資源簡介

素養呈現·明要求
核心素養 表現要點 水平等級 考試題型 分值
圖樣表達 能識讀并繪制電子技術領域常見的技術圖樣，如電子電路圖等 3 選擇題、非選擇題(第15題中的1～2問) 2～4
物化能力 能根據設計要求選擇合適的元器件搭接電子電路，并進行技術試驗(仿真試驗) 2
考點一　輸入部分電路設計
【知識梳理】
輸入部分電路(信號采集電路)一般由電阻器和傳感器串聯組成；輸入部分電路設計一般分為以下三種：
1.一條信號采集電路(圖a所示)
2.兩條信號采集電路(圖b所示)
【典例突破】
【典例1】 小明針對《技術與設計2》中的伸縮晾衣架(圖a)設計了實驗電路(圖b)，要求當傳感器檢測到光線較弱或下雨時，V3發光，表示將晾衣架移入陽臺；當傳感器檢測到光線較強且不下雨時，V4發光，表示將晾衣架移出陽臺。請完成以下任務：
(1)小明設計的實驗電路的控制方式屬于________(A.開環電子控制；B.閉環電子控制)；
(2)用光敏電阻Rg檢測光照強度，用濕敏電阻RS檢測潮濕程度(濕度增大阻值減小)，要實現上述控制功能，圖(b)虛線框處正確的輸入回路是________。
答案　(1)A　(2)C
解析　(1)本題考查開環和閉環控制的區分，該控制系統輸入量是檢測到的光照和濕度信號，輸出量是晾衣架的伸縮，不存在反饋，控制系統中有三極管、二極管等電子元器件，是以電子技術為核心的電子控制系統，故屬于開環電子控制。(2)本題考查輸入部分電路的設計，常見的輸入部分電路是傳感器和可變電阻串聯。根據電路，V4發光時，或非門輸出1，則A＝1，B＝1，此時光線較強且不下雨。光線強，光敏電阻阻值小，為使與Rg相連的B＝1，應串聯在上方。不下雨，濕度小，濕敏電阻阻值大，為使與RS相連的A＝1，則RS應串在下方。故答案選C。
【變式1】 在電子控制技術實踐課上，小明準備設計一個遮光、通風控制系統，選擇光敏電阻和正溫度系數的熱敏電阻作為傳感器。小明提出的控
制要求和設計的控制電路如圖所示，其中X點輸入光照強度信號，Y點輸入溫度信號。請你根據控制要求，在虛線框內將傳感器和電阻正確地連接到電路中。
控制要求
輸入 輸出
光照 溫度 遮光繼電器 通風繼電器
弱 ≤26 ℃ 釋放 釋放
強 ≤26 ℃ 釋放 釋放
弱 >26 ℃ 釋放 吸合
強 >26 ℃ 吸合 吸合
答案　
考點二　控制部分電路設計
【知識梳理】
控制部分電路設計一般考查方向：
(1)考查三極管類型的選擇(NPN或PNP)。
(2)集成芯片JN6201、NE555、CF741的引腳分布必須牢固掌握。
(3)考查集成電路和觸發器(與非門觸發器、或非門觸發器)。
①電路設計中數字集成電路連線方法：
a.先接好集成電路的電源正極和地，Vcc(或VDD)腳接電源正極，GND(或Vss)腳接地；
b.根據要求選取集成電路中某個或幾個門電路連線。
②門電路連線時注意：
a.分清輸入與輸出腳(只1腳)；
b.第1個門電路輸入端接控制電路有傳感器的輸入部分；
c.中間前1個門電路輸出端與下1個門電路輸入端相連；
d.最后1個門電路輸出端與控制電路的輸出部分相連。
【典例2】 (2020·1月浙江選考)小明為雞蛋孵化室(正常工作溫度為37 ℃～39 ℃)設計了如圖所示的溫度監測指示電路，用V4、V5、V6的發光狀態指示孵化室的溫度狀況。其中Rt為負溫度系數熱敏電阻；A1、A2為電壓比較器，當V＋＞V－時輸出高電平，當V＋＜V－時輸出低電平。雞蛋孵化室溫度介于37 ℃和39 ℃之間時，V5發光，V4和V6不發光，如圖虛線框位置應選用的邏輯門是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.與非門 B.或非門
C.與門 D.或門
答案　B
解析　溫度介于37 ℃和39 ℃之間時，V4和V6不發光，則A1、A2的輸出為低電平，V5發光，虛線框的輸出為高電平，即：全0出1，有1出0，需要一個或非門，選擇B。Rt為負溫度系數熱敏電阻，當溫度很低時，A1輸出低電平，A2輸出高電平，V3導通，V6亮，V6為低溫指示燈；溫度很高時，V4亮，V4為高溫指示燈。
【變式2】 如圖所示是小明設計的報警電路，只有在光線強且溫度高時蜂鳴器才不報警。Rt是負溫度系數的熱敏電阻，Rg是光敏電阻。虛線框內的電路設計正確的是(　　)
答案　A
解析　由題意，在光線強即a＝0且溫度高時b＝1，蜂鳴器才不報警，c＝1即虛線框內應為c＝ab。A.c＝ab；B.c＝a＋b；C.c＝；D.c＝；故本題答案為A。
【典例3】 (2022·1月浙江選考)
如圖所示的邏輯電路，為了實現S＝1時F＝A，S＝0時F＝B，圖中虛線框處應當選用(　　)
A.2個與門 B.1個或門
C.1個非門 D.2個或門
答案　C
解析　本題考查簡單的組合邏輯電路的分析、制作和測試。由題意可列如下真值表：
A B S F
1 × 1 1
0 × 1 0
× 1 0 1
× 0 0 0
由真值表可得：F＝AS＋B，設計如下圖所示，故選C。
【變式3】 如圖所示邏輯電路，為了實現S＝0時，F＝A，圖中虛線框處可選用1個(　　)
A.或門 B.或非門
C.與門 D.與非門
答案　B
解析　S＝0，非門后出1，鎖定了下面的或門出1，后面的與非門由另一個輸入端決定；F與A間已有一個非關系，必須再加一個非關系，才可能F＝A；有S＝0不能鎖定虛線框內的門，所以可知它應該是選或非門，B正確。
【典例4】 (2020·1月浙江選考節選)小明去大田港旁邊的東方湖游玩，看到當大田港水位明顯高于東方湖水位時，管理人員就將進水閘門打開，讓大田港的清水注入東方湖；當東方湖的水位上漲到與大田港水位相同或大田港的水變渾時，就關閉閘門。回來后小明設計了如圖所示的進水閘門控制實驗電路，用發光二極管V1和光敏電阻Rg來檢測水的清澈程度，用水位差檢測傳感器的觸點d1與d2、d3的接觸狀態，反映大田港水位與東方湖水位的變化狀態。普通二極管和三極管均為硅管。IC為電壓比較器，V＋>V－時輸出高電平，V＋(1)當水清澈時，水位差檢測傳感器觸點d1與d2接觸，V6發光；觸點d1與d3接觸，V7發光；觸點d1與d2、d3均不接觸，V6、V7保持原來的發光狀態。當水變渾時，無論d1處于什么位置，都是V7發光。請你用不超過四個2輸入或非門設計虛線框位置的電路，實現上述功能。
答案　如圖所示
【變式4】 如圖所示是小明設計的花房遮陽棚光控電路。接通電源，閉合開關S1，當外界環境光線強度介于上下限之間時，打開遮陽棚(通過電機的電流從“＋”到“－”)；當外界環境光線強度高于上限或低于下限時，關閉遮陽棚(通過電機的電流從“－”到“＋”)。比較器功能：V＋>V－時輸出高電平，V＋為實現電路功能，現有二極管、電阻等元器件若干，請你在虛線框1內補全電路。
答案　如圖所示
考點三　輸出部分電路設計
【知識梳理】
輸出部分電路的設計一般有發光二極管的連線和三極管的連線，如下：
1.發光二極管指示電路的連線方法
(1)作為指示燈的發光二極管接入電路時要串聯一個保護電阻。
(2)若一個發光二極管作為警示燈，其正極接有高電平或低電平輸出的控制電路端，一般不接電源(電源指示燈除外)，與電阻串聯的負極接地(如圖a所示)。
(3)若兩種發光二極管指示電路變化情況，其正極接繼電器轉換觸點的常開、常閉觸點(轉換觸點的另一端接電源)，與電阻串聯的負極接電源負極(或接地)(如圖b所示)。
2.三極管電路的連線方法
三極管電路的連線非常復雜，常常涉及三極管、繼電器和工作的電器等。
(1)三極管的選擇是根據觸發信號的情況而定，高電平信號觸發則選擇NPN型三極管，低電平信號觸發則選擇PNP型三極管。
(2)繼電器線圈應接在三極管的集電極上，線圈應反向并聯一個二極管。
(3)繼電器觸點(常開觸點、常閉觸點)的選擇根據功能需要而定：若通過繼電器吸合來控制電路工作，應選擇常開觸點；若通過繼電器吸合來控制電路停止工作，應選擇常閉觸點。
