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
技術意識 能在組裝和調試活動的過程中，恰當處理人技關系，形成規范、安全的技術習慣 2 非選擇題（第15題） 8
工程思維 嘗試通過調試電子控制系統，對系統進行優化設計 2
創新設計 能根據設計對象和現有條件，根據活動過程中遇到的問題制訂解決技術問題的一個或多個方案 2
圖樣表達 能識讀電子元器件符號、電子線路圖控制框圖等，能繪制簡單的電子線路圖和控制框圖 3
物化能力 能分析設計方案，并根據方案設計要求選擇合適的元器件等材料，具有初步的工具思維，完成電子組裝和調試；能對電子控制系統進行基本的技術測試和技術指標測量，撰寫簡單的技術測試和方案試驗的報告 4
考點　通過改變2、6腳的基準電壓，實現區間控制
【知識梳理】
1.555內部結構圖
5腳外接電壓Vct，6腳的參考電勢為Vct，2腳的參考電勢為Vct。
2.常見區間控制電路
（1）5腳通過兩個可調電阻改變Vct
（2）5腳通過熱敏電阻改變Vct
（3）通過8腳改變Vct
（4）通過繼電器觸點反饋改變Vct
（5）通過三極管反饋改變Vct
【典例突破】
【典例】 （2022·6月選考）如圖a所示是車間降溫原理示意圖及小明設計的溫度控制試驗電路（圖b）。當車間溫度高于上限時V2發光，表示風機和水泵運行，水泵工作產生水簾，風機排出熱空氣吸入經水簾冷卻的空氣，使車間降溫。當車間溫度低于下限時V2熄滅，表示風機和水泵停止運行。請完成以下任務：
555電路功能表
2腳 6腳 3腳 7腳
>Vcc >Vcc >Vcc 低電平 接地
（1）電路中的Rt1應采用　　　　（A.正溫度系數熱敏電阻；B.負溫度系數熱敏電阻）；
（2）設定溫度上限和溫度下限，合理的調試手段是　　　　（A.上限調R1、下限調R2；B.上限調R2、下限調R1）；
（3）小明準備用1個繼電器同時控制風機和水泵工作，用555電路3腳的輸出信號通過三極管驅動繼電器，當繼電器吸合時風機和水泵運行。現有繼電器J1（線圈額定電壓3 V）、繼電器J2（線圈額定電壓6 V）、繼電器J3（線圈額定電壓9 V）、電阻器、二極管、NPN三極管、PNP三極管各1個，請選擇4個合適的元器件在圖c虛線框內完成電路設計，要求三極管采用共發射極接法，并標出所選繼電器的編號；
（4）小明想用邏輯門代替555電路實現原有電路功能，請你選用課本中的邏輯門，并在虛線框中畫出電路，要求電路簡單。
答案　（1）B　（2）B　（3）如圖所示
（4）如圖所示
或
或
解析　（1）溫度高于上限時，3腳出高，V2發光，所以2腳小于Vcc，即Rt1變小，所以Rt1是負溫度系數熱敏電阻；（2）當溫度高于上限后，系統開始散熱，此時7腳斷開，V1截止，R2不接入電路，所以R2與下限無關。故R1影響上下限，R2只影響上限。合理的調試手段是上限調R2，下限調R1；（3）3腳出高時，三極管能驅動繼電器吸合，風機和水泵工作，因此用NPN三極管，電源電壓為6 V，所以選用繼電器2。（4）將原電路與7腳相連的點記為A，與2腳相連的點記為B，3腳記為F。原電路的功能是當溫度低于下限，UA大于Vcc時，F＝0，同時使得V1導通，R2接入，使UA電位躍升，直到溫度高于上限，UA小于Vcc，F＝1。因此B與F的關系為非邏輯，A與F相同，答案如上所示，非門可替換為與非門或者或非門。
【變式】 如圖所示，是大棚溫度控制系統電路原理圖。數字集成電路采用555集成芯片，它的輸入輸出關系見圖中表格。要求將大棚內溫度控制在合理區間范圍內，當溫度高于上限時，制冷器啟動工作，當溫度低于下限時，制冷器停止工作。請根據電路圖和功能要求完成下列任務：
555輸入輸出表
2腳 6腳 3腳
>V5 >V5 低電平
>V5 （1）為實現控制功能，熱敏電阻Rt1為　　　　（在A.正溫度系數熱敏電阻；B.負溫度系數熱敏電阻；C.無法確定中選擇合適的選項，將序號填入“　　　　”處）；
（2）請在虛線框中選擇合適的點連線，補全電路，實現電路功能；
（3）現需要調低溫度的上限，下限保持不變，下列措施中合理的是　　　　（在A.調小R4；B.調大R4；C.調小R5；D.調大R5中選擇合適的選項，將序號填入“　　　　”處）；
（4）現需要對該電路進行改進，Rt2為負系數熱敏電路用來檢測大棚外的溫度。當大棚內的溫度到達上限且大棚外溫度高時，則啟動制冷器工作；當大棚內溫度達到上限且大棚外溫度低時，則啟動通風器工作；當大棚內溫度低于下限時，不論大棚外溫度如何，制冷器和通風器均不工作。請用不超過4個二輸入與非門在虛線框內完成電路連接。
答案　（1）A
（2）如圖所示
（3）D
（4）如圖所示
解析　（1）由題意得到：當溫度高于上限時，開始制冷，3腳觸發高電平，2腳小于V5，Rt1變大。所以Rt1為正溫度系數熱敏電阻，選A。（2）當開始制冷時，Rt1減小，2腳電位上升，但此時仍然需要2腳小于V5，所以V5應該變大，R5應該從和R4并聯，到斷開，所以R5應該通過常閉觸點和R4并聯。（3）需要調低溫度的上限，下限保持不變，根據上一題的分析，上限溫度較低時，2腳電位較高，此時需要觸發3腳出高電平，所以增大V5，所以調大R5的阻值，選D。（4）由題意得到，當大棚內的溫度到達上限且大棚外溫度高時，則啟動制冷器工作，所以F＝AB＝。當大棚內溫度達到上限且大棚外溫度低時，則啟動通風器工作，所以。
1.如圖所示的家用交流電過壓、欠壓保護電路，Ui是由家用交流電壓轉換而成的直流電壓，交流電壓越大，Ui越大，超過安全電壓，稱為過壓；交流電壓越小，Ui越小，低于安全電壓，稱為欠壓。若家用交流電壓發生過壓、欠壓時，繼電器釋放，常開觸點斷開，發光二極管發光；當家用交流電壓在安全電壓范圍內時，繼電器吸合，常開觸點閉合，發光二極管不發光。其中Rp1調節過壓設定值，Rp2調節欠壓設定值。初始狀態下，繼電器J吸合。根據描述請完成以下任務：
