电子控制技术学生活动手册.docx

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电子控制技术学生活动手册

活动一基本电子元器件认识

顾翔立老师提供

一、本活动说明

本活动通过对基本电子元器件的直观认识，激发探究电子控制技术的学习兴趣。

二、教学建议

1.电子元器件种类繁多，可以根据实际条件，选择常用的具有代表性的元器件。

2.多用电表可选用指针式或数字式，建议加强多用电表的使用规范。

三、活动提示（参考答案）

1．C

2.略

3.用多用电表欧姆挡测试二极管时发现其正反向阻值都很小，说明该二极管出现短路性故障。

正反向阻值都很大，说明该二极管出项断路性故障。

活动二电子元件的焊接

顾翔立老师提供

一、本活动说明

本活动通过学生亲身经历焊接过程，掌握电子焊接的操作要领，学会正确使用电烙铁

二、教学建议

1.本活动可根据实际条件，选用成套的电子制作套件或废旧电路板，重点在于体会电烙铁的正确使用规范。

2．注意用电安全。

三、活动提示（参考答案）

1.B

2.A

3.B

4．略

活动三多功能控制电路的制作-传感器的应用

倪维楚老师提供

一、本活动说明

本活动内容是一种简单电路的学习制作，认识各种传感器及在现实生活中的作用，培养学生动手能力和制作兴趣。

二、教学建议

1.本电路是活动手册中的第一次具体作品组装实践活动，建议老师组织安排。

2.元件最好选用套件，可在淘宝上购买，其它相同电路可能印刷电路板不一样，但基本原理是一样的，老师可根据实际情况讲解，不建议零购散件自制电路板，难度大成功率低。

3.活动建议2课时以上，先学习原理后认识元件再组装调试，不可急于求成。

4．活动可在物理实验室或者通用实验室进行，每组1-2人比较适宜并注意安全。

5.传感器可选用光敏传感器或磁控管或湿度传感器等，温度传感器反应不太灵敏影响试验。

三、问题讨论（参考答案）

1．通过小磁铁靠近或离开干簧管的方法输入磁力信息；通过加热后的电烙头或电热吹风机等发热器件，按近或远离温度传感器的方法输入温度信息；注意：

温度信息感受需要一个过程反应慢一些，与光或磁信息不一样。

2.存在光敏传感器检测环境光线强弱，同时存在红外传感器检测人体红外信息。

3.发光二极管极性接反后，对本电路基本功能不产生影响，但继电器的工作状态无法指示，发光二极管一直不亮。

4.更换不同传感器或环境发生变化，都会影响电路正常工作点，需要调节RP，使V1V2重新建立合适的工作点。

5.