【典例突破】
【典例5】 如圖所示是小明設計的大棚內部溫度控制電路，當溫度高于上限值時，通風扇M工作；當溫度低于下限值時，通風扇M不工作。其中LM35是一款溫度傳感器，作用是直接將攝氏溫度轉換成數值等比的電壓信號供后面電路使用。請完成以下任務：
(1)小明在活動室搭建電路時發現沒有或非門芯片并且只有一個比較器能正常使用，準備用二極管、NPN型三極管重新設計電路，實現同樣的功能。小明畫出了部分電路，請你在虛線框內用1個電阻和1個二極管補全電路；
(2)由于大棚面積過大，通風扇效率過低，在實際操作時，小明決定溫度高于上限時通過電機正轉(電流由“＋”到“－”)將大棚薄膜翻起來，以便通風，溫度低于下限時通過電機反轉(電流由“－”到“＋”)將薄膜放下，請你在虛線框內畫出三極管驅動繼電器工作的電路，要求三極管采用共發射極接法，標注J1、J2。
答案　(1)方案1(二極管和電阻位置可互換)
如圖所示
方案2(二極管和電阻位置可互換)
如圖所示
(2)IC1輸出連限流電阻，接NPN三極管，共發射極接J1，反接并聯二極管，IC2輸出連限流電阻，接NPN三極管，共發射極接J2，反接并聯二極管。
【變式5】 如圖所示是小明設計的通用技術實驗室風扇降溫控制電路，溫度高時，風扇啟動降溫，直至降到合適溫度。比較器的功能：當V＋>V－時輸出高電平，當V＋小明調試電路時，發現V1損壞，請幫助小明利用繼電器J－2觸點代替V1，實現原電路功能(三極管采用共發射極接法)，在虛線框1處將電路圖補畫完整。
答案　如圖所示
1.如圖所示是溫度控制指示電路，利用發光二極管V1發光指示電熱絲加熱狀態，Rt為負系數熱敏電阻，圖中虛線框中缺少部分電路，下列選項中接入圖中虛線框能實現溫度區間控制指示的是(　　)
答案　C
解析　由于Rt是負系數熱敏電阻，當溫度超過調定上限時，Rt阻值很小，此時需要停止加熱，即V1不發光，因此b為低電平，c為低電平，而此時a的電位很小。當低于設定下限時，Rt阻值很大，需要加熱，即V1發光，可知b、c均為高電平，而此時a的電位很大。當溫度在設定范圍時，V1保持，此時b是高電平，c是低電平，a的電位大小合適。分析選項可知，只有C選項能滿足a和b、c之間的邏輯要求。
2.如圖為室內光線指示電路，其中Rg1檢測光線的上限，Rg2檢測光線的下限。光線亮度高于上限時V1亮；光線亮度低于下限時V2亮，光線亮度在上下限之間時保持。要實現上述功能，虛線框中應連接的電路是(　　)
答案　A
解析　從該電路分析可得如下表的真值表。當A、B從(0，0)變到(1，0)，F始終為0，選項C、D不符合，當A、B從(1，1)變到(1，0)，F始終為1，選項B不符合。只有選項A符合，所以此題的答案應選A。
A B F
光線亮度高于上限 0 0 0
亮度處于上下限之間 1 0 保持
光線亮度低于下限 1 1 1
0 1 ×
3.小明設計了如圖所示的電路，要實現如下功能：溫度低且濕度高、溫度高且濕度低這兩種情況下會報警，其他情況不報警。其中Rt是正溫度系數熱敏電阻，RS是負特性濕敏電阻。為了實現上述功能，虛線框中的電路設計方案合理的是(　　)
A.①② B.②③
C.②④ D.③④
答案　B
4.小王發現蔬菜大棚在光線弱且濕度高、光線強且濕度低這兩種情況下會不利于蔬菜生長，因此設計了如圖所示的報警電路，其中Rg為光敏電阻，Rg為負特性濕敏電阻，為了實現上述功能，圖中虛線框處應選用的邏輯門是(　　)
答案　B
解析　由題意可知應采用與非門。
5.如圖所示邏輯電路，為了實現S＝0時F＝A，S＝1時F＝B，圖中虛線框處應當選用(　　)
A.1個與門 B.1個或門
C.1個與非門 D.1個或非門
答案　A
解析　根據邏輯電路圖可得圖中C點的輸出A＋S，D點的輸出是B＋S非，當S＝0時，C＝A，D＝1；當S＝1時，C＝1，D＝B；要實現S＝0時F＝A，S＝1時F＝B的邏輯，虛線框中應該是與門才能符合題目要求，所以答案選A。
6.小明根據所學電控知識，設計了如圖所示(圖1)的恒溫控制電路。當溫度低于下限溫度時，加熱器開始加熱，當溫度高于上限溫度時，繼電器斷開停止加熱。比較器的功能：當V＋>V－時輸出高電平，當V＋(1)為實現電路功能，熱敏電阻應選用________(在A.正溫度系數熱敏電阻；B.負溫度系數熱敏電阻中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(2)為實現電路功能，請選擇合適的三極管并在圖1虛線框1內完成電路的連接；
(3)為增加一個加熱發光指示電路，請選擇合適的電子元器件并在圖1虛線框2內完成電路的連接；
(4)小明在進行實物連接的時候發現手頭只有一個三極管，于是利用同一塊芯片上的兩個比較器重新設計了以下電路。請你幫助小明完成圖2虛線框3中的電路連線，實現上述功能。
答案　(1)A　(2)(3)如圖所示
(4)如圖所示
【基礎鞏固篇】
1.如圖所示是小明設計的自動關窗模擬電路，下雨或傍晚時V2發光(模擬電機轉動)，表示窗扇移動。窗戶完全關閉時，干簧管閉合。IC1是電壓比較器，V＋>V－時輸出高電平，反之，輸出低電平；IC2是雨水檢測模塊，檢測到下雨時輸出高電平，反之，輸出低電平。下列選項中能實現虛線框中邏輯關系的是(　　)
答案　D
解析　V2發光，模擬電機轉動時，F出低電平。傍晚時，A出低電平；檢測到下雨，B出高電平。選項A.F＝＋B，不符合。選項B.F＝A＋，不符合。選項C.F＝×B，不符合。選項D.F＝A×，符合，因此選D。
2.如圖所示的電路中，要求在光強或者低濕，發光二極管發光。請你在虛線框中利用一塊芯片實現上述功能。下列電路連線正確的是(　　)
答案　B
解析　按題意，要滿足A＝1或B＝0時，F＝0，邏輯表達式為F＝·B，再化成與非或者或非的表達形式，。從邏輯關系式上看，BC都對，但是這里電路的電源電壓是9 V，B是CMOS電路，C是TTL，TTL的電源電壓是5 V，CMOS是3～18 V。所以只能是B。這個考的點很偏，而且因為平時做題遇到的少，因為思維定式很容易忽略。
3.如圖所示的表決電路，評委通過輸入高電平，否則輸入低電平。兩評委都通過時，V1亮，V2不亮；兩評委都不通過時，V1不亮，V2不亮；兩評委意見不一致時，V1不亮，V2亮。V2亮，則需提交評委會仲裁。圖中虛線框內選用的單個邏輯門是(　　)
A.與門 B.或門
C.與非門 D.或非門
答案　C
4.如圖所示是小明搭建的報警實驗電路，天亮且溫度高V2發光報警，其余情況不報警，其中Rt為正溫度系數熱敏電阻。題圖虛線框位置需要設計部分電路，下列方案中不正確的是(　　)
答案　D
5.小明設計制作了如圖所示的亮燈開關電路，S1和S2均為按鈕開關，按下時閉合，松開后斷開。S1負責開燈，S2負責關燈，如不慎誤觸(同時按下S1和S2)，燈亮。虛線框中電路用其它電路替代，可行的方案是(　　)
答案　B
解析　本題屬創新好題，按邏輯門知識分析，原題S1按下F出高燈亮，S2按下時F出低燈滅，邏輯相同即可。
6.如圖所示邏輯電路，為了實現當A＝1時，E＝0，F＝，當A＝0時，E＝B，F＝0，圖中虛線框處應當選用(　　)
A.1個非門、1個與門 B.1個非門、1個或門
C.2個或非門 D.2個或門
答案　C
7.如圖所示邏輯電路，為了實現S＝0時F＝A，S＝1時F＝B，圖中虛線框處應當選用(　　)
A.2個或門 B.2個或非門
C.2個與門 D.1個或門
答案　B
8.如圖所示是某一邏輯電路及其真值表，則圖中虛線框所缺的電路可能是(　　)
A B F
0 0 1
0 1 0
1 0 1
1 1 1
答案　A
9.如圖所示是小明設計的門窗防盜報警器的電路。夜晚一旦門或窗被開啟時(此時干簧管斷開)，蜂鳴器報警。下列選項中能實現上述邏輯關系的是(　　)
答案　D
