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专题31　555集成电路及其应用二（非选择题）
【基础巩固篇】
1.如图a所示是小明设计的蔬菜大棚土壤湿度控制电路，当水箱水位在b以上时且土壤湿度低于下限湿度，继电器J1吸合，电机M1启动将水箱中的水往土壤浇灌，当湿度高于上限湿度时，继电器J1释放。水箱水位在b以下时，电机M1停止工作，继电器J2吸合，电机M2启动，将水池中的水抽入水箱中，水箱水位达到a时，继电器J2释放，电机M2停止工作。请根据要求完成下列各题。
（1）小明发现当水箱水位在b以上时，无论湿度高低，电机M1无法启动工作，下列故障原因中可能的是　　　　（A.二极管VD1虚焊；B.电阻R1阻值太大；C.三极管VT1击穿）；
（2）若要使土壤湿度上限不变，下限调低，合理的措施是　　　　（A.先调大Rp1，再调小Rp4；B.先调小Rp1，再调大Rp4；C.先调大Rp2，再调大Rp4）；
（3）请用一块四二输入与非门集成门电路设计虚线框1中的逻辑电路，实现电路功能；
（4）使用过程中比较器损坏了，小明准备用555芯片设计电路来实现控制功能。请在小明所设计的电路图b的虚线框2中将电路连线图补画完整。
图a
图b2.如图a所示是小明设计的自动开、关窗电路。其中RS为湿敏电阻，下雨或光线暗时电机M正转（电流从“＋”到“－”），窗户关闭；无雨且光线亮时，电机M反转（电流从“－”到“＋”），窗户打开。S1、S2为常闭开关，窗户完全关闭时S1断开、完全开启时S2断开；IC1为电压比较器，V＋＞V－时输出高电平，V＋＜V－时输出低电平。555芯片5脚的电位用Vct表示。请完成以下任务：
555功能表
2脚 6脚 4脚 3脚
＞Vct ＞Vct 高电平 低电平
＞Vct ＜Vct 高电平 保持
＜Vct 任意 高电平 高电平
任意 任意 低电平 低电平
（1）下雨时比较器输出　　　　（在A.高电平；B.低电平中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（2）适当调大Rp1阻值，下雨时的湿度设定值将会　　　　（在A.变大；B.不变；C.变小中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；适当调大Rp3阻值，光照度的设定值将会　　　　（在A.变大；B.不变；C.变小中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（3）请选用一个合适的逻辑门，补全虚线框1中电路；
（4）小明发现电机M无法正常工作，经检测，是三极管V2损坏，现准备用2个NPN型三极管和1个电阻来替代原来的三极管。请帮他完成图b虚线框2中的电路（三极管采用共发射极接法）。
3.如图a所示为一鸡蛋孵化箱温控电路，能将温度控制在37～39摄氏度之间。NE555芯片的内部电路如图b所示，请根据电路，回答下列问题。
（1）从功能分析，该电路输入端热敏电阻Rt为　　　　（从A.NTC，B.PTC，C.无法确定中选择合适的选项填入“　　　　”中）；
（2）若要温度上下限同时调高，则可以（多选）　　　　（从A.调大Rp1，B.调小Rp1，C.调大Rp2，D调小Rp2，E.调大Rp3，F.调小Rp3中选择所有合适的选项填入“　　　　”中）若要将温度上限调高，温度下限调低，则可以　　　　（从A.调大Rp1，B.调小Rp1，C.调大Rp2，D调小Rp2，E.调大Rp3，F.调小Rp3中选择所有合适的选项填入　　　　中）；
（3）为搭建测试电路，请完成虚线框中电路输出部分的连接。
4.如图a所示为某数据机房温度控制系统，现将温度控制在18 ℃～25 ℃，当温度超过上限时启动排风机M，当温度低于下限时，关闭排风机M。图b为555芯片的原理图，请根据图示完成以下任务：
（1）热敏电阻Rt1应选用类型为　　　　（在A.PTC；B.NTC；C.PTC、NTC均可中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（2）只调高上限温度，应将　　　　（在A.Rp1下移；B.Rp1上移；C.Rp2下移；D.Rp2上移中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（3）由于焊接不当，造成555芯片的3引脚断了，请用555芯片的7脚、1个PNP型三极管、1个整流二极管及1个合适大小的电阻完成图c虚线框1的连线，要求保持原来的功能不变；