（1）請在下圖補全虛線框1中的邏輯關系對應的波形圖；
（2）若要使過壓的設定值調大，欠壓的設定值不變，合理的措施是　　　　（A.調小Rp3；B.Rp1上移；C.Rp2上移）；
（3）在虛線框2中補畫1個普通二極管和一個繼電器，并在合適的端口連線，實現電路功能。555的3腳和7腳只能控制發光二極管和繼電器中的其中1個；
（4）調試電路時，發現發生過壓或者欠壓時，常開觸點不能斷開用電器，下列原因分析中不可能的是　　　　（A.555的6腳被接到負極；B.R4一端接2腳，另一端被接到負極；C.繼電器線圈的額定電壓太大）。
答案　（1）如圖所示
（2）B　（3）如圖所示
（4）C
解析　（1）根據電路要求，從欠壓到過壓過程分析，可知a點電位變化為0－0－1，b點電位變化為1－1－0，c點電位變化為1－0－1，其表達式為c＝a＋b，波形圖如答案所示；（2）由于Rp1調節過壓值，要將其調大，即輸入變大，其另一個比較電壓也要變大（Rp1上移），因此選B；（3）根據功能，可知3腳出高電平時，7腳懸空，繼電器吸合，因此3腳控制繼電器；當3腳出低電平時，7腳接地，LED發光，電路連線如答案所示；（4）當繼電器線圈的額定電壓太大，線圈無法吸合，不存在不能斷開繼電器，所以選C。
2.如圖a所示是小明同學設計的電熱水器溫度控制電路，IC1芯片的內部結構以及輸入與輸出的特性見圖表。利用電熱絲加熱將水溫控制在某個區間內。請完成以下任務：
555功能表
1腳 2腳 6腳 3腳 7腳 8腳
GND >Vct >Vct >Vct 低電平 接地
（1）根據電路圖，為實現電熱水器水溫的區間控制，可以判斷R1、R2的大小關系（單選）　　　　；
A.R1小于R2
B.R1等于R2
C.R1大于R2
（2）使用一段時間后，小明想提高使用體驗，于是他對電路進行了優化。新電路能實現以下功能：①只有當室內溫度低于設定值時，電熱水器才開始工作②當室內溫度低于設定值時，熱水器的水溫上下限都調高且由Rp1來調節上下限溫度。其中Rt1、Rt2為同一特性的熱敏電阻。小明畫出了部分電路，請在圖b虛線框1中完成電路連線，實現電路功能；
（3）電路測試時，發現無論室內溫度如何變化，電熱水器始終不加熱，原因不可能的是（多選）　　　　；
A.Rt2斷路 B.V1連焊
C.IC1的2、6腳短接 D.C1短路
（4）使用一段時間后，IC1的3腳故障損壞。小明同學決定利用IC1的7腳來實現原電路功能。現有電阻器、繼電器J3、二極管、NPN三極管、PNP三極管各一個，請選用合適的元器件，在圖c虛線框2內完成電路設計，要求：三極管采用共發射極接法。
答案　（1）A
（2）如圖所示
參考方案1
參考方案2
（3）AC
（4）如圖所示
3.小明為居家隔離的妹妹設計了一款如圖a所示的房間濕度自動控制裝置，當房間溫度過高或者過低時，不加濕（由其它電器實現控制）。當房間溫度適宜時，可將房間濕度控制在一定范圍內。其中Rt是負溫度系數熱敏電阻，電圧比較器的V＋>V－時輸出高電平，V＋　
（1）題圖a虛線框處缺少一個邏輯門，請從教材中學過的邏輯門中選擇一個符合控制要求的，將邏輯符號畫在虛線框中；
（2）以下情境中V1不可能點亮的是　　　　（A.濕度在設定范圍內；B.溫度過高；C.V3斷路；D.加濕器運行）；
（3）小明對設計好的電路進行調試，發現濕度上限偏高，應先　　　　再　　　　（A.調小Rp2；B.調大Rp2；C.調小Rp3；D.調大Rp3）；
（4）由于手上的555芯片損壞，小明決定重新設計A點右側電路，并且想將電路改進成只在天黑且溫度適宜時實現對房間內濕度的控制。小明畫出了部分電路，請你在圖b虛線框內用不超過四個二輸入或非門補全電路。
圖b
答案　（1）與門　（2）D　（3）B　D；F＝　（4）如圖所示
4.如圖a所示是土壤濕度范圍控制電路，繼電器J控制加濕器工作。RS是濕敏電阻，濕度越大，阻值越小。555的內部結構如圖b所示。請根據電路圖，完成以下任務：
圖a
555電路內部結構
圖b
（1）根據電路功能要求，在圖c虛線框內1中選擇合適的繼電器觸點，控制加濕器工作。
圖c
（2）指示燈V1的功能是（單選）　　　　（A.加濕指示燈；B.停止加濕指示燈；C.濕度過高指示燈；D.濕度過低指示燈）；
（3）測試發現電路設定的濕度上、下限均偏高，可能造成該故障的原因有（多選）　　　　（A.V2斷路；B.Rp2過大；C.Rp2過小；D.Rp1過小；E.Rp1過大）；
（4）測試發現當Vcc＝6 V時，3腳輸出高電平的電壓約為5.7 V，而選用的繼電器的額定工作電壓為5 V。現手頭還有一個NPN硅三極管（可當二極管使用），請你在圖d虛線框2內改進該電路，完成連線，使繼電器安全工作。
圖d
（5）小明想增加溫度控制，要求當溫度高于某一設定值時，濕度控制電路才正常工作。現提供負系數熱敏電阻1個，PNP三極管1個，普通定值電阻1個。請在圖e虛線框3完成電路連線。
圖e
答案　（1）如圖所示
（2）A　（3）AD
（4）如圖所示
（5）如圖所示
【基礎鞏固篇】
1.如圖a所示是小明設計的蔬菜大棚土壤濕度控制電路，當水箱水位在b以上時且土壤濕度低于下限濕度，繼電器J1吸合，電機M1啟動將水箱中的水往土壤澆灌，當濕度高于上限濕度時，繼電器J1釋放。水箱水位在b以下時，電機M1停止工作，繼電器J2吸合，電機M2啟動，將水池中的水抽入水箱中，水箱水位達到a時，繼電器J2釋放，電機M2停止工作。請根據要求完成下列各題。
圖a
（1）小明發現當水箱水位在b以上時，無論濕度高低，電機M1無法啟動工作，下列故障原因中可能的是　　　　（A.二極管VD1虛焊；B.電阻R1阻值太大；C.三極管VT1擊穿）
