后，车窗开始上升，电机的电流从A流向B；当按下“降”按钮后，车窗开始下降，电机的电流从B流向A。其中BS1、BS2为手动按钮开关，手按下时，开关闭合；手松开时，开关断开。555的4脚有两个常闭的按钮开关，按下后可以使电机停止转动。请完成以下任务。
图a
（1）根据控制要求分析电路，按钮BS1、BS2的作用是　　　　（在A.BS1用作升窗控制，BS2用作降窗时控制；B.BS1用作降窗控制，BS2用作升窗时控制中选择一项，将序号填入“　　　　”处）；
（2）小明搭建电路后进行测试，发现只能升窗不能降窗，故障的原因可能是　　　　、　　　　（在A.二极管VD1接反；B.J1－1触点虚焊；C.继电器J2线圈引脚连焊；D.电机损坏；E.按钮BS2虚焊中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（3）在调试电路时，发现当车窗升到顶或降到底时电机M不能停止转动。为解决这个问题，小明重新设计了电路的输出部分，增加了K1、K2两个限位开关。当窗户升至顶部时，K1被按压而断开；当窗户降到底部时，K2被按压而断开。关于K1、K2两个限位开关安装的位置的说法中，正确的是　　　　（在A.K1安装在A点、K2安装在B点；B.K1安装在B点、K2安装在A点；C.K1安装在C点、K2安装在D点；D.K1安装在D点、K2安装在C点中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（4）小明准备搭建测试电路，在图b中请你帮他在虚线框中完成其中一个555芯片的连接。
图b
答案　（1）A　（2）C　E　（3）D
（4）如图所示
5.如图a所示是小明设计的电动车窗实验电路，当按下“升”按钮后，车窗开始上升，电机的电流从a流向b，当车窗升至顶部时，触碰安装在车窗顶部的微动开关，车窗停止上升；车窗下降到底部时，触碰安装在车窗底部的微动开关，车窗停止下降。其中BS1、BS2为手动按钮开关，手按下时，开关闭合，手松开时开关断开；已知微动开关S1、S2为常闭开关（即未触碰时保持闭合，碰触时断开），请完成以下任务。
图a
（1）根据控制要求分析电路，按钮BS1、BS2的作用是　　　　（在A.BS1用作升窗控制，BS2用作降窗时控制；B.BS1用作降窗控制，BS2用作升窗时控制中选择一项，将序号填入“　　　　”处）；
（2）小明准备搭建测试电路，在图b中请你帮他完成其中一个555时基芯片的连接；
图b
（3）小明搭建电路后进行测试，发现只能升窗不能降窗，故障的原因可能是　　　　（在A.二极管VD1接反，B.继电器J2额定电压过大，C.微动开关S2连焊，D.R4电阻连焊中选择一项，将序号填入“　　　　”处）；
（4）小明发现J1、J2两个继电器均有一组转换开关未使用，他想利用这两组开关代替所有三极管，并保持电路功能不变，请你帮小明设计该部分电路，并在图c虚框内画出。
图c
答案　（1）A　（2）如图所示
（3）D　（4）如图所示
或
6.如图a所示是小明设计的宠物喂养系统，饲料盆固定在传送带上。小明为其设计了如图b所示的实验电路。当宠物吃完饲料时，料位检测器出低电平，电机正转，饲料盆由检测点1移向检测点2，到达检测点2时（发光二极管V2的光被遮住）电机停止转动，储料箱向饲料盆加装饲料。加满时，料位检测器出高电平，电机反转，饲料盆移至检测点1时，电机停止转动，宠物即可继续进食。电机M的电流从“＋”流到“－”，电机正转，反之反转，请完成以下任务：
（1）饲料盆在加装饲料时，A点的电位是　　　　（在A.低电平；B.高电平中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（2）储料箱向饲料盆加装饲料，加满后，继电器　　　　（在A.吸合；B.释放；C.不确定中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（3）请使用合适的逻辑门，补全题图b虚线框1中的电路，要求电路简单；
（4）小明根据电路图b，对555芯片部分引脚进行了连接（如下图示），请你在虚线框2内完成其余引脚的连接。
答案　（1）A　（2）B　（3）如图所示
（4）如图所示
解析　（1）根据题中所给条件可知：饲料盆在加装饲料时，是停留在检测点2的，此时发光二极管V2的光被遮住。结合题图b，此时光敏电阻阻值大，分压大，从而导致A点低电平，故选择A。（2）根据题意，加满时，料位检测器出高电平，V3正偏导通，2、6脚获得高电平，3脚输出低电平；而此时需要电机反转，电机反转是电流是从“－”流到“＋”的，故此时J－1状态为闭合状态，继电器线圈没有电流流过，所以为释放状态，故选择B。（3）如图，设虚线框三个输入端依次为A、B、C，输出端为F。解法一：根据饲料盆所在位置以及饲料是否加满的情况，列出相关各种情况如下：