（4）现在需要考虑室外环境，当室外温度较高或室外湿度较大时，由空调降温，否则由排风机降温。IR接收到高电平脉冲（由0变1）时，会向空调发送开机降温的红外遥控信号；IR接收到低电平脉冲（由1变0）时，会向空调发送关机的红外遥控信号，其他时候IR不发送信号。Rt2为室外正系数热敏电阻，Rs为室外负系数湿敏电阻，仅提供一块四2输入或非门芯片，请在图d虚线框2中完成原理图设计。
图c
图d
5.如图a所示为小明设计的某鸡蛋孵化室的空气湿度控制电路，M为加湿装置。Rt用于检测加湿用水的温度，当加湿用水的温度过高或者过低时不加湿，水温合适时，电路将孵化室内的空气湿度控制在50%～70%的范围内。电路中电压比较器IC1和IC2的功能：V＋>V－输出高电平，反之输出低电平。NE555的内部电路如图b所示，根据描述及电路图，完成下列各题。
（1）电路中的Rt应该选用　　　　（在A.正温度系数；B.负温度系数；C.无法确定中选择合适的选项填入“　　　　”处）；
（2）根据题目要求，将图a虚线框1中的电路连接完整；
（3）在电路调试过程中，若要将Rp3的阻值调试准确，满足题目要求，下列做法正确的是　　　　；
A.将湿敏电阻Rs放到50%的空气湿度环境中，将Rp3调到最大，将Rp4调到最小，使继电器释放，然后逐渐将Rp3调小直至继电器吸合
B.将湿敏电阻Rs放到50%的空气湿度环境中，将Rp3调到最大，将Rp4调到最大，使继电器释放，然后逐渐将Rp3调小直至继电器吸合
C.将湿敏电阻Rs放到70%的空气湿度环境中，将Rp3调到最小，将Rp4调到最大，使继电器吸合，然后逐渐调大Rp3，直至继电器释放
D.将湿敏电阻Rs放到70%的空气湿度环境中，将Rp3调到最小，将Rp4调到最小，使继电器吸合，然后逐渐调大Rp3，直至继电器释放
E.A、C两种方法都可以
（4）电路使用一段时间之后，电路中的555芯片损坏，现将电路进行重新设计如图c所示（逻辑门与门之前的电路与原电路相同），电路中Rs1用于检测下限湿度，Rs2用于检测上限湿度。请你帮助小明用不超过4个二输入与非门将图c虚线框2中的电路进行设计并连线，实现原电路的功能。
6.如图所示为小明设计的温度上下限控制演示电路，Rt为负温度系数热敏电阻。温度低于下限时启动加热，温度高于上限时关闭加热，V1、V2为指示灯3脚输出低电平的实际电压为0 V，输出高电平的实际电压为7.5 V。请根据电路图完成以下任务。
（1）根据电路原理分析，加热指示灯是　　　　（A.V1；B.V2）；
（2）要实现温度上下限控制，R1的阻值应该　　　　R2的阻值（A小于：B.等于；C.大于）；
（3）Rp触点上移，会造成　　　　（A.上下限均提高；B.上下限均降低；C.上限提高，下限降低；D.上限降低，下限提高）；
（4）小明在调试原电路时发现，电路上下限不能独立调节，因此改进了电路，请帮助小明完成虚线框中的电路连线，实现R2仅调整上限的功能，三极管为NPN型。
【能力提升篇】
1.小明家的中央空调需要人工遥控开关，于是他想设计一个智能开关电路，如图1所示，用热敏电阻Rt1、Rt2检测房间温度，当房间的温度高于设定的上限时，继电器J吸合，空调系统启动工作降温。房间温度达到下限空调系统不工作。图2所示555内部电路图。
（1）热敏电阻Rt1、Rt2是　　　　；
A.都是正温度系数 .都是负温度系数
C.Rt1是负温度系数 .Rt2是正温度系数
（2）要使上限不变，下限提高，正确做法是　　　　；
A.使Rp1触头向上滑动，Rp3向下滑动
B.使Rp1触头向下滑动，其他不变
C.使Rp2触头向上滑动，Rp3向下滑动
D.使Rp2触头向下滑动，其他不变
（3）运行中发现温度达到上限空调系统可以正常启动，但低于上限立刻停止运行，可能的原因是　　　　；
A.二极管V2断路 .R3阻值过大
C.Rp3阻值过小 .R5断路
（4）房间长时间开空调需要打开窗户通风换气，窗户打开时干簧管断开，现要求窗户打开后空调系统停止运行，现提供一个电阻和一个PNP型或NPN型三极管，请在图3虚线框1中使用合适的元件并完成连线，实现上述功能；
（5）小明发现房间没有人空调也自动启动，现要增加红外线检测电路，红外线传感器检测到有人时输出高电位。现要求房间有人且窗户关闭才空调能启动，请在图4虚线框2中使用不超过5个二输入或非门完成连线，实现以上功能。
图4
2.小郑参观温室种植的时候，发现合适的土壤湿度下，适宜的温度是最适合植物生长的。学习过通用技术《电子控制技术》的他设计了如图所示的土壤湿度控制电路。加湿装置M通电，加湿。当环境温度过高或者过低时，不加湿。当温度合适时，将土壤湿度控制在一定范围内。其中Rt是负温度系数的热敏电阻。请根据题目要求，完成以下任务：