10.某校文藝節海選節目中，有A、B、C三個裁判，要求至少2位裁判通過，輸出F才出高，選手能晉級下一輪。用高電平表示通過，低電平表示不通過，為實現上述邏輯關系，圖中虛線框處應當選用(　　)
A.或非門 B.或門
C.與門 D.與非門
答案　B
11.如圖所示的水位控制電路，RS1位于最低水位處，RS2位于最高水位處，M為抽水泵，M工作時為容器補水。為了實現將水位控制在上下限之間，虛線框中合適的為(　　)
答案　A
12.如圖a所示的邏輯電路，其功能表如圖b所示。為了實現其功能，圖中虛線框處可選用(　　)
A B F1 F2 F3
0 0 0 1 0
0 1 0 0 1
1 0 1 0 0
1 1 0 1 0
圖b
A.2個非門 B.2個或門
C.2個與門 D.1個或非門
答案　A
13.如圖所示是小明設計的“兩地控一燈”電路，A、B分別為樓上和樓下的開關，在兩個地方通過兩只開關中任意一個開關都可以控制樓梯燈的開或者關。當前狀態下，燈不亮；無論在哪一端，撥動一下開關，燈點亮；再撥動一下開關，燈熄滅。要實現以上功能，虛線框中的組合邏輯電路正確的是(　　)
答案　D
解析　本題可用代入法。當前狀態(A、B都為0)燈不亮(C為1)，代入四選項后排除B、C選項。當A或B由0變1時，A選項的C輸出不變，A錯；D選項的C輸出變0，D對。
【能力提升篇】
1.由于學校實行各年級分時段就餐，小明發現最后一批就餐同學的飯菜是涼的。于是他設計了如圖a所示的保溫桶，針對保溫桶的溫度控制系統，溫度控制在60 ℃～70 ℃之間。小明設計了如圖b所示的溫度控制電路。請完成以下任務。
(1)當溫度升高時，熱敏電阻Rt的阻值________(在A.增大；B.不變；C.減小中選擇合適的選項，將序號填寫在“________”處)；
(2)小明搭接好電路測試時發現，Rp只能調節上限值和下限值中的一個，另一個值無法確定。于是他又設計了如圖c所示的溫度控制部分電路。其中Rp1調下限，Rp2調上限，IC1和IC2是電壓比較器，當輸入電位V＋>V－時，輸出高電平；當輸入電位V＋(3)小明搭接好電路，進行上限和下限的調試，正確的是________(在A.一定要先調下限再調上限；B.一定要先調上限再調下限；C.可以先調下限，也可以先調上限中選擇合適的選項，將序號填寫在“________”處)；
(4)小明設計的控制電路中忘記設計加熱時的指示燈。請你在圖d中虛線框內選擇合適的端子連接，利用A、B、C、D四個接線端子選兩個實現加熱時指示燈V3亮。
(5)小明還想在控制電路中設計一個溫度在60 ℃～70 ℃之間時的指示燈。請你在圖e中虛線框內選擇合適的端子連接，利用A、B、C、D四個接線端子和一個二輸入或非門，任選接線端子實現溫度在60 ℃～70 ℃之間時指示燈V4亮。
答案　(1)C　(2)如圖所示
(3)C
(4)兩種方案
(5)四種方案
2.小明設計了如圖a所示的溫度報警部分電路。當溫度在設定范圍(20 ℃～30 ℃)內時，綠燈(LED2)亮，否則紅燈(LED1)亮。其中Rt是負溫度系數熱敏電阻，Rp1、Rp2分別設定下限與上限溫度。C1、C2是電壓比較器，V＋>V－時，輸出高電平，V＋(1)為實現電路功能，圖a虛線框中電路分析正確的是________(在A.可選用1個或非門；B.可選用2個或非門；C.可選用1個與非門；D.可選用1個或門中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(2)小明對圖a的電路進行了改進，設計了如圖b所示的溫度控制電路。室內有人時：溫度低于下限，加熱器H啟動，關窗；溫度高于上限，加熱器H不啟動，開窗；溫度介于上下限之間，加熱器H不啟動，關窗。室內無人時：加熱器H不啟動，關窗。圖b中IC為微波雷達探測模塊，當探測到有人時，IC輸出高電平，否則輸出低電平。流經電機M的電流方向從左向右時，電機正轉，開窗；反之，電機反轉，關窗。為實現上述功能，請你用不超過四個2輸入與非門設計圖b虛線框中的電路；
(3)在調試圖b所示電路時，
發現當窗戶完全打開(或關閉)時電機M不能停止轉動。為解決這個問題，小明重新設計了電路的輸出部分，增加了K1、K2兩個限位開關。當窗戶完全打開后，K1被按壓而斷開；當窗戶完全關閉后，K2被按壓而斷開。關于K1、K2兩個限位開關安裝的位置的說法中，正確的是________(在A.K1安裝在A點、K2安裝在B點；B.K1安裝在B點、K2安裝在A點；C.K1安裝在C點、K2安裝在D點；D.K1安裝在D點、K2安裝在C點中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(4)電路搭接完成后進行調試，小明發現有人且溫度高于上限值時，窗戶不能正常打開，下列故障原因中不可能的是________(在A.R2連焊；B.Rt連焊；C.二極管V3接反；D.R5阻值過大中選擇合適的選項，將序號填寫在“________”處)。
答案　(1)A　(2)如圖所示　(3)D　(4)B
解析　(1)根據要求列出真值表。
A B F(紅亮0，綠亮1)
低于下限 0 1 0
介于上下限之間 0 0 1
高于上限 1 0 0
(2)根據要求列出真值表
A B C(有人1，無人0) E(1開窗，0關窗) F(1加熱，0不加熱)
低于下限 0 1 1 0 1
介于上下限之間 0 0 1 0 0
高于上限 1 0 1 1 0
任意 任意 0 0 0
觀察E列，只有A和C同為1時，E出1，故E＝。觀察F列，只有B和C同為1時，F出1，故F＝。(3)J1閉合，電流由左向右，故J1負責開窗，J2負責關窗。如果開關放在AB點，則斷開后，開窗關窗回路都斷開，電機無法再次啟動，因此限位開關要放在C、D點。K1為開窗后斷開開關，要放在D點(J1開窗回路上)，K2為關窗后斷開開關，要放在C點(J2關窗回路)，選項D正確。(4)R2連焊，相當于比較器比較電壓為高電平，則A＝0，B＝1為低于下限狀態，窗戶關閉，故是可能的；Rt連焊，相當于溫度高的狀態，窗戶應打開，故不可能；二極管V3接反，相當于J1被斷路，不會開窗，故是可能的；R5阻值過大，V1截止，相當于J1斷開，不會開窗，故是可能，選項B錯誤。
3.小明設計制作了一個雞蛋孵化箱，如圖1為孵化箱控制電路。當孵化室內溫度低于37度時，電磁繼電器吸合，閉合電加熱器電路，電加熱器對孵化室加溫。當孵化室溫度達到39度時，電磁繼電器釋放，斷開電加熱器電路，電加熱器停止加溫。圖中Rt為負溫度系數的熱敏電阻，Rp2用于調節下限溫度，Rp3用于調節上限溫度，S1、S2為聯動的行程開關，當孵化室門打開時，S1閉合S2斷開，當孵化室門關閉時，S1斷開S2閉合，如果孵化室門長時間未關閉，無論溫度高低，電加熱器都不加熱。電壓比較器當V＋大于V－時輸出高電平；當V－大于V＋時輸出低電平；IC555芯片功能表如圖2。請回答以下問題：
輸入 輸出
6腳 2腳 4腳 3腳
× × 0 0
＞Vcc ＞Vcc 1 0
任意 ＜Vcc 1 1
＜Vcc ＞Vcc 1 不變
圖2
(1)孵化室門打開時V1基極電位將________(從A.升高；B.降低中選擇合適的選項，將序號填入“________”內)；
(2)圖中蜂鳴器的作用是________(從A.孵化室溫度異常提醒；B.孵化室門長時間未關閉提醒；C.孵化完成提醒中選擇合適的選項，將序號填入“________”內)；V4的作用是________(從A.孵化室照明；B.電源指示；C.加熱器加熱指示；D.無指示作用中選擇合適的選項，將序號填入“________”內)；
(3)請用3個2輸入與非門將圖中虛線框內電路補充完整；
(4)小明對設計好的電路進行調試，發現孵化室內溫度低于37度，而加熱器沒有加熱，以下措施不可能有效的是________(從A.調大Rp2阻值；B.減小R6；C.增大R8中選擇合適的選項填“________”內)。