（2）若要使土壤濕度上限不變，下限調低，合理的措施是　　　　（A.先調大Rp1，再調小Rp4；B.先調小Rp1，再調大Rp4；C.先調大Rp2，再調大Rp4）；
（3）請用一塊四二輸入與非門集成門電路設計虛線框1中的邏輯電路，實現電路功能；
（4）使用過程中比較器損壞了，小明準備用555芯片設計電路來實現控制功能。請在小明所設計的電路圖b的虛線框2中將電路連線圖補畫完整。
圖b
答案　（1）B　（2）A　（3）如圖所示
（4）如圖所示
2.如圖a所示是小明設計的自動開、關窗電路。其中RS為濕敏電阻，下雨或光線暗時電機M正轉（電流從“＋”到“－”），窗戶關閉；無雨且光線亮時，電機M反轉（電流從“－”到“＋”），窗戶打開。S1、S2為常閉開關，窗戶完全關閉時S1斷開、完全開啟時S2斷開；IC1為電壓比較器，V＋＞V－時輸出高電平，V＋＜V－時輸出低電平。555芯片5腳的電位用Vct表示。請完成以下任務：
555功能表
2腳 6腳 4腳 3腳
＞Vct ＞Vct 高電平 低電平
＞Vct ＜Vct 高電平 保持
＜Vct 任意 高電平 高電平
任意 任意 低電平 低電平
（1）下雨時比較器輸出　　　　（在A.高電平；B.低電平中選擇合適的選項，將序號填入“　　　　”處）；
（2）適當調大Rp1阻值，下雨時的濕度設定值將會　　　　（在A.變大；B.不變；C.變小中選擇合適的選項，將序號填入“　　　　”處）；適當調大Rp3阻值，光照度的設定值將會　　　　（在A.變大；B.不變；C.變小中選擇合適的選項，將序號填入“　　　　”處）；
（3）請選用一個合適的邏輯門，補全虛線框1中電路；
（4）小明發現電機M無法正常工作，經檢測，是三極管V2損壞，現準備用2個NPN型三極管和1個電阻來替代原來的三極管。請幫他完成圖b虛線框2中的電路（三極管采用共發射極接法）。
答案　（1）B　（2）A　A（次序不可顛倒）
（3）如圖所示
（4）如圖所示
3.如圖a所示為一雞蛋孵化箱溫控電路，能將溫度控制在37～39攝氏度之間。NE555芯片的內部電路如圖b所示，請根據電路，回答下列問題。
（1）從功能分析，該電路輸入端熱敏電阻Rt為　　　　（從A.NTC，B.PTC，C.無法確定中選擇合適的選項填入“　　　　”中）。
（2）若要溫度上下限同時調高，則可以（多選）　　　　（從A.調大Rp1，B.調小Rp1，C.調大Rp2，D調小Rp2，E.調大Rp3，F.調小Rp3中選擇所有合適的選項填入“　　　　”中）；若要將溫度上限調高，溫度下限調低，則可以　　　　（從A.調大Rp1，B.調小Rp1，C.調大Rp2，D調小Rp2，E.調大Rp3，F.調小Rp3中選擇所有合適的選項填入　　　　中）。
（3）為搭建測試電路，請完成虛線框中電路輸出部分的連接。
答案　（1）B　（2）AD　E　（3）如圖所示
4.如圖a所示為某數據機房溫度控制系統，現將溫度控制在18 ℃～25 ℃，當溫度超過上限時啟動排風機M，當溫度低于下限時，關閉排風機M。圖b為555芯片的原理圖，請根據圖示完成以下任務：
（1）熱敏電阻Rt1應選用類型為　　　　　（在A.PTC；B.NTC；C.PTC、NTC均可中選擇合適的選項，將序號填入“　　　　”處）；
（2）只調高上限溫度，應將　　　　（在A.Rp1下移；B.Rp1上移；C.Rp2下移；D.Rp2上移中選擇合適的選項，將序號填入“　　　　”處）；
（3）由于焊接不當，造成555芯片的3引腳斷了，請用555芯片的7腳、1個PNP型三極管、1個整流二極管及1個合適大小的電阻完成圖c虛線框1的連線，要求保持原來的功能不變。
圖c
（4）現在需要考慮室外環境，當室外溫度較高或室外濕度較大時，由空調降溫，否則由排風機降溫。IR接收到高電平脈沖（由0變1）時，會向空調發送開機降溫的紅外遙控信號；IR接收到低電平脈沖（由1變0）時，會向空調發送關機的紅外遙控信號，其他時候IR不發送信號。Rt2為室外正系數熱敏電阻，Rs為室外負系數濕敏電阻，僅提供一塊四2輸入或非門芯片，請在圖d虛線框2中完成原理圖設計。
圖d
答案　（1）A　（2）D　（3）如圖所示
（4）如圖所示
5.如圖a所示為小明設計的某雞蛋孵化室的空氣濕度控制電路，M為加濕裝置。Rt用于檢測加濕用水的溫度，當加濕用水的溫度過高或者過低時不加濕，水溫合適時，電路將孵化室內的空氣濕度控制在50%～70%的范圍內。電路中電壓比較器IC1和IC2的功能：V＋>V－輸出高電平，反之輸出低電平。NE555的內部電路如圖b所示，根據描述及電路圖，完成下列各題。
（1）電路中的Rt應該選用　　　　（在A.正溫度系數；B.負溫度系數；C.無法確定中選擇合適的選項填入“　　　　”處）；
（2）根據題目要求，將圖a虛線框1中的電路連接完整；
（3）在電路調試過程中，若要將Rp3的阻值調試準確，滿足題目要求，下列做法正確的是　　　　；
A.將濕敏電阻Rs放到50%的空氣濕度環境中，將Rp3調到最大，將Rp4調到最小，使繼電器釋放，然后逐漸將Rp3調小直至繼電器吸合
B.將濕敏電阻Rs放到50%的空氣濕度環境中，將Rp3調到最大，將Rp4調到最大，使繼電器釋放，然后逐漸將Rp3調小直至繼電器吸合
C.將濕敏電阻Rs放到70%的空氣濕度環境中，將Rp3調到最小，將Rp4調到最大，使繼電器吸合，然后逐漸調大Rp3，直至繼電器釋放
D.將濕敏電阻Rs放到70%的空氣濕度環境中，將Rp3調到最小，將Rp4調到最小，使繼電器吸合，然后逐漸調大Rp3，直至繼電器釋放
E.A、C兩種方法都可以
（4）電路使用一段時間之后，電路中的555芯片損壞，現將電路進行重新設計如圖c所示（邏輯門與門之前的電路與原電路相同），電路中Rs1用于檢測下限濕度，Rs2用于檢測上限濕度。請你幫助小明用不超過4個二輸入與非門將圖c虛線框2中的電路進行設計并連線，實現原電路的功能。