（1）小郑设计的土壤湿度实验电路的控制手段属于　　　　（A.开环控制；B.闭环控制；C.人工控制；D.自动控制）；
（2）根据题目要求，电阻之间应该满足的关系是　　　　；
A.R8>R9；R10＋R9>R8
B.R8R8
C.R8>R9；R10＋R9（3）根据题目要求选择合适的比较器填入虚线框处；
（4）小郑和小杜探讨后发现，设计的电路没有办法实现温度控制，于是想要在原有的电路基础上，设计一个温度控制电路，实现温度合适时，将土壤湿度控制在一定范围内。温度不合适时，采用电热丝将温度控制在一定的范围后，再将土壤湿度控制在一定范围内。现有的材料有与非门、或非门、电阻、三极管（NPN或PNP），继电器，电热丝等。
3.如图a所示是小明设计的蔬菜大棚土壤湿度控制电路，其中Rt为热敏电阻，Rs为湿敏电阻。当环境温度合适时，利用水泵M将土壤湿度控制在一定范围内；当环境温度过高或者过低时，不加湿。请完成以下任务：
图a
（1）电路中的Rt应采用　　　　（A.正温度系数热敏电阻；B.负温度系数热敏电阻；C.正负温度系数热敏电阻均可）；
（2）为实现控制目的，请你选择一个合适的三极管在虚线框1内完成电路连线；
（3）若只调高下限湿度，调节措施合理的是　　　　（A.调小Rp2；B.调大Rp2；C.调小Rp3；D.调大Rp3）；
（4）调试电路时，无论土壤湿度如何变化，水泵M始终无法启动，以下不会造成该现象的是　　　　（A.Rt虚焊；B.Rs连焊；C.V3正负极接反；D.Rp3断路）；
（5）调试中发现7脚损坏，小明准备用二极管和电阻重新设计电路。请你用1个二极管和1个电阻在图b虚线框2内补全电路，要求保持电路原有的功能。
图b4.小通在学校举办的设计发明大赛中想设计一个火山喷发模型。小通发现火山模型需通过加热加压操作后才能完成火山喷发并可以维持一段时间，图a为加压部分简易控制电路，图b为加热部分简易控制电路。图c为555电路功能表，其中Vct表示5脚电位。
555功能表
2脚 6脚 3脚
>Vct >Vct 低电平
>Vct 图c
（1）加压部分通过按住加压按钮SB1，当加压电机M启动后给火山模型加压，加热部分通过按住加热按钮SB2给火山模型加热。能够让火山喷发并能够持续一段时间的正确启动方式是　　　　（在A.先按住加热按钮，再按住加压按钮；B.先按住加压按钮，再按住加热按钮；C.同时按住加热和加压按钮中选择合适的选项，将序号填写在“　　　　”处）；
（2）小通试验后发现火山喷发的持续时间不够，在火山喷发完毕后，经检测，若电容器C2已放电完毕，那么他要以通过　　　　途径来增加火山喷发的时间；若电容器C2还有较多的电量，那么他可以通过　　　　途径来增加火山喷发的时间；（在A.延长按压SB1时间或将C2更换成电容量更大的电容器；B.减小Rp1；C.将R3更换为阻值更大的电阻；D.增大Rp2；E.减小Rp2中选择合适的选项，将序号填写在“　　　　”处）；
（3）为了增强火山喷发的趣味性，小通想在火山启动后同时持续按住SB1、SB2按钮使火山持续喷发，请对图d中虚线内的电路连线实现此功能；
（4）为了使火山喷发的过程更加逼真，小通修改了部分电路并添加了火山喷发的震动功能，当按住加压按钮SB1且有喷射溶剂时，火山会震动；当松开加压按钮SB1，按住加热按钮SB2加热到高温，且有喷射溶剂时，火山会喷发，图e是修改后的电路图，Rt2为负温度系数热敏电阻，J3控制火山的喷发功能，J4控制火山的震动功能。请使用不超过5个二输入或非门在虚线框中完成电路的设计。
专题31　555集成电路及其应用二(非选择题)
基础巩固篇
1.(1)B　(2)A　　　(3)如图所示　　　　　　　　　(4)如图所示
　　　　　　
2.(1)B　(2)A　A(次序不可颠倒)　(3)如图所示　　　　　　(4)如图所示
　
3.(1)B　(2)AD　E　(3)如图所示
4.(1)A　(2)D
(3)如图所示
(4)如图所示
5.(1)C　(2)如图所示
(3)C
(4)如图所示
6.(1)A　(2)A　(3)A
(4)如图所示
能力提升篇
1.(1)A　(2)B　(3)D　(4)如图所示
(5)如图所示
2.(1)D　(2)A　(3)如图所示
(4)如图所示
3.(1)C　(2)如图所示　(3)D　(4)D　(5)如图所示
　　　　　　
4.(1)B　(2)A　D
(3)如图所示　　　　(4)如图所示
　

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