外型

名称

主要用途

干扰因素

气敏传感器

用于气体测量如：

酒精浓度测试仪

易受周围其它气体浓度影响

磁敏传感器

用于磁力信息检测如：

磁控开关、防盗报警等

受周围磁场及磁性物体干扰。

光敏传感器

检测光线强弱如：

光控开关、自动感应灯、计数设备等

受周围光线及粉尘的影响

热敏传感器

适用于低温探测如：

室内温度测量

受周边发热体的影响

湿度传感器

检测空气湿度如：

湿度测试仪、湿度计等

受感触面积及安装位置影响

活动四基本门电路的制作与功能测试

刘德岳老师提供

一、本活动说明

本活动要求通过基本门电路的制作与测试，测量和认识实际电路中的高电平与低电平，加深对各种基本门电路逻辑功能的理解。

二、教学建议

1、选择相应的套件制作本活动电路。

2、安要求的安装顺序进行元件的安装，出现问题及时纠正。

3、尽量采用安全的活动电源供电，以利于学生将活动制作成果带回去作进一步的研究。

4、活动约需1课时，时间有点紧张。

三、活动提示（参考答案）

1、与门电路的测试及逻辑功能的验证。

开关S1

开关S2

LED1

LED2

LED4

X1电平

X2电平

X8电平

输出状态

逻辑功能

下

下

灭

灭

灭

0V

0V

0.8V

0

有0出0

上

下

亮

灭

灭

5V

0V

0.8V

0

有0出0

下

上

灭

亮

灭

0V

5V

0.8V

0

有0出0

上

上

亮

亮

亮

5V

5V

4.7V

1

全1出1

2、或门电路的测试及逻辑功能的验证。

开关S1

开关S2

LED1

LED2

LED3

X1电平

X2电平

X7电平

输出状态

逻辑功能

下

下

灭

灭

灭

0V

0V

0V

0

全0出0

上

下

亮

灭

亮

5V

0V

4.3V

1

有1出1

下

上

灭

亮

亮

0V

5V

4.3V

1

有1出1

上

上

亮

亮

亮

5V

5V

4.3V

1

有1出1

3、非门电路的测试及逻辑功能的验证。

开关S1

LED1

LED5

X1电平

X10电平

输出状态

逻辑功能

下

灭

亮

0V

4.7V

1

入0出1

上

亮

灭

5V

0.1V

0

入1出0

4、与非门电路的测试及逻辑功能的验证。

开关S1

开关S2

LED1

LED2

LED5

X1电平

X2电平

X10电平

输出状态

逻辑功能

下

下

灭

灭

亮

0V

0V

4.7V

1

有0出1

上

下

亮

灭

亮

5V

0V

4.7V

1

有0出1

下

上

灭

亮

亮

0V

5V

4.7V

1

有0出1

上

上

亮

亮

灭

5V

5V

0.1V

0

全1出0

5、或非门电路的测试及逻辑功能的验证。

开关S1

开关S2

LED1

LED2

LED5

X1电平

X2电平

X10电平

输出状态

逻辑功能

下

下

灭

灭

亮

0V

0V

4.7V

1

全0出1

上

下

亮

灭

灭

0V

5V

0.1V

0

有1出0

下

上

灭

亮

灭

5V

0V

0.1V

0

有1出0

上

上

亮

亮

灭

5V

5V

0.1V

0

有1出0

四、问题讨论（参考答案）

1、可以。

将与非门的几个输入端连接在一起作为一个输入端，就可实现非门的功能。

2、

真值表

逻辑功能

输入A

输入B

输出

0

0

1

有1出0

全0出1

0

1

0

1

0

0

相当于1个或非门

1

1

0

3、在V4下方增加一个二极管1N4148，其正极与V4正极连接，负极作为新增的输入端。

4、截止、饱和

活动五密码锁电路的制作-基本门电路的应用

倪维楚老师提供

一、本活动说明

本活动要求掌握密码锁设置的原理，体会密码锁的工作奥秘，培养学生对电子技术浓厚兴趣。

二、教学建议

1.密锁电路组装稍有一点难度，牵涉到集成电路的安装，因此教师要对集成电路做一些介绍。

2.课时安排2-3课时比较合理，理论讲解和元件组装需要一课时多，调试一课时。

3.电路用到学生电源12V电压，注意用电安全。

4.电路中小按钮比较多，没有具体标数字，所以哪个按钮代表哪些数字，老师和学生心中要有数。

5.集成电路安装焊接特别注意，稍有不慎很容易损坏集成块，建议先安装一个配套的脚座，再把集成块插到座上。

三、调整与测试

1.V4不亮、不工作

2.V4不亮、工作

3.V4不亮、工作

4.V4亮、不工作

5.V4不亮、不工作

6.V4亮、不工作

四、问题讨论

1.稍短，说明：

依次按下二个电容器是灌充电，电压稍低；稍长，说明：

同时按下二个电容器直接充电，电压按近12V，所以维持放电时间长。

报警输出

报警输入

2.

开锁输出

开锁输入

3.三位密码锁电路如图所示

4.二位密码锁电路功能表

按键状态（按下为‘1’，不按‘0’）

A（C）

电位

B

电位

J状态

V4状态

说明

K9、K0

K1—K8

0

0

高

低

不工作

不亮

待机不报警

0

1

低

低

不工作

亮

不开锁报警

1

0

高

高

工作

不亮

开锁不报警

1

1

低

高

不工作

亮

不开锁报警

5.与非门电路功能真值表

A

B

F

0

0

1

0

1

1

1

0

1

1

1

0

非门电路一个输入端一个输出端，而二位与非门电路二个输入端一个输出端，只要二位输入并成一位输入即A=B，当A=B=0时F=1，A=B=1时F=0，完成非门逻辑功能，这样代替主要是便于电路统一集成化，简化电路。