答案　(1)A　(2)B　C(次序不可顛倒)
(3)如圖所示　(4)C
解析　(1)當孵化室門打開時，S1閉合S2斷開，當孵化室門關閉時，S1斷開S2閉合，我們只要看左邊部分，S1斷開，S2閉合電容放電，S1閉合S2斷開電容充電，孵化室門打開時，S1閉合，電容充電，V1的基極電位慢慢上升。(2)V1導通，26為高，3為低，蜂鳴器報警。所以是門打開時報警。觸發器輸出端，V2導通時，V4也是亮的，所以是工作指示燈。(3)圖中Rt為負溫度系數的熱敏電阻，Rp2用于調節下限溫度，Rp3用于調節上限溫度，當孵化室門打開時，S1閉合S2斷開，當孵化室門關閉時，S1斷開S2閉合，如果孵化室門長時間未關閉，無論溫度高低，電加熱器都不加熱。
(4)小明對設計好的電路進行調試，發現孵化室內溫度低于37度，而加熱器沒有加熱，可能是B沒有出1，所以調大Rp2阻值可以。第二就是觸發器已經出高電平，所以要調大Ib，減小R6阻值可以增大Ib，增大R8，Ib不會變。
4.如圖a所示是某收費停車場的單通道車輛門禁系統，小明為其設計了如圖b所示的實驗電路。車牌識別正確時，A點(或B點)為高電平，出場收費成功后E點出高電平。當B點和E點同時為高電平或者A點為高電平時，V7發光，代表閘門打開；車在規定的時間內通過進場(或者出場)確認傳感器時，V1(或V4)發出的光被遮擋，V8發光，代表閘門關閉。車離開車牌識別區時，A點(或B點)為低電平；延時器輸出的高電平比A點(或B點)高電平的持續時間長15秒。請完成以下任務。
(1)車輛準備進場，車牌識別正確時，D點的電平為________(在A.高電平；B.低電平；C無法確定中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(2)如圖c所示，電機(M)電流從“＋”到“－”，電機正轉，打開閘門；電機電流從“－”到“＋”，電機反轉，關閉閘門。請在虛線框內設計繼電器控制電機正反轉的電路，并標明J1、J2，要求三極管采用共發射極接法。提供的元件有：2個NPN型三極管、兩個普通二極管、2個電阻、2個繼電器；
(3)小明調試閘機時發現實驗電路存在問題，在進場車牌識別正確時，________(在A.車未進場，閘門的打開與關閉間隔15秒進行；B.閘門打開又立刻關閉；C.車輛在15秒后才開到進場確認位置，車進場后門保持開啟；D.車在閘門打開15秒內進場，閘門仍延時至15秒關閉中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(4)該系統除了題(3)中的問題之外還有另外一個問題。當進場車輛較多有跟車時，閘門在前一輛車進入后關閉閘門的過程中，閘門會打到后一輛進場的車。請你幫助小明將圖d虛線框1中的電路用簡單的邏輯門進行重新設計，要求前一輛車進入后關閉閘門的過程中，如果后面一輛車車牌識別正確就要重新打開閘門，其他功能與原電路相同(出場跟車問題不用考慮)，要求電路簡單。
答案　(1)B　(2)如圖所示　(3)C
(4)如圖所示
解析　(1)車輛準備進場，車牌識別正確時，A點為高電平，三極管V3導通，三極管V2導通，車還沒有通過進場確認傳感器，V1發出的光照射Rg1，Rg1阻值小，所以D點的電平為低電平。答案為B。(2)V7發光，代表閘門打開，G點為高電平，F點為低電平，此時電機(M)電流從“＋”到“－”，電機正轉，即繼電器J1吸合，J2釋放；V8發光，代表閘門關閉，G點為低電平，F點為高電平，此時電機(M)電流從“－”到“＋”，電機反轉，即繼電器J2吸合，J1釋放。(3)車輛準備進場，進場車牌識別正確時，A點為高電平，觸發器的上輸入端為1，C、D都為0，觸發器的下輸入端為0，閘門打開。因延時器輸出的高電平比A點(或B點)高電平的持續時間長15 s，當車輛在15秒后才開到進場輸入位置，延時器輸出已為0，三極管V3、V2都截止，D點電位為0。進場車牌識別后，A點電位也是0，觸發器輸入為0、0，車進場后閘門保持開啟。因此答案為C。(4)15 s內進場確認A點電位為0、D點電位為1，觸發器輸入0、1，輸出1、0，閘門開始關閉；當車輛較多有跟車時，后一輛車進場識別正確，A點又為1，只要滿足F為0，即觸發器的輸入又為1、0，閘門重新打開。邏輯表達式為：F＝D，其他功能與原電路相同。素養呈現·明要求
核心素養 表現要點 水平等級 考試題型 分值
圖樣表達 能識讀并繪制電子技術領域常見的技術圖樣，如電子電路圖等 3 選擇題、非選擇題(第15題中的1～2問) 2～4
物化能力 能根據設計要求選擇合適的元器件搭接電子電路，并進行技術試驗(仿真試驗) 2
考點一　輸入部分電路設計
【知識梳理】
輸入部分電路(信號采集電路)一般由電阻器和傳感器串聯組成；輸入部分電路設計一般分為以下三種：
1.一條信號采集電路(圖a所示)
2.兩條信號采集電路(圖b所示)
【典例突破】
【典例1】 小明針對《技術與設計2》中的伸縮晾衣架(圖a)設計了實驗電路(圖b)，要求當傳感器檢測到光線較弱或下雨時，V3發光，表示將晾衣架移入陽臺；當傳感器檢測到光線較強且不下雨時，V4發光，表示將晾衣架移出陽臺。請完成以下任務：
(1)小明設計的實驗電路的控制方式屬于________(A.開環電子控制；B.閉環電子控制)；
(2)用光敏電阻Rg檢測光照強度，用濕敏電阻RS檢測潮濕程度(濕度增大阻值減小)，要實現上述控制功能，圖(b)虛線框處正確的輸入回路是________。
【變式1】 在電子控制技術實踐課上，小明準備設計一個遮光、通風控制系統，選擇光敏電阻和正溫度系數的熱敏電阻作為傳感器。小明提出的控制要求和設計的控制電路如圖所示，其中X點輸入光照強度信號，Y點輸入溫度信號。請你根據控制要求，在虛線框內將傳感器和電阻正確地連接到電路中。
控制要求
輸入 輸出
光照 溫度 遮光繼電器 通風繼電器
弱 ≤26 ℃ 釋放 釋放
強 ≤26 ℃ 釋放 釋放
弱 >26 ℃ 釋放 吸合
強 >26 ℃ 吸合 吸合
考點二　控制部分電路設計
【知識梳理】
控制部分電路設計一般考查方向：
(1)考查三極管類型的選擇(NPN或PNP)。
(2)集成芯片JN6201、NE555、CF741的引腳分布必須牢固掌握。
(3)考查集成電路和觸發器(與非門觸發器、或非門觸發器)。
①電路設計中數字集成電路連線方法：
a.先接好集成電路的電源正極和地，Vcc(或VDD)腳接電源正極，GND(或Vss)腳接地；
b.根據要求選取集成電路中某個或幾個門電路連線。
②門電路連線時注意：
a.分清輸入與輸出腳(只1腳)；
b.第1個門電路輸入端接控制電路有傳感器的輸入部分；
c.中間前1個門電路輸出端與下1個門電路輸入端相連；
d.最后1個門電路輸出端與控制電路的輸出部分相連。
【典例2】 (2020·1月浙江選考)小明為雞蛋孵化室(正常工作溫度為37 ℃～39 ℃)設計了如圖所示的溫度監測指示電路，用V4、V5、V6的發光狀態指示孵化室的溫度狀況。其中Rt為負溫度系數熱敏電阻；A1、A2為電壓比較器，當V＋＞V－時輸出高電平，當V＋＜V－時輸出低電平。雞蛋孵化室溫度介于37 ℃和39 ℃之間時，V5發光，V4和V6不發光，如圖虛線框位置應選用的邏輯門是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.與非門 B.或非門
C.與門 D.或門
聽課筆記：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【變式2】 如圖所示是小明設計的報警電路，只有在光線強且溫度高時蜂鳴器才不報警。Rt是負溫度系數的熱敏電阻，Rg是光敏電阻。虛線框內的電路設計正確的是(　　)
【典例3】 (2022·1月浙江選考)如圖所示的邏輯電路，為了實現S＝1時F＝A，S＝0時F＝B，圖中虛線框處應當選用(　　)