答案　（1）C　（2）如圖所示
（3）C　（4）如圖所示
6.如圖所示為小明設計的溫度上下限控制演示電路，Rt為負溫度系數熱敏電阻。溫度低于下限時啟動加熱，溫度高于上限時關閉加熱，V1、V2為指示燈3腳輸出低電平的實際電壓為0 V，輸出高電平的實際電壓為7.5 V。請根據電路圖完成以下任務。
（1）根據電路原理分析，加熱指示燈是　　　　（A.V1；B.V2）；
（2）要實現溫度上下限控制，R1的阻值應該　　　　R2的阻值（A小于：B.等于；C.大于）；
（3）Rp觸點上移，會造成　　　　（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）小明在調試原電路時發現，電路上下限不能獨立調節，因此改進了電路，請幫助小明完成虛線框中的電路連線，實現R2僅調整上限的功能，三極管為NPN型。
答案　（1）A　（2）A　（3）A
（4）如圖所示
【能力提升篇】
1.小明家的中央空調需要人工遙控開關，于是他想設計一個智能開關電路，如圖1所示，用熱敏電阻Rt1、Rt2檢測房間溫度，當房間的溫度高于設定的上限時，繼電器J吸合，空調系統啟動工作降溫。房間溫度達到下限空調系統不工作。圖2所示555內部電路圖。
　　　　　　　　　　　　　　　　
（1）熱敏電阻Rt1、Rt2是　　　　；
A.都是正溫度系數 B.都是負溫度系數
C.Rt1是負溫度系數 D.Rt2是正溫度系數
（2）要使上限不變，下限提高，正確做法是　　　　；
A.使Rp1觸頭向上滑動，Rp3向下滑動
B.使Rp1觸頭向下滑動，其他不變
C.使Rp2觸頭向上滑動，Rp3向下滑動
D.使Rp2觸頭向下滑動，其他不變
（3）運行中發現溫度達到上限空調系統可以正常啟動，但低于上限立刻停止運行，可能的原因是　　　　；
A.二極管V2斷路 B.R3阻值過大
C.Rp3阻值過小 D.R5斷路
（4）房間長時間開空調需要打開窗戶通風換氣，窗戶打開時干簧管斷開，現要求窗戶打開后空調系統停止運行，現提供一個電阻和一個PNP型或NPN型三極管，請在圖3虛線框1中使用合適的元件并完成連線，實現上述功能；
（5）小明發現房間沒有人空調也自動啟動，現要增加紅外線檢測電路，紅外線傳感器檢測到有人時輸出高電位。現要求房間有人且窗戶關閉才空調能啟動，請在圖4虛線框2中使用不超過5個二輸入或非門完成連線，實現以上功能。
圖4
答案　（1）A　（2）B　（3）D　（4）如圖所示
（5）如圖所示
2.小鄭參觀溫室種植的時候，發現合適的土壤濕度下，適宜的溫度是最適合植物生長的。學習過通用技術《電子控制技術》的他設計了如圖所示的土壤濕度控制電路。加濕裝置M通電，加濕。當環境溫度過高或者過低時，不加濕。當溫度合適時，將土壤濕度控制在一定范圍內。其中Rt是負溫度系數的熱敏電阻。請根據題目要求，完成以下任務：
（1）小鄭設計的土壤濕度實驗電路的控制手段屬于　　　　（A.開環控制；B.閉環控制；C.人工控制；D.自動控制）；
（2）根據題目要求，電阻之間應該滿足的關系是　　　　；
A.R8>R9；R10＋R9>R8
B.R8R8
C.R8>R9；R10＋R9（3）根據題目要求選擇合適的比較器填入虛線框處；
（4）小鄭和小杜探討后發現，設計的電路沒有辦法實現溫度控制，于是想要在原有的電路基礎上，設計一個溫度控制電路，實現溫度合適時，將土壤濕度控制在一定范圍內。溫度不合適時，采用電熱絲將溫度控制在一定的范圍后，再將土壤濕度控制在一定范圍內。現有的材料有與非門、或非門、電阻、三極管（NPN或PNP），繼電器，電熱絲等。
答案　（1）D　（2）A　（3）如圖所示
（4）如圖所示
3.如圖a所示是小明設計的蔬菜大棚土壤濕度控制電路，其中Rt為熱敏電阻，Rs為濕敏電阻。當環境溫度合適時，利用水泵M將土壤濕度控制在一定范圍內；當環境溫度過高或者過低時，不加濕。請完成以下任務：
圖a
（1）電路中的Rt應采用　　　　（A.正溫度系數熱敏電阻；B.負溫度系數熱敏電阻；C.正負溫度系數熱敏電阻均可）；
（2）為實現控制目的，請你選擇一個合適的三極管在虛線框1內完成電路連線；
（3）若只調高下限濕度，調節措施合理的是　　　　（A.調小Rp2；B.調大Rp2；C.調小Rp3；D.調大Rp3）；
（4）調試電路時，無論土壤濕度如何變化，水泵M始終無法啟動，以下不會造成該現象的是　　　　（A.Rt虛焊；B.Rs連焊；C.V3正負極接反；D.Rp3斷路）；
（5）調試中發現7腳損壞，小明準備用二極管和電阻重新設計電路。請你用1個二極管和1個電阻在圖b虛線框2內補全電路，要求保持電路原有的功能。
圖b
答案　（1）C
（2）如圖所示
（3）D　（4）D
（5）如圖所示
4.小通在學校舉辦的設計發明大賽中想設計一個火山噴發模型。小通發現火山模型需通過加熱加壓操作后才能完成火山噴發并可以維持一段時間，圖a為加壓部分簡易控制電路，圖b為加熱部分簡易控制電路。圖c為555電路功能表，其中Vct表示5腳電位。
555功能表
2腳 6腳 3腳
>Vct >Vct 低電平
>Vct 圖c
（1）加壓部分通過按住加壓按鈕SB1，當加壓電機M啟動后給火山模型加壓，加熱部分通過按住加熱按鈕SB2給火山模型加熱。能夠讓火山噴發并能夠持續一段時間的正確啟動方式是　　　　（在A.先按住加熱按鈕，再按住加壓按鈕；B.先按住加壓按鈕，再按住加熱按鈕；C.同時按住加熱和加壓按鈕中選擇合適的選項，將序號填寫在“　　　　”處）；
（2）小通試驗后發現火山噴發的持續時間不夠，在火山噴發完畢后，經檢測，若電容器C2已放電完畢，那么他要以通過　　　　途徑來增加火山噴發的時間；若電容器C2還有較多的電量，那么他可以通過　　　　途徑來增加火山噴發的時間（在A.延長按壓SB1時間或將C2更換成電容量更大的電容器；B.減小Rp1；C.將R3更換為阻值更大的電阻；D.增大Rp2；E.減小Rp2中選擇合適的選項，將序號填寫在“　　　　”處）；