6.电路存在的一些不足之处如下：

（1）密码位数有很大限制，不能超过4位。

因为电路中B端的电位主要靠电容数次灌充电获得，当只有一位密码时，充电后B点可获得10-12V的电位，二位密码时B点可获得5-6V电位，同理三位密码时B点电位为2.5-3V，四位时只有1.2-1.5V电位，在数字电路12V供电CD4011中2V以下很难被认定为高电平“1”。

（2）密码不能随意更改，设置比较单一。

（3）性能不稳定易受环境影响，电容器容量易受温度影响出现漏电等现象。

（4）报警单一，没有声音报警。

活动六-1RS触发器与触摸开关的制作

刘德岳老师提供

一、本活动说明

本活动要求通过试验，进一步明确基本RS触发器的功能。

二、教学建议

1、在验证时要做到手同时移动触摸和同时移去是相当困难的，或者说是不可能的，要认识到这一点。

2、本活动比较简单，估计需要0.5课时。

三、活动提示（参考答案）

验证结果

LED1原始状态

触摸后LED1状态

两手分别同时触摸和移去5次

触摸R端

触摸S端

同时触摸

同时移去

发光

灭

亮

不亮

灭

亮

结论

只要触摸S端，LED1就亮，

只要触摸R端，LED1就灭。

具有不同结果，因为用手触摸很难做到同时，应该是随机的。

四、问题讨论（参考答案）

1、D

2、LED与LED1将交替发光。

3、在环境光线不够强时，若光线又不稳定，使三极管处于临界状态，一会儿饱和一会儿截止，造成继电器触点一会儿吸合一会儿释放，产生啪啪啪的响声。

活动六-2二路抢答器制作-RS基本触发器的应用

倪维楚老师提供

一、本活动说明

本活动要求掌握基本RS触发器的组成及工作原理，通过最简单的二路抢器电路的学习及制作活动，使学生了解电路的逻辑功能，树立电路中存在‘瞬时’、‘竞争’等观念。

二、教学建议

1.本电路具有很强的趣味性，实际应用中，可将抢答按钮用引线引出便于操作。

2.建议用套件组装，自制难度较大，2人一组合作进行。

3.建议理论讲解时，Q1、Q2触发器要讲整体功能，不要分开作为与非门来分析，而门5门6是与非门功能。

4.5V电源可用学生电源，也可用四节电池供电，具体老师看情况掌握。

5.集成块用脚座连接，二个集成块型号注意区分，学生容易搞错。

6.活动建议1-2课时，注意安全。

三、调整与测试

（1）V1不亮、V2不亮

（2）V1亮、V2不亮，V1亮、V2不亮

（3）V1不确定，V2不确定

四、问题讨论

1．在数字电路中，为了便于集成化，一般把相同的门电路集中在一起制作生产，普通集成电路一般由2、3、4、6、8个等相同门电路集成一起。

本电路中有4个二位与非门，所以正好组成相应的集成电路，称为四二与非门集成电路，查相关资料可得有CT5404、74LS00、CD4011等符合要求；同理2个三位与非门可用74LS20、CD4012等二四与非门电路。