A.2個與門 B.1個或門
C.1個非門 D.2個或門
聽課筆記：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【變式3】 如圖所示邏輯電路，為了實現S＝0時，F＝A，圖中虛線框處可選用1個(　　)
A.或門 B.或非門
C.與門 D.與非門
【典例4】 (2020·1月浙江選考節選)小明去大田港旁邊的東方湖游玩，看到當大田港水位明顯高于東方湖水位時，管理人員就將進水閘門打開，讓大田港的清水注入東方湖；當東方湖的水位上漲到與大田港水位相同或大田港的水變渾時，就關閉閘門。回來后小明設計了如圖所示的進水閘門控制實驗電路，用發光二極管V1和光敏電阻Rg來檢測水的清澈程度，用水位差檢測傳感器的觸點d1與d2、d3的接觸狀態，反映大田港水位與東方湖水位的變化狀態。普通二極管和三極管均為硅管。IC為電壓比較器，V＋>V－時輸出高電平，V＋(1)當水清澈時，水位差檢測傳感器觸點d1與d2接觸，V6發光；觸點d1與d3接觸，V7發光；觸點d1與d2、d3均不接觸，V6、V7保持原來的發光狀態。當水變渾時，無論d1處于什么位置，都是V7發光。請你用不超過四個2輸入或非門設計虛線框位置的電路，實現上述功能。
聽課筆記：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【變式4】 如圖所示是小明設計的花房遮陽棚光控電路。接通電源，閉合開關S1，當外界環境光線強度介于上下限之間時，打開遮陽棚(通過電機的電流從“＋”到“－”)；當外界環境光線強度高于上限或低于下限時，關閉遮陽棚(通過電機的電流從“－”到“＋”)。比較器功能：V＋>V－時輸出高電平，V＋為實現電路功能，現有二極管、電阻等元器件若干，請你在虛線框1內補全電路。
考點三　輸出部分電路設計
【知識梳理】
輸出部分電路的設計一般有發光二極管的連線和三極管的連線，如下：
1.發光二極管指示電路的連線方法
(1)作為指示燈的發光二極管接入電路時要串聯一個保護電阻。
(2)若一個發光二極管作為警示燈，其正極接有高電平或低電平輸出的控制電路端，一般不接電源(電源指示燈除外)，與電阻串聯的負極接地(如圖a所示)。
(3)若兩種發光二極管指示電路變化情況，其正極接繼電器轉換觸點的常開、常閉觸點(轉換觸點的另一端接電源)，與電阻串聯的負極接電源負極(或接地)(如圖b所示)。
2.三極管電路的連線方法
三極管電路的連線非常復雜，常常涉及三極管、繼電器和工作的電器等。
(1)三極管的選擇是根據觸發信號的情況而定，高電平信號觸發則選擇NPN型三極管，低電平信號觸發則選擇PNP型三極管。
(2)繼電器線圈應接在三極管的集電極上，線圈應反向并聯一個二極管。
(3)繼電器觸點(常開觸點、常閉觸點)的選擇根據功能需要而定：若通過繼電器吸合來控制電路工作，應選擇常開觸點；若通過繼電器吸合來控制電路停止工作，應選擇常閉觸點。
【典例突破】
【典例5】 如圖所示是小明設計的大棚內部溫度控制電路，當溫度高于上限值時，通風扇M工作；當溫度低于下限值時，通風扇M不工作。其中LM35是一款溫度傳感器，作用是直接將攝氏溫度轉換成數值等比的電壓信號供后面電路使用。請完成以下任務：
(1)小明在活動室搭建電路時發現沒有或非門芯片并且只有一個比較器能正常使用，準備用二極管、NPN型三極管重新設計電路，實現同樣的功能。小明畫出了部分電路，請你在虛線框內用1個電阻和1個二極管補全電路；
(2)由于大棚面積過大，通風扇效率過低，在實際操作時，小明決定溫度高于上限時通過電機正轉(電流由“＋”到“－”)將大棚薄膜翻起來，以便通風，溫度低于下限時通過電機反轉(電流由“－”到“＋”)將薄膜放下，請你在虛線框內畫出三極管驅動繼電器工作的電路，要求三極管采用共發射極接法，標注J1、J2。
【變式5】 如圖所示是小明設計的通用技術實驗室風扇降溫控制電路，溫度高時，風扇啟動降溫，直至降到合適溫度。比較器的功能：當V＋>V－時輸出高電平，當V＋小明調試電路時，發現V1損壞，請幫助小明利用繼電器J－2觸點代替V1，實現原電路功能(三極管采用共發射極接法)，在虛線框1處將電路圖補畫完整。
1.如圖所示是溫度控制指示電路，利用發光二極管V1發光指示電熱絲加熱狀態，Rt為負系數熱敏電阻，圖中虛線框中缺少部分電路，下列選項中接入圖中虛線框能實現溫度區間控制指示的是(　　)
2.如圖為室內光線指示電路，其中Rg1檢測光線的上限，Rg2檢測光線的下限。光線亮度高于上限時V1亮；光線亮度低于下限時V2亮，光線亮度在上下限之間時保持。要實現上述功能，虛線框中應連接的電路是(　　)
3.小明設計了如圖所示的電路，要實現如下功能：溫度低且濕度高、溫度高且濕度低這兩種情況下會報警，其他情況不報警。其中Rt是正溫度系數熱敏電阻，RS是負特性濕敏電阻。為了實現上述功能，虛線框中的電路設計方案合理的是(　　)
A.①② B.②③
C.②④ D.③④
4.小王發現蔬菜大棚在光線弱且濕度高、光線強且濕度低這兩種情況下會不利于蔬菜生長，因此設計了如圖所示的報警電路，其中Rg為光敏電阻，Rg為負特性濕敏電阻，為了實現上述功能，圖中虛線框處應選用的邏輯門是(　　)
5.如圖所示邏輯電路，為了實現S＝0時F＝A，S＝1時F＝B，圖中虛線框處應當選用(　　)
A.1個與門 B.1個或門
C.1個與非門 D.1個或非門
6.小明根據所學電控知識，設計了如圖所示(圖1)的恒溫控制電路。當溫度低于下限溫度時，加熱器開始加熱，當溫度高于上限溫度時，繼電器斷開停止加熱。比較器的功能：當V＋>V－時輸出高電平，當V＋(1)為實現電路功能，熱敏電阻應選用________(在A.正溫度系數熱敏電阻；B.負溫度系數熱敏電阻中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(2)為實現電路功能，請選擇合適的三極管并在圖1虛線框1內完成電路的連接；
(3)為增加一個加熱發光指示電路，請選擇合適的電子元器件并在圖1虛線框2內完成電路的連接；
(4)小明在進行實物連接的時候發現手頭只有一個三極管，于是利用同一塊芯片上的兩個比較器重新設計了以下電路。請你幫助小明完成圖2虛線框3中的電路連線，實現上述功能。
：課后完成《專題分層精練》　專題23(共96張PPT)
第三部分　電子控制技術
專題23 電路設計(輸入部分、控制部分、
輸出部分)
素養呈現·明要求
核心素養 表現要點 水平等級 考試題型 分值
圖樣表達 能識讀并繪制電子技術領域常見的技術圖樣，如電子電路圖等 3 選擇題、非選擇題(第15題中的1～2問) 2～4
物化能力 能根據設計要求選擇合適的元器件搭接電子電路，并進行技術試驗(仿真試驗) 2
目 錄
CONTENTS
考點一
01
考點二
02
考點三
03
隨堂過關演練
04
課時分層演練
05
考點一　輸入部分電路設計
1
輸入部分電路(信號采集電路)一般由電阻器和傳感器串聯組成；輸入部分電路設計一般分為以下三種：
1.一條信號采集電路(圖a所示)
2.兩條信號采集電路(圖b所示)
【典例1】 小明針對《技術與設計2》中的伸縮晾衣架(圖a)設計了實驗電路(圖b)，要求當傳感器檢測到光線較弱或下雨時，V3發光，表示將晾衣架移入陽臺；當傳感器檢測到光線較強且不下雨時，V4發光，表示將晾衣架移出陽臺。請完成以下任務：
(1)小明設計的實驗電路的控制方式屬于________(A.開環電子控制；B.閉環電子控制)；
(2)用光敏電阻Rg檢測光照強度，用濕敏電阻RS檢測潮濕程度(濕度增大阻值減小)，要實現上述控制功能，圖(b)虛線框處正確的輸入回路是________。
答案　(1)A　(2)C