（3）為了增強火山噴發的趣味性，小通想在火山啟動后同時持續按住SB1、SB2按鈕使火山持續噴發，請對圖d中虛線內的電路連線實現此功能；
（4）為了使火山噴發的過程更加逼真，小通修改了部分電路并添加了火山噴發的震動功能，當按住加壓按鈕SB1且有噴射溶劑時，火山會震動；當松開加壓按鈕SB1，按住加熱按鈕SB2加熱到高溫，且有噴射溶劑時，火山會噴發，圖e是修改后的電路圖，Rt2為負溫度系數熱敏電阻，J3控制火山的噴發功能，J4控制火山的震動功能。請使用不超過5個二輸入或非門在虛線框中完成電路的設計。
答案　（1）B　（2）A　D　（3）如圖所示　（4）如圖所示素養呈現·明要求
核心素養 表現要點 水平等級 考試題型 分值
技術意識 能在組裝和調試活動的過程中，恰當處理人技關系，形成規范、安全的技術習慣 2 非選擇題（第15題） 8
工程思維 嘗試通過調試電子控制系統，對系統進行優化設計 2
創新設計 能根據設計對象和現有條件，根據活動過程中遇到的問題制訂解決技術問題的一個或多個方案 2
圖樣表達 能識讀電子元器件符號、電子線路圖控制框圖等，能繪制簡單的電子線路圖和控制框圖 3
物化能力 能分析設計方案，并根據方案設計要求選擇合適的元器件等材料，具有初步的工具思維，完成電子組裝和調試；能對電子控制系統進行基本的技術測試和技術指標測量，撰寫簡單的技術測試和方案試驗的報告 4
考點　通過改變2、6腳的基準電壓，實現區間控制
【知識梳理】
1.555內部結構圖
5腳外接電壓Vct，6腳的參考電勢為Vct，2腳的參考電勢為Vct。
2.常見區間控制電路
(1)5腳通過兩個可調電阻改變Vct
(2)5腳通過熱敏電阻改變Vct
(3)通過8腳改變Vct
(4)通過繼電器觸點反饋改變Vct
(5)通過三極管反饋改變Vct
【典例突破】
【典例】 (2022·6月選考)如圖a所示是車間降溫原理示意圖及小明設計的溫度控制試驗電路圖b。當車間溫度高于上限時V2發光，表示風機和水泵運行，水泵工作產生水簾，風機排出熱空氣吸入經水簾冷卻的空氣，使車間降溫。當車間溫度低于下限時V2熄滅，表示風機和水泵停止運行。請完成以下任務：
555電路功能表
腳 6腳 3腳 7腳
>Vcc >Vcc >Vcc 低電平 接地
(1)電路中的Rt1應采用________(A.正溫度系數熱敏電阻；B.負溫度系數熱敏電阻)；
(2)設定溫度上限和溫度下限，合理的調試手段是________(A.上限調R1、下限調R2；B.上限調R2、下限調R1)；
(3)小明準備用1個繼電器同時控制風機和水泵工作，用555電路3腳的輸出信號通過三極管驅動繼電器，當繼電器吸合時風機和水泵運行。現有繼電器J1(線圈額定電壓3 V)、繼電器J2(線圈額定電壓6 V)、繼電器J3(線圈額定電壓9 V)、電阻器、二極管、NPN三極管、PNP三極管各1個，請選擇4個合適的元器件在圖c虛線框內完成電路設計，要求三極管采用共發射極接法，并標出所選繼電器的編號；
(4)小明想用邏輯門代替555電路實現原有電路功能，請你選用課本中的邏輯門，并在虛線框中畫出電路，要求電路簡單。
聽課筆記：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【變式】 如圖所示，是大棚溫度控制系統電路原理圖。數字集成電路采用555集成芯片，它的輸入輸出關系見圖中表格。要求將大棚內溫度控制在合理區間范圍內，當溫度高于上限時，制冷器啟動工作，當溫度低于下限時，制冷器停止工作。請根據電路圖和功能要求完成下列任務：
555輸入輸出表
2腳 6腳 3腳
>V5 >V5 低電平
>V5 (1)為實現控制功能，熱敏電阻Rt1為________(在A.正溫度系數熱敏電阻；B.負溫度系數熱敏電阻；C.無法確定中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(2)請在虛線框中選擇合適的點連線，補全電路，實現電路功能；
(3)現需要調低溫度的上限，下限保持不變，下列措施中合理的是________(在A.調小R4；B.調大R4；C.調小R5；D.調大R5中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(4)現需要對該電路進行改進，Rt2為負系數熱敏電路用來檢測大棚外的溫度。當大棚內的溫度到達上限且大棚外溫度高時，則啟動制冷器工作；當大棚內溫度達到上限且大棚外溫度低時，則啟動通風器工作；當大棚內溫度低于下限時，不論大棚外溫度如何，制冷器和通風器均不工作。請用不超過4個二輸入與非門在虛線框內完成電路連接。
1.如圖所示的家用交流電過壓、欠壓保護電路，Ui是由家用交流電壓轉換而成的直流電壓，交流電壓越大，Ui越大，超過安全電壓，稱為過壓；交流電壓越小，Ui越小，低于安全電壓，稱為欠壓。若家用交流電壓發生過壓、欠壓時，繼電器釋放，常開觸點斷開，發光二極管發光；當家用交流電壓在安全電壓范圍內時，繼電器吸合，常開觸點閉合，發光二極管不發光。其中Rp1調節過壓設定值，Rp2調節欠壓設定值。初始狀態下，繼電器J吸合。根據描述請完成以下任務：
(1)請在下圖補全虛線框1中的邏輯關系對應的波形圖；
(2)若要使過壓的設定值調大，欠壓的設定值不變，合理的措施是________(A.調小Rp3；B.Rp1上移；C.Rp2上移)；
(3)在虛線框2中補畫1個普通二極管和一個繼電器，并在合適的端口連線，實現電路功能。555的3腳和7腳只能控制發光二極管和繼電器中的其中1個；