注意：

实际应用中三位输入端较少，一般用四位代替，多余一位接高电平‘1’，不同型号集成还要注意工作电压范围，引脚排列等。

2.RS基本触发器功能表

功能

0

0

不使用

不确定

0

1

1

0

置1

1

0

0

1

置0

1

1

保持

保持

记忆

3.三路抢答器电路

4.或非门电路组成的抢答器电路

5、画出抢答器电路控制方框图

抢答输入抢答输出

6、对照电路分析填写下列抢答器功能表：

（×为不确定状态）

按钮输入（K按下为‘1’，不按为‘0’）

灯输出（灯亮为‘1’，不亮为‘0’）

K0

K1

K2

V1

V2

0

0

0

0

0

0

0

1

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

×

×

1

×

×

0

0

7、通过学习你认为此电路需做哪些改进？

（1）抢答器输出简单，无数码或声音提示，电路增加数码和声音同时做为抢答结果输出。

（2）不便于扩展，最多做四路抢答，采用更多端集成电路，扩展到多路抢答功能。

活动七继电器的识读与检测

刘德岳老师提供

一、本活动说明

本活动要求对常见小型直流继电器的观察和测量，领会继电器的工作要求与工作特征，会用万用表判断继电器的好坏。

二、教学建议

1、选择普通常见的小型电磁继电器作为活动对象。

2、不同的继电器有不同的标称内容，要求以外的其它内容不需要识读。

3、本活动约需0.5课时

三、活动提示（参考答案）

（1）认读额定值（本参考值以活动手册图7-3所示的继电器为依据）

线圈额定值

触点负荷1

触点负荷2

电压类型

额定值

电压类型

最大电压

最大电流

电压类型

最大电压

最大电流

直流

5V

交流

250V

10A

直流

30V

10A

（2）略。

（不同的继电器有不同的线圈电阻值）

（3）略。

（视具体的继电器而定）

（4）会断开接通相反

四、问题讨论（参考答案）

1、直流24V交流250V和直流30V10A

2、低电压控制高电压，小电流控制大电流

3、线圈额定电压

4、接通电源时出现继电器触点吸合的嘀嗒声音，切断电源时出现继电器触点释放的嘀嗒声。

5、根据电器启动时有没有继电器触点吸合的嘀嗒声来判断。

活动八模拟自动干手器的制作

刘德岳老师提供

一、本活动说明

本活动要求通过调整试验，懂得电子控制系统中，控制器基准值调整设定的重要性，进一步理解开环电子控制系统的工作过程与特征，进一步认识干扰因素。

二、教学建议

1、采用相应的套件进行安装，进一步落实电子元件的安装技巧。

2、领会控制器基准值的调整对控制系统正常工作的影响。

3、感知干扰因素对控制系统工作过程的影响。

4、制作完成后，让学生带回家进行反复研究，摸清开环电子控制系统的工作特点。

5、活动建议1课时，

三、活动提示（参考答案）

无

四、问题讨论（参考答案）

1、三极管VIC1

IC2的二个作用，一是信号触发转换与放大作用；二是触发器短时触发时的延时作用。

2、增加继电器。

用三极管控制继电器，再由继电器控制220V电机相关电路可参考活动三。

3、逆时针

4、①二极管V3装反，②三极管V内部断开。

5、周围环境的强光线

活动九声音响度指示器的制作

刘德岳老师提供

一、本活动说明

本活动要求通过安装与设计，认识一样的控制器相同的输入信号，不同的基准值产生不同的输出结果。

二、教学建议

1、采用相应的套件进行安装，要求做到熟练安装。

2、领会调整的内容及与控制系统输出结果的关系。

3、知道设计时所增加的电路功能以及它们的差异。

4、本活动需要1课时。

三、活动提示（参考答案）

无

四、问题讨论（参考答案）

1、执行器是IC2、IC3，控制器也是IC2、IC3，这样是可以的。

因为ICLM358是运算放大器，运算放大器构成比较器，具有判断功能，起到控制器的作用，同时运算放大器能直接驱动小功率的LED灯，起到执行器的作用。

2、IC1不属于本电路控制器的组成部分，是属于输入信号处理电路，将声音传感器获得的电信号进行放大整形，处理成能反应声音强弱的电信号。

3、顺时针

五、控制系统设计

1、请参考活动八和活动三。

2、基准电压提供电路已经在原电路图中设计好了，只要再复制3个IC3就可以扩展为10个LED的了。

3、略

活动十空气湿度自动控制电路的制作与

调试

顾翔立老师提供

一、本活动说明

本活动把电子控制系统的输入、控制（处理）和输出部分完整组合起来，通过安装、连接和调试，加深对电子控制系统的理解。

二、教学建议

1.本活动既要组装传感器模块，又要组装继电器控制模块，建议采用分小组合作的形式进行活动。

2.调试过程中，湿度传感器需要一定的感受时间，可通过改变其所在的雾化区域的位置配合调试。

三、活动提示（参考答案）

1.C

2.B

3.A

4.A

5.该控制方式为闭环控制。

6.略