位置 饲料 A B C 2/6脚 3脚 M J－1 F
检测点1 未满 1 1 0 0 1 正转 闭合 0
检测点1 满 1 1 1 1 0 不转 断开 1
点1往点2 未满 1 0 0 0 1 正转 闭合 0
点1往点2 满 根据功能设计要求，该情况不存在
检测点2 未满 0 0 0 0 1 不转 断开 1
检测点2 满 0 0 1 1 0 反转 闭合 0
点2往点1 未满 根据功能设计要求，该情况不存在
点2往点1 满 1 0 1 1 0 反转 闭合 0
从而根据真值表，写出逻辑表达式，就可以补全电路如下左图：
（4）本题考查555引脚排布及继电器引脚连线。555引脚排布如上右图：
结合题图b，继电器使用常闭触点，连接对应引脚如下：
7.小明在观看了电影《我和我的祖国》后，用遥控器和无线接收模块设计了如图a所示的电路。按下遥控器上的“升”按钮后，开始升国旗，流过电机的电流从a到b，当国旗升到顶部时，触碰到安装在旗杆顶部的行程开关，停止升旗；降旗时，当国旗降到底部时，触碰到安装在旗杆底部的行程开关，停止降旗。请完成以下任务：
（1）根据控制要求分析电路，接收模块输出端口D2、D3的作用是　　　　（在A.D2用作升旗控制，D3用作降旗时控制；B.D2用作降旗控制，D3用作升旗时控制中选择合适选项，将序号填入“　　　　”处）；行程开关S1、S2的作用是　　　　（在A.S1用作升旗时停止控制，S2用作降旗时停止控制；B.S1用作降旗时停止控制，S2用作升旗时停止控制中选择一项，将序号填入“　　　　”处）；
（2）小明搭建电路后进行测试，发现只能降旗不能升旗，故障的原因可能是　　　　（在A.24 V电动机电源未接；B.二极管V4接反；C.控制升旗时停止的行程开关一直闭合中选择一项，将序号填入“　　　　”处）；
（3）小明发现升旗时，按下“降”按钮或者降旗时，按下“升”按钮，电机的工作电源都会短路。请你帮助小明在图b虚线框中补全所需要的继电器触点J1－3和J2－3，实现升旗时按下降旗按钮无效及降旗时按下升旗按钮也无效（标注上文字符号）；
（4）小明用555芯片来简化控制电路部分的设计，工作电路部分保持不变，请你在图c虚线框中完成555芯片的连接，实现电路功能。
答案　（1）B　A　（2）C
（3）如图所示　（4）如图所示
8.小明设计了如图a所示的大棚模型和图b所示的遮阳卷帘控制电路。其中Rt1、Rt2是正温度系数热敏电阻；上、下端限位开关S1、S2均为常开按钮开关（按下导通，松开断开），被横杆压下时开关导通。当大棚内温度达到26 ℃，且光照强度高于设定值时，J1吸合，电机正转放下遮阳卷帘；当温度降至20 ℃时，J2吸合，电机反转收起卷帘。初始时大棚内温度低，卷帘收起。请根据电路图及其描述完成以下小题：
（1）请在图b虚线框内补画1合适的门电路，以实现控制要求；
（2）小明装配完成模型及电路进行试验，发现遮阳卷帘在放下过程中，有时会出现中途停机，可能的原因是　　　　（在A.S1虚焊，出现时通时断；B.Rt2虚焊，出现时通时断；C.S2虚焊，出现时通时断；D.Rt1虚焊，出现时通时断；E.Rp3虚焊，出现时通时断；F.Rp2虚焊，出现时通时断中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；断开电源排除故障后，重新置于阳光下，关闭大棚门待内部温度升至足够高。此时　　　　（在A.按一下S1；B.按一下S2中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）即可继续放下卷帘；
（3）现希望大棚内温度达到29 ℃，且光照强度高于设定值时，遮阳卷帘才放下，以下调节措施合理的是　　　　（在A.调大Rp2阻值；B.调小Rp2阻值；C.调大Rp3阻值；D.调小Rp3阻值中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（4）工作一段时间后V4损坏，准备用手头有的PNP型三极管替代，保持电路原有功能不变。
请你帮小明完成图c虚线框2中的连线。
图c
答案　（1）如图所示
（2）E　A　（3）A　（4）虚线框2如图所示

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