(4)調試電路時，發現發生過壓或者欠壓時，常開觸點不能斷開用電器，下列原因分析中不可能的是________(A.555的6腳被接到負極；B.R4一端接2腳，另一端被接到負極；C.繼電器線圈的額定電壓太大)。
2.如圖a所示是小明同學設計的電熱水器溫度控制電路，IC1芯片的內部結構以及輸入與輸出的特性見圖表。利用電熱絲加熱將水溫控制在某個區間內。請完成以下任務：
555功能表
1腳 2腳 6腳 3腳 7腳 8腳
GND >Vct >Vct >Vct 低電平 接地
(1)根據電路圖，為實現電熱水器水溫的區間控制，可以判斷R1、R2的大小關系(單選)________；
A.R1小于R2　 B.R1等于R2　 C.R1大于R2
(2)使用一段時間后，小明想提高使用體驗，于是他對電路進行了優化。新電路能實現以下功能：①只有當室內溫度低于設定值時，電熱水器才開始工作②當室內溫度低于設定值時，熱水器的水溫上下限都調高且由Rp1來調節上下限溫度。其中Rt1、Rt2為同一特性的熱敏電阻。小明畫出了部分電路，請在圖b虛線框1中完成電路連線，實現電路功能；
(3)電路測試時，發現無論室內溫度如何變化，電熱水器始終不加熱，原因不可能的是(多選)________；
A.Rt2斷路 B.V1連焊
C.IC1的2、6腳短接 D.C1短路
(4)使用一段時間后，IC1的3腳故障損壞。小明同學決定利用IC1的7腳來實現原電路功能。現有電阻器、繼電器J3、二極管、NPN三極管、PNP三極管各一個，請選用合適的元器件，在圖c虛線框2內完成電路設計，要求：三極管采用共發射極接法。
3.小明為居家隔離的妹妹設計了一款如圖a所示的房間濕度自動控制裝置，當房間溫度過高或者過低時，不加濕(由其它電器實現控制)。當房間溫度適宜時，可將房間濕度控制在一定范圍內。其中Rt是負溫度系數熱敏電阻，電圧比較器的V＋>V－時輸出高電平，V＋　
(1)題圖a虛線框處缺少一個邏輯門，請從教材中學過的邏輯門中選擇一個符合控制要求的，將邏輯符號畫在虛線框中；
(2)以下情境中V1不可能點亮的是________(A.濕度在設定范圍內；B.溫度過高；C.V3斷路；D.加濕器運行)；
(3)小明對設計好的電路進行調試，發現濕度上限偏高，應先________再________(A.調小Rp2；B.調大Rp2；C.調小Rp3；D.調大Rp3)；
(4)由于手上的555芯片損壞，小明決定重新設計A點右側電路，并且想將電路改進成只在天黑且溫度適宜時實現對房間內濕度的控制。小明畫出了部分電路，請你在圖b虛線框內用不超過四個二輸入或非門補全電路。
圖b
4.如圖a所示是土壤濕度范圍控制電路，繼電器J控制加濕器工作。RS是濕敏電阻，濕度越大，阻值越小。555的內部結構如圖b所示。請根據電路圖，完成以下任務：
圖a
圖b
555電路內部結構
(1)根據電路功能要求，在圖c虛線框內1中選擇合適的繼電器觸點，控制加濕器工作；
圖c
(2)指示燈V1的功能是(單選)________(A.加濕指示燈；B.停止加濕指示燈；C.濕度過高指示燈；D.濕度過低指示燈)；
(3)測試發現電路設定的濕度上、下限均偏高，可能造成該故障的原因有(多選)________(A.V2斷路；B.Rp2過大；C.Rp2過小；D.Rp1過小；E.Rp1過大)；
(4)測試發現當Vcc＝6 V時，3腳輸出高電平的電壓約為5.7 V，而選用的繼電器的額定工作電壓為5 V。現手頭還有一個NPN硅三極管(可當二極管使用)，請你在圖d虛線框2內改進該電路，完成連線，使繼電器安全工作。
圖d
(5)小明想增加溫度控制，要求當溫度高于某一設定值時，濕度控制電路才正常工作。現提供負系數熱敏電阻1個，PNP三極管1個，普通定值電阻1個。請在圖e虛線框3完成電路連線。
圖e
：課后完成《專題分層精練》　專題31(共87張PPT)
第三部分　電子控制技術
專題31 555集成電路及其應用二(非選擇題)
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
技術意識 能在組裝和調試活動的過程中，恰當處理人技關系，形成規范、安全的技術習慣 2 非選擇題（第15題） 8
工程思維 嘗試通過調試電子控制系統，對系統進行優化設計 2
創新設計 能根據設計對象和現有條件，根據活動過程中遇到的問題制訂解決技術問題的一個或多個方案 2
圖樣表達 能識讀電子元器件符號、電子線路圖控制框圖等，能繪制簡單的電子線路圖和控制框圖 3
物化能力 能分析設計方案，并根據方案設計要求選擇合適的元器件等材料，具有初步的工具思維，完成電子組裝和調試；能對電子控制系統進行基本的技術測試和技術指標測量，撰寫簡單的技術測試和方案試驗的報告 4
目 錄
CONTENTS
考點
01
隨堂達標檢測
02
課時分層演練
03
考點　通過改變2、6腳的基準
電壓，實現區間控制
1
1.555內部結構圖
2.常見區間控制電路
（1）5腳通過兩個可調電阻改變Vct
（2）5腳通過熱敏電阻改變Vct
（3）通過8腳改變Vct
（4）通過繼電器觸點反饋改變Vct
（5）通過三極管反饋改變Vct
【典例】 （2022·6月選考）如圖a所示是車間降溫原理示意圖及小明設計的溫度控制試驗電路（圖b）。當車間溫度高于上限時V2發光，表示風機和水泵運行，水泵工作產生水簾，風機排出熱空氣吸入經水簾冷卻的空氣，使車間降溫。當車間溫度低于下限時V2熄滅，表示風機和水泵停止運行。請完成以下任務：
555電路功能表
（1）電路中的Rt1應采用　　　　（A.正溫度系數熱敏電阻；B.負溫度系數熱敏電阻）；
（2）設定溫度上限和溫度下限，合理的調試手段是　　　　（A.上限調R1、下限調R2；B.上限調R2、下限調R1）；