解析　(1)本題考查開環和閉環控制的區分，該控制系統輸入量是檢測到的光照和濕度信號，輸出量是晾衣架的伸縮，不存在反饋，控制系統中有三極管、二極管等電子元器件，是以電子技術為核心的電子控制系統，故屬于開環電子控制。(2)本題考查輸入部分電路的設計，常見的輸入部分電路是傳感器和可變電阻串聯。根據電路，V4發光時，或非門輸出1，則A＝1，B＝1，此時光線較強且不下雨。光線強，光敏電阻阻值小，為使與Rg相連的B＝1，應串聯在上方。不下雨，濕度小，濕敏電阻阻值大，為使與RS相連的A＝1，則RS應串在下方。故答案選C。
【變式1】 在電子控制技術實踐課上，小明準備設計一個遮光、通風控制系統，選擇光敏電阻和正溫度系數的熱敏電阻作為傳感器。小明提出的控制要求和設計的控制電路如圖所示，其中X點輸入光照強度信號，Y點輸入溫度信號。請你根據控制要求，在虛線框內將傳感器和電阻正確地連接到電路中。
控制要求
輸入 輸出
光照 溫度 遮光繼電器 通風繼電器
弱 ≤26 ℃ 釋放 釋放
強 ≤26 ℃ 釋放 釋放
弱 >26 ℃ 釋放 吸合
強 >26 ℃ 吸合 吸合
答案　
考點二　控制部分電路設計
2
控制部分電路設計一般考查方向：
(1)考查三極管類型的選擇(NPN或PNP)。
(2)集成芯片JN6201、NE555、CF741的引腳分布必須牢固掌握。
(3)考查集成電路和觸發器(與非門觸發器、或非門觸發器)。
①電路設計中數字集成電路連線方法：
a.先接好集成電路的電源正極和地，Vcc(或VDD)腳接電源正極，GND(或Vss)腳接地；
b.根據要求選取集成電路中某個或幾個門電路連線。
②門電路連線時注意：
a.分清輸入與輸出腳(只1腳)；
b.第1個門電路輸入端接控制電路有傳感器的輸入部分；
c.中間前1個門電路輸出端與下1個門電路輸入端相連；
d.最后1個門電路輸出端與控制電路的輸出部分相連。
【典例2】 (2020·1月浙江選考)小明為雞蛋孵化室(正常工作溫度為37 ℃～39 ℃)設計了如圖所示的溫度監測指示電路，用V4、V5、V6的發光狀態指示孵化室的溫度狀況。其中Rt為負溫度系數熱敏電阻；A1、A2為電壓比較器，當V＋＞V－時輸出高電平，當V＋＜V－時輸出低電平。雞蛋孵化室溫度介于37 ℃和39 ℃之間時，V5發光，V4和V6不發光，如圖虛線框位置應選用的邏輯門是(　　)
A.與非門
B.或非門
C.與門
D.或門
B
解析　溫度介于37 ℃和39 ℃之間時，V4和V6不發光，則A1、A2的輸出為低電平，V5發光，虛線框的輸出為高電平，即：全0出1，有1出0，需要一個或非門，選擇B。Rt為負溫度系數熱敏電阻，當溫度很低時，A1輸出低電平，A2輸出高電平，V3導通，V6亮，V6為低溫指示燈；溫度很高時，V4亮，V4為高溫指示燈。
【變式2】 如圖所示是小明設計的報警電路，只有在光線強且溫度高時蜂鳴器才不報警。Rt是負溫度系數的熱敏電阻，Rg是光敏電阻。虛線框內的電路設計正確的是(　　)
A
【典例3】 (2022·1月浙江選考)如圖所示的邏輯電路，為了實現S＝1時F＝A，S＝0時F＝B，圖中虛線框處應當選用(　　)
C
A.2個與門 B.1個或門
C.1個非門 D.2個或門
解析　本題考查簡單的組合邏輯電路的分析、制作和測試。由題意可列如下真值表：
A B S F
1 × 1 1
0 × 1 0
× 1 0 1
× 0 0 0
【變式3】 如圖所示邏輯電路，為了實現S＝0時，F＝A，圖中虛線框處可選用1個(　　)
B
解析　S＝0，非門后出1，鎖定了下面的或門出1，后面的與非門由另一個輸入端決定；F與A間已有一個非關系，必須再加一個非關系，才可能F＝A；有S＝0不能鎖定虛線框內的門，所以可知它應該是選或非門，B正確。
A.或門 B.或非門
C.與門 D.與非門
【典例4】 (2020·1月浙江選考節選)小明去大田港旁邊的東方湖游玩，看到當大田港水位明顯高于東方湖水位時，管理人員就將進水閘門打開，讓大田港的清水注入東方湖；當東方湖的水位上漲到與大田港水位相同或大田港的水變渾時，就關閉閘門。回來后小明設計了如圖所示的進水閘門控制實驗電路，用發光二極管V1和光敏電阻Rg來檢測水的清澈程度，用水位差檢測傳感器的觸點d1與d2、d3的接觸狀態，反映大田港水位與東方湖水位的變化狀態。普通二極管和三極管均為硅管。IC為電壓比較器，V＋>V－時輸出高電平，V＋(1)當水清澈時，水位差檢測傳感器觸點d1與d2接觸，V6發光；觸點d1與d3接觸，V7發光；觸點d1與d2、d3均不接觸，V6、V7保持原來的發光狀態。當水變渾時，無論d1處于什么位置，都是V7發光。請你用不超過四個2輸入或非門設計虛線框位置的電路，實現上述功能。
答案　如圖所示
【變式4】 如圖所示是小明設計的花房遮陽棚光控電路。接通電源，閉合開關S1，當外界環境光線強度介于上下限之間時，打開遮陽棚(通過電機的電流從“＋”到“－”)；當外界環境光線強度高于上限或低于下限時，關閉遮陽棚(通過電機的電流從“－”到“＋”)。比較器功能：V＋>V－時輸出高電平，V＋為實現電路功能，現有二極管、電阻等元器件若干，請你在虛線框1內補全電路。
答案　如圖所示
考點三　輸出部分電路設計
3
輸出部分電路的設計一般有發光二極管的連線和三極管的連線，如下：
1.發光二極管指示電路的連線方法
(1)作為指示燈的發光二極管接入電路時要串聯一個保護電阻。
(2)若一個發光二極管作為警示燈，其正極接有高電平或低電平輸出的控制電路端，一般不接電源(電源指示燈除外)，與電阻串聯的負極接地(如圖a所示)。
(3)若兩種發光二極管指示電路變化情況，其正極接繼電器轉換觸點的常開、常閉觸點(轉換觸點的另一端接電源)，與電阻串聯的負極接電源負極(或接地)(如圖b所示)。
2.三極管電路的連線方法
三極管電路的連線非常復雜，常常涉及三極管、繼電器和工作的電器等。
(1)三極管的選擇是根據觸發信號的情況而定，高電平信號觸發則選擇NPN型三極管，低電平信號觸發則選擇PNP型三極管。
(2)繼電器線圈應接在三極管的集電極上，線圈應反向并聯一個二極管。
(3)繼電器觸點(常開觸點、常閉觸點)的選擇根據功能需要而定：若通過繼電器吸合來控制電路工作，應選擇常開觸點；若通過繼電器吸合來控制電路停止工作，應選擇常閉觸點。
【典例5】 如圖所示是小明設計的大棚內部溫度控制電路，當溫度高于上限值時，通風扇M工作；當溫度低于下限值時，通風扇M不工作。其中LM35是一款溫度傳感器，作用是直接將攝氏溫度轉換成數值等比的電壓信號供后面電路使用。請完成以下任務：
(1)小明在活動室搭建電路時發現沒有或非門芯片并且只有一個比較器能正常使用，準備用二極管、NPN型三極管重新設計電路，實現同樣的功能。小明畫出了部分電路，請你在虛線框內用1個電阻和1個二極管補全電路；
(2)由于大棚面積過大，通風扇效率過低，在實際操作時，小明決定溫度高于上限時通過電機正轉(電流由“＋”到“－”)將大棚薄膜翻起來，以便通風，溫度低于下限時通過電機反轉(電流由“－”到“＋”)將薄膜放下，請你在虛線框內畫出三極管驅動繼電器工作的電路，要求三極管采用共發射極接法，標注J1、J2。
答案　(1)方案1(二極管和電阻位置可互換)
如圖所示
方案2(二極管和電阻位置可互換)
如圖所示
(2)IC1輸出連限流電阻，接NPN三極管，共發射極接J1，反接并聯二極管，IC2輸出連限流電阻，接NPN三極管，共發射極接J2，反接并聯二極管。
【變式5】 如圖所示是小明設計的通用技術實驗室風扇降溫控制電路，溫度高時，風扇啟動降溫，直至降到合適溫度。比較器的功能：當V＋>V－時輸出高電平，當V＋小明調試電路時，發現V1損壞，請幫助小明利用繼電器J－2觸點代替V1，實現原電路功能(三極管采用共發射極接法)，在虛線框1處將電路圖補畫完整。
答案　如圖所示
隨堂達標檢測
4
1.如圖所示是溫度控制指示電路，利用發光二極管V1發光指示電熱絲加熱狀態，Rt為負系數熱敏電阻，圖中虛線框中缺少部分電路，下列選項中接入圖中虛線框能實現溫度區間控制指示的是(　　)