（3）小明準備用1個繼電器同時控制風機和水泵工作，用555電路3腳的輸出信號通過三極管驅動繼電器，當繼電器吸合時風機和水泵運行。現有繼電器J1（線圈額定電壓3 V）、繼電器J2（線圈額定電壓6 V）、繼電器J3（線圈額定電壓9 V）、電阻器、二極管、NPN三極管、PNP三極管各1個，請選擇4個合適的元器件在圖c虛線框內完成電路設計，要求三極管采用共發射極接法，并標出所選繼電器的編號；
（4）小明想用邏輯門代替555電路實現原有電路功能，請你選用課本中的邏輯門，并在虛線框中畫出電路，要求電路簡單。
答案　（1）B　（2）B　（3）如圖所示
（4）如圖所示
或
【變式】 如圖所示，是大棚溫度控制系統電路原理圖。數字集成電路采用555集成芯片，它的輸入輸出關系見圖中表格。要求將大棚內溫度控制在合理區間范圍內，當溫度高于上限時，制冷器啟動工作，當溫度低于下限時，制冷器停止工作。請根據電路圖和功能要求完成下列任務：
555輸入輸出表
（1）為實現控制功能，熱敏電阻Rt1為　　　　（在A.正溫度系數熱敏電阻；B.負溫度系數熱敏電阻；C.無法確定中選擇合適的選項，將序號填入“　　　　”處）；
（2）請在虛線框中選擇合適的點連線，補全電路，實現電路功能；
（3）現需要調低溫度的上限，下限保持不變，下列措施中合理的是　　　　（在A.調小R4；B.調大R4；C.調小R5；D.調大R5中選擇合適的選項，將序號填入“　　　　”處）；
（4）現需要對該電路進行改進，Rt2為負系數熱敏電路用來檢測大棚外的溫度。當大棚內的溫度到達上限且大棚外溫度高時，則啟動制冷器工作；當大棚內溫度達到上限且大棚外溫度低時，則啟動通風器工作；當大棚內溫度低于下限時，不論大棚外溫度如何，制冷器和通風器均不工作。請用不超過4個二輸入與非門在虛線框內完成電路連接。
答案　（1）A
（2）如圖所示
（3）D
（4）如圖所示
隨堂達標檢測
2
1.如圖所示的家用交流電過壓、欠壓保護電路，Ui是由家用交流電壓轉換而成的直流電壓，交流電壓越大，Ui越大，超過安全電壓，稱為過壓；交流電壓越小，Ui越小，低于安全電壓，稱為欠壓。若家用交流電壓發生過壓、欠壓時，繼電器釋放，常開觸點斷開，發光二極管發光；當家用交流電壓在安全電壓范圍內時，繼電器吸合，常開觸點閉合，發光二極管不發光。其中Rp1調節過壓設定值，Rp2調節欠壓設定值。初始狀態下，繼電器J吸合。根據描述請完成以下任務：
（1）請在下圖補全虛線框1中的邏輯關系對應的波形圖；
（2）若要使過壓的設定值調大，欠壓的設定值不變，合理的措施是　　　　（A.調小Rp3；B.Rp1上移；C.Rp2上移）；
（3）在虛線框2中補畫1個普通二極管和一個繼電器，并在合適的端口連線，實現電路功能。555的3腳和7腳只能控制發光二極管和繼電器中的其中1個；
答案　（1）如圖所示
（2）B　（3）如圖所示
（4）C
解析　（1）根據電路要求，從欠壓到過壓過程分析，可知a點電位變化為0－0－1，b點電位變化為1－1－0，c點電位變化為1－0－1，其表達式為c＝a＋b，波形圖如答案所示；（2）由于Rp1調節過壓值，要將其調大，即輸入變大，其另一個比較電壓也要變大（Rp1上移），因此選B；（3）根據功能，可知3腳出高電平時，7腳懸空，繼電器吸合，因此3腳控制繼電器；當3腳出低電平時，7腳接地，LED發光，電路連線如答案所示；（4）當繼電器線圈的額定電壓太大，線圈無法吸合，不存在不能斷開繼電器，所以選C。
2.如圖a所示是小明同學設計的電熱水器溫度控制電路，IC1芯片的內部結構以及輸入與輸出的特性見圖表。利用電熱絲加熱將水溫控制在某個區間內。請完成以下任務：
555功能表
（1）根據電路圖，為實現電熱水器水溫的區間控制，可以判斷R1、R2的大小關系（單選）　　　　；
A.R1小于R2 B.R1等于R2 C.R1大于R2
（2）使用一段時間后，小明想提高使用體驗，于是他對電路進行了優化。新電路能實現以下功能：①只有當室內溫度低于設定值時，電熱水器才開始工作②當室內溫度低于設定值時，熱水器的水溫上下限都調高且由Rp1來調節上下限溫度。其中Rt1、Rt2為同一特性的熱敏電阻。小明畫出了部分電路，請在圖b虛線框1中完成電路連線，實現電路功能；
（3）電路測試時，發現無論室內溫度如何變化，電熱水器始終不加熱，原因不可能的是（多選）　　　　；
A.Rt2斷路 B.V1連焊
C.IC1的2、6腳短接 D.C1短路
（4）使用一段時間后，IC1的3腳故障損壞。小明同學決定利用IC1的7腳來實現原電路功能。現有電阻器、繼電器J3、二極管、NPN三極管、PNP三極管各一個，請選用合適的元器件，在圖c虛線框2內完成電路設計，要求：三極管采用共發射極接法。
答案　（1）A
（2）如圖所示
參考方案1
參考方案2
（3）AC
（4）如圖所示
3.小明為居家隔離的妹妹設計了一款如圖a所示的房間濕度自動控制裝置，當房間溫度過高或者過低時，不加濕（由其它電器實現控制）。當房間溫度適宜時，可將房間濕度控制在一定范圍內。其中Rt是負溫度系數熱敏電阻，電圧比較器的V＋>V－時輸出高電平，V＋（1）題圖a虛線框處缺少一個邏輯門，請從教材中學過的邏輯門中選擇一個符合控制要求的，將邏輯符號畫在虛線框中；
（3）小明對設計好的電路進行調試，發現濕度上限偏高，應先　　　　再　　　　（A.調小Rp2；B.調大Rp2；C.調小Rp3；D.調大Rp3）；
（4）由于手上的555芯片損壞，小明決定重新設計A點右側電路，并且想將電路改進成只在天黑且溫度適宜時實現對房間內濕度的控制。小明畫出了部分電路，請你在圖b虛線框內用不超過四個二輸入或非門補全電路。
圖b
答案　（1）與門
　
（4）如圖所示
4.如圖a所示是土壤濕度范圍控制電路，繼電器J控制加濕器工作。RS是濕敏電阻，濕度越大，阻值越小。555的內部結構如圖b所示。請根據電路圖，完成以下任務：
圖a