C
解析　由于Rt是負系數熱敏電阻，當溫度超過調定上限時，Rt阻值很小，此時需要停止加熱，即V1不發光，因此b為低電平，c為低電平，而此時a的電位很小。當低于設定下限時，Rt阻值很大，需要加熱，即V1發光，可知b、c均為高電平，而此時a的電位很大。當溫度在設定范圍時，V1保持，此時b是高電平，c是低電平，a的電位大小合適。分析選項可知，只有C選項能滿足a和b、c之間的邏輯要求。
2.如圖為室內光線指示電路，其中Rg1檢測光線的上限，Rg2檢測光線的下限。光線亮度高于上限時V1亮；光線亮度低于下限時V2亮，光線亮度在上下限之間時保持。要實現上述功能，虛線框中應連接的電路是(　　)
A
解析　從該電路分析可得如下表的真值表。當A、B從(0，0)變到(1，0)，F始終為0，選項C、D不符合，當A、B從(1，1)變到(1，0)，F始終為1，選項B不符合。只有選項A符合，所以此題的答案應選A。
A B F
光線亮度高于上限 0 0 0
亮度處于上下限之間 1 0 保持
光線亮度低于下限 1 1 1
0 1 ×
3.小明設計了如圖所示的電路，要實現如下功能：溫度低且濕度高、溫度高且濕度低這兩種情況下會報警，其他情況不報警。其中Rt是正溫度系數熱敏電阻，RS是負特性濕敏電阻。為了實現上述功能，虛線框中的電路設計方案合理的是(　　)
B
A.①② B.②③
C.②④ D.③④
4.小王發現蔬菜大棚在光線弱且濕度高、光線強且濕度低這兩種情況下會不利于蔬菜生長，因此設計了如圖所示的報警電路，其中Rg為光敏電阻，Rg為負特性濕敏電阻，為了實現上述功能，圖中虛線框處應選用的邏輯門是(　　)
B
解析　由題意可知應采用與非門。
5.如圖所示邏輯電路，為了實現S＝0時F＝A，S＝1時F＝B，圖中虛線框處應當選用(　　)
A
A.1個與門 B.1個或門
C.1個與非門 D.1個或非門
解析　根據邏輯電路圖可得圖中C點的輸出A＋S，D點的輸出是B＋S非，當S＝0時，C＝A，D＝1；當S＝1時，C＝1，D＝B；要實現S＝0時F＝A，S＝1時F＝B的邏輯，虛線框中應該是與門才能符合題目要求，所以答案選A。
6.小明根據所學電控知識，設計了如圖所示(圖1)的恒溫控制電路。當溫度低于下限溫度時，加熱器開始加熱，當溫度高于上限溫度時，繼電器斷開停止加熱。比較器的功能：當V＋>V－時輸出高電平，當V＋(1)為實現電路功能，熱敏電阻應選用________(在A.正溫度系數熱敏電阻；B.負溫度系數熱敏電阻中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(2)為實現電路功能，請選擇合適的三極管并在圖1虛線框1內完成電路的連接；
(3)為增加一個加熱發光指示電路，請選擇合適的電子元器件并在圖1虛線框2內完成電路的連接；
(4)小明在進行實物連接的時候發現手頭只有一個三極管，于是利用同一塊芯片上的兩個比較器重新設計了以下電路。請你幫助小明完成圖2虛線框3中的電路連線，實現上述功能。
答案　(1)A　(2)(3)如圖所示
(4)如圖所示
5
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1.如圖所示是小明設計的自動關窗模擬電路，下雨或傍晚時V2發光(模擬電機轉動)，表示窗扇移動。窗戶完全關閉時，干簧管閉合。IC1是電壓比較器，V＋>V－時輸出高電平，反之，輸出低電平；IC2是雨水檢測模塊，檢測到下雨時輸出高電平，反之，輸出低電平。下列選項中能實現虛線框中邏輯關系的是(　　)
D
2.如圖所示的電路中，要求在光強或者低濕，發光二極管發光。請你在虛線框中利用一塊芯片實現上述功能。下列電路連線正確的是(　　)
B
3.如圖所示的表決電路，評委通過輸入高電平，否則輸入低電平。兩評委都通過時，V1亮，V2不亮；兩評委都不通過時，V1不亮，V2不亮；兩評委意見不一致時，V1不亮，V2亮。V2亮，則需提交評委會仲裁。圖中虛線框內選用的單個邏輯門是(　　)
C
A.與門 B.或門 C.與非門 D.或非門
D
5.小明設計制作了如圖所示的亮燈開關電路，S1和S2均為按鈕開關，按下時閉合，松開后斷開。S1負責開燈，S2負責關燈，如不慎誤觸(同時按下S1和S2)，燈亮。虛線框中電路用其它電路替代，可行的方案是(　　)
B
解析　本題屬創新好題，按邏輯門知識分析，原題S1按下F出高燈亮，S2按下時F出低燈滅，邏輯相同即可。
A.1個非門、1個與門 B.1個非門、1個或門
C.2個或非門 D.2個或門
C
7.如圖所示邏輯電路，為了實現S＝0時F＝A，S＝1時F＝B，圖中虛線框處應當選用(　　)
B
A.2個或門 B.2個或非門
C.2個與門 D.1個或門
8.如圖所示是某一邏輯電路及其真值表，則圖中虛線框所缺的電路可能是(　　)
A
A B F
0 0 1
0 1 0
1 0 1
1 1 1
9.如圖所示是小明設計的門窗防盜報警器的電路。夜晚一旦門或窗被開啟時(此時干簧管斷開)，蜂鳴器報警。下列選項中能實現上述邏輯關系的是(　　)
D
10.某校文藝節海選節目中，有A、B、C三個裁判，要求至少2位裁判通過，輸出F才出高，選手能晉級下一輪。用高電平表示通過，低電平表示不通過，為實現上述邏輯關系，圖中虛線框處應當選用(　　)
B
A.或非門 B.或門
C.與門 D.與非門
11.如圖所示的水位控制電路，RS1位于最低水位處，RS2位于最高水位處，M為抽水泵，M工作時為容器補水。為了實現將水位控制在上下限之間，虛線框中合適的為(　　)
A
12.如圖a所示的邏輯電路，其功能表如圖b所示。為了實現其功能，圖中虛線框處可選用(　　)
A
A B F1 F2 F3
0 0 0 1 0
0 1 0 0 1
1 0 1 0 0
1 1 0 1 0
圖b
A.2個非門 B.2個或門
C.2個與門 D.1個或非門
13.如圖所示是小明設計的“兩地控一燈”電路，A、B分別為樓上和樓下的開關，在兩個地方通過兩只開關中任意一個開關都可以控制樓梯燈的開或者關。當前狀態下，燈不亮；無論在哪一端，撥動一下開關，燈點亮；再撥動一下開關，燈熄滅。要實現以上功能，虛線框中的組合邏輯電路正確的是(　　)
D
解析　本題可用代入法。當前狀態(A、B都為0)燈不亮(C為1)，代入四選項后排除B、C選項。當A或B由0變1時，A選項的C輸出不變，A錯；D選項的C輸出變0，D對。
1.由于學校實行各年級分時段就餐，小明發現最后一批就餐同學的飯菜是涼的。于是他設計了如圖a所示的保溫桶，針對保溫桶的溫度控制系統，溫度控制在60 ℃～70 ℃之間。小明設計了如圖b所示的溫度控制電路。請完成以下任務。
(1)當溫度升高時，熱敏電阻Rt的阻值________(在A.增大；B.不變；C.減小中選擇合適的選項，將序號填寫在“________”處)；
(2)小明搭接好電路測試時發現，Rp只能調節上限值和下限值中的一個，另一個值無法確定。于是他又設計了如圖c所示的溫度控制部分電路。其中Rp1調下限，Rp2調上限，IC1和IC2是電壓比較器，當輸入電位V＋>V－時，輸出高電平；當輸入電位V＋(3)小明搭接好電路，進行上限和下限的調試，正確的是________(在A.一定要先調下限再調上限；B.一定要先調上限再調下限；C.可以先調下限，也可以先調上限中選擇合適的選項，將序號填寫在“________”處)；
(4)小明設計的控制電路中忘記設計加熱時的指示燈。請你在圖d中虛線框內選擇合適的端子連接，利用A、B、C、D四個接線端子選兩個實現加熱時指示燈V3亮。
(5)小明還想在控制電路中設計一個溫度在60 ℃～70 ℃之間時的指示燈。請你在圖e中虛線框內選擇合適的端子連接，利用A、B、C、D四個接線端子和一個二輸入或非門，任選接線端子實現溫度在60 ℃～70 ℃之間時指示燈V4亮。
答案　(1)C　(2)如圖所示
(3)C
(4)兩種方案
(5)四種方案
2.小明設計了如圖a所示的溫度報警部分電路。當溫度在設定范圍(20 ℃～30 ℃)內時，綠燈(LED2)亮，否則紅燈(LED1)亮。其中Rt是負溫度系數熱敏電阻，Rp1、Rp2分別設定下限與上限溫度。C1、C2是電壓比較器，V＋>V－時，輸出高電平，V＋(1)為實現電路功能，圖a虛線框中電路分析正確的是________(在A.可選用1個或非門；B.可選用2個或非門；C.可選用1個與非門；D.可選用1個或門中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(2)小明對圖a的電路進行了改進，設計了如圖b所示的溫度控制電路。室內有人時：溫度低于下限，加熱器H啟動，關窗；溫度高于上限，加熱器H不啟動，開窗；溫度介于上下限之間，加熱器H不啟動，關窗。室內無人時：加熱器H不啟動，關窗。圖b中IC為微波雷達探測模塊，當探測到有人時，IC輸出高電平，否則輸出低電平。流經電機M的電流方向從左向右時，電機正轉，開窗；反之，電機反轉，關窗。為實現上述功能，請你用不超過四個2輸入與非門設計圖b虛線框中的電路；
(3)在調試圖b所示電路時，發現當窗戶完全打開(或關閉)時電機M不能停止轉動。為解決這個問題，小明重新設計了電路的輸出部分，增加了K1、K2兩個限位開關。當窗戶完全打開后，K1被按壓而斷開；當窗戶完全關閉后，K2被按壓而斷開。關于K1、K2兩個限位開關安裝的位置的說法中，正確的是________(在A.K1安裝在A點、K2安裝在B點；B.K1安裝在B點、K2安裝在A點；C.K1安裝在C點、K2安裝在D點；D.K1安裝在D點、K2安裝在C點中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(4)電路搭接完成后進行調試，小明發現有人且溫度高于上限值時，窗戶不能正常打開，下列故障原因中不可能的是________(在A.R2連焊；B.Rt連焊；C.二極管V3接反；D.R5阻值過大中選擇合適的選項，將序號填寫在“________”處)。
答案　(1)A　(2)如圖所示　(3)D　(4)B
解析　(1)根據要求列出真值表。
A B F(紅亮0，綠亮1)
低于下限 0 1 0
介于上下限之間 0 0 1
高于上限 1 0 0
(2)根據要求列出真值表
A B C(有人1，無人0) E(1開窗，0關窗) F(1加熱，0不加熱)
低于下限 0 1 1 0 1
介于上下限之間 0 0 1 0 0
高于上限 1 0 1 1 0
任意 任意 0 0 0
3.小明設計制作了一個雞蛋孵化箱，如圖1為孵化箱控制電路。當孵化室內溫度低于37度時，電磁繼電器吸合，閉合電加熱器電路，電加熱器對孵化室加溫。當孵化室溫度達到39度時，電磁繼電器釋放，斷開電加熱器電路，電加熱器停止加溫。圖中Rt為負溫度系數的熱敏電阻，Rp2用于調節下限溫度，Rp3用于調節上限溫度，S1、S2為聯動的行程開關，當孵化室門打開時，S1閉合S2斷開，當孵化室門關閉時，S1斷開S2閉合，如果孵化室門長時間未關閉，無論溫度高低，電加熱器都不加熱。電壓比較器當V＋大于V－時輸出高電平；當V－大于V＋時輸出低電平；IC555芯片功能表如圖2。請回答以下問題：
圖2
(1)孵化室門打開時V1基極電位將________(從A.升高；B.降低中選擇合適的選項，將序號填入“________”內)；
(2)圖中蜂鳴器的作用是________(從A.孵化室溫度異常提醒；B.孵化室門長時間未關閉提醒；C.孵化完成提醒中選擇合適的選項，將序號填入“________”內)；V4的作用是________(從A.孵化室照明；B.電源指示；C.加熱器加熱指示；D.無指示作用中選擇合適的選項，將序號填入“________”內)；
(3)請用3個2輸入與非門將圖中虛線框內電路補充完整；
(4)小明對設計好的電路進行調試，發現孵化室內溫度低于37度，而加熱器沒有加熱，以下措施不可能有效的是________(從A.調大Rp2阻值；B.減小R6；C.增大R8中選擇合適的選項填“________”內)。
答案　(1)A　(2)B　C(次序不可顛倒)
(3)如圖所示　(4)C
解析　(1)當孵化室門打開時，S1閉合S2斷開，當孵化室門關閉時，S1斷開S2閉合，我們只要看左邊部分，S1斷開，S2閉合電容放電，S1閉合S2斷開電容充電，孵化室門打開時，S1閉合，電容充電，V1的基極電位慢慢上升。
(2)V1導通，26為高，3為低，蜂鳴器報警。所以是門打開時報警。觸發器輸出端，V2導通時，V4也是亮的，所以是工作指示燈。
(3)圖中Rt為負溫度系數的熱敏電阻，Rp2用于調節下限溫度，Rp3用于調節上限溫度，當孵化室門打開時，S1閉合S2斷開，當孵化室門關閉時，S1斷開S2閉合，如果孵化室門長時間未關閉，無論溫度高低，電加熱器都不加熱。
(4)小明對設計好的電路進行調試，發現孵化室內溫度低于37度，而加熱器沒有加熱，可能是B沒有出1，所以調大Rp2阻值可以。第二就是觸發器已經出高電平，所以要調大Ib，減小R6阻值可以增大Ib，增大R8，Ib不會變。
4.如圖a所示是某收費停車場的單通道車輛門禁系統，小明為其設計了如圖b所示的實驗電路。車牌識別正確時，A點(或B點)為高電平，出場收費成功后E點出高電平。當B點和E點同時為高電平或者A點為高電平時，V7發光，代表閘門打開；車在規定的時間內通過進場(或者出場)確認傳感器時，V1(或V4)發出的光被遮擋，V8發光，代表閘門關閉。車離開車牌識別區時，A點(或B點)為低電平；延時器輸出的高電平比A點(或B點)高電平的持續時間長15秒。請完成以下任務。
(1)車輛準備進場，車牌識別正確時，D點的電平為________(在A.高電平；B.低電平；C無法確定中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(2)如圖c所示，電機(M)電流從“＋”到“－”，電機正轉，打開閘門；電機電流從“－”到“＋”，電機反轉，關閉閘門。請在虛線框內設計繼電器控制電機正反轉的電路，并標明J1、J2，要求三極管采用共發射極接法。提供的元件有：2個NPN型三極管、兩個普通二極管、2個電阻、2個繼電器；
(3)小明調試閘機時發現實驗電路存在問題，在進場車牌識別正確時，________(在A.車未進場，閘門的打開與關閉間隔15秒進行；B.閘門打開又立刻關閉；C.車輛在15秒后才開到進場確認位置，車進場后門保持開啟；D.車在閘門打開15秒內進場，閘門仍延時至15秒關閉中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(4)該系統除了題(3)中的問題之外還有另外一個問題。當進場車輛較多有跟車時，閘門在前一輛車進入后關閉閘門的過程中，閘門會打到后一輛進場的車。請你幫助小明將圖d虛線框1中的電路用簡單的邏輯門進行重新設計，要求前一輛車進入后關閉閘門的過程中，如果后面一輛車車牌識別正確就要重新打開閘門，其他功能與原電路相同(出場跟車問題不用考慮)，要求電路簡單。
答案　(1)B　(2)如圖所示　(3)C
(4)如圖所示
解析　(1)車輛準備進場，車牌識別正確時，A點為高電平，三極管V3導通，三極管V2導通，車還沒有通過進場確認傳感器，V1發出的光照射Rg1，Rg1阻值小，所以D點的電平為低電平。答案為B。(2)V7發光，代表閘門打開，G點為高電平，F點為低電平，此時電機(M)電流從“＋”到“－”，電機正轉，即繼電器J1吸合，J2釋放；V8發光，代表閘門關閉，G點為低電平，F點為高電平，此時電機(M)電流從“－”到“＋”，電機反轉，即繼電器J2吸合，J1釋放。

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