555電路內部結構
圖b
（1）根據電路功能要求，在圖c虛線框內1中選擇合適的繼電器觸點，控制加濕器工作。
圖c
（2）指示燈V1的功能是（單選）　　　　（A.加濕指示燈；B.停止加濕指示燈；C.濕度過高指示燈；D.濕度過低指示燈）；
（3）測試發現電路設定的濕度上、下限均偏高，可能造成該故障的原因有（多選）　　　　（A.V2斷路；B.Rp2過大；C.Rp2過小；D.Rp1過小；E.Rp1過大）；
（4）測試發現當Vcc＝6 V時，3腳輸出高電平的電壓約為5.7 V，而選用的繼電器的額定工作電壓為5 V。現手頭還有一個NPN硅三極管（可當二極管使用），請你在圖d虛線框2內改進該電路，完成連線，使繼電器安全工作。
圖d
（5）小明想增加溫度控制，要求當溫度高于某一設定值時，濕度控制電路才正常工作。現提供負系數熱敏電阻1個，PNP三極管1個，普通定值電阻1個。請在圖e虛線框3完成電路連線。
圖e
答案　（1）如圖所示
（2）A　（3）AD
（5）如圖所示
（4）如圖所示
3
課時分層演練
基礎鞏固篇
能力提升篇
1.如圖a所示是小明設計的蔬菜大棚土壤濕度控制電路，當水箱水位在b以上時且土壤濕度低于下限濕度，繼電器J1吸合，電機M1啟動將水箱中的水往土壤澆灌，當濕度高于上限濕度時，繼電器J1釋放。水箱水位在b以下時，電機M1停止工作，繼電器J2吸合，電機M2啟動，將水池中的水抽入水箱中，水箱水位達到a時，繼電器J2釋放，電機M2停止工作。請根據要求完成下列各題。
圖a
（1）小明發現當水箱水位在b以上時，無論濕度高低，電機M1無法啟動工作，下列故障原因中可能的是　　　　（A.二極管VD1虛焊；B.電阻R1阻值太大；C.三極管VT1擊穿）
（2）若要使土壤濕度上限不變，下限調低，合理的措施是　　　　（A.先調大Rp1，再調小Rp4；B.先調小Rp1，再調大Rp4；C.先調大Rp2，再調大Rp4）；
（3）請用一塊四二輸入與非門集成門電路設計虛線框1中的邏輯電路，實現電路功能；
（4）使用過程中比較器損壞了，小明準備用555芯片設計電路來實現控制功能。請在小明所設計的電路圖b的虛線框2中將電路連線圖補畫完整。
圖b
答案　（1）B　（2）A　（3）如圖所示
（4）如圖所示
2.如圖a所示是小明設計的自動開、關窗電路。其中RS為濕敏電阻，下雨或光線暗時電機M正轉（電流從“＋”到“－”），窗戶關閉；無雨且光線亮時，電機M反轉（電流從“－”到“＋”），窗戶打開。S1、S2為常閉開關，窗戶完全關閉時S1斷開、完全開啟時S2斷開；IC1為電壓比較器，V＋＞V－時輸出高電平，V＋＜V－時輸出低電平。555芯片5腳的電位用Vct表示。請完成以下任務：
555功能表
（1）下雨時比較器輸出　　　　（在A.高電平；B.低電平中選擇合適的選項，將序號填入“　　　　”處）；
（2）適當調大Rp1阻值，下雨時的濕度設定值將會　　　　（在A.變大；B.不變；C.變小中選擇合適的選項，將序號填入“　　　　”處）；適當調大Rp3阻值，光照度的設定值將會　　　　（在A.變大；B.不變；C.變小中選擇合適的選項，將序號填入“　　　　”處）；
（3）請選用一個合適的邏輯門，補全虛線框1中電路；
（4）小明發現電機M無法正常工作，經檢測，是三極管V2損壞，現準備用2個NPN型三極管和1個電阻來替代原來的三極管。請幫他完成圖b虛線框2中的電路（三極管采用共發射極接法）。
答案　（1）B　（2）A　A（次序不可顛倒）
（3）如圖所示
（4）如圖所示
3.如圖a所示為一雞蛋孵化箱溫控電路，能將溫度控制在37～39攝氏度之間。NE555芯片的內部電路如圖b所示，請根據電路，回答下列問題。
（1）從功能分析，該電路輸入端熱敏電阻Rt為　　　　（從A.NTC，B.PTC，C.無法確定中選擇合適的選項填入“　　　　”中）。
（2）若要溫度上下限同時調高，則可以（多選）　　　　（從A.調大Rp1，B.調小Rp1，C.調大Rp2，D調小Rp2，E.調大Rp3，F.調小Rp3中選擇所有合適的選項填入“　　　　”中）；若要將溫度上限調高，溫度下限調低，則可以　　　　（從A.調大Rp1，B.調小Rp1，C.調大Rp2，D調小Rp2，E.調大Rp3，F.調小Rp3中選擇所有合適的選項填入　　　　中）。
（3）為搭建測試電路，請完成虛線框中電路輸出部分的連接。
答案　（1）B　（2）AD　E　（3）如圖所示
4.如圖a所示為某數據機房溫度控制系統，現將溫度控制在18 ℃～25 ℃，當溫度超過上限時啟動排風機M，當溫度低于下限時，關閉排風機M。圖b為555芯片的原理圖，請根據圖示完成以下任務：
（1）熱敏電阻Rt1應選用類型為　　　　　（在A.PTC；B.NTC；C.PTC、NTC均可中選擇合適的選項，將序號填入“　　　　”處）；
（2）只調高上限溫度，應將　　　　（在A.Rp1下移；B.Rp1上移；C.Rp2下移；D.Rp2上移中選擇合適的選項，將序號填入“　　　　”處）；
（3）由于焊接不當，造成555芯片的3引腳斷了，請用555芯片的7腳、1個PNP型三極管、1個整流二極管及1個合適大小的電阻完成圖c虛線框1的連線，要求保持原來的功能不變。
圖c
（4）現在需要考慮室外環境，當室外溫度較高或室外濕度較大時，由空調降溫，否則由排風機降溫。IR接收到高電平脈沖（由0變1）時，會向空調發送開機降溫的紅外遙控信號；IR接收到低電平脈沖（由1變0）時，會向空調發送關機的紅外遙控信號，其他時候IR不發送信號。Rt2為室外正系數熱敏電阻，Rs為室外負系數濕敏電阻，僅提供一塊四2輸入或非門芯片，請在圖d虛線框2中完成原理圖設計。
圖d
答案　（1）A　（2）D　（3）如圖所示
（4）如圖所示
5.如圖a所示為小明設計的某雞蛋孵化室的空氣濕度控制電路，M為加濕裝置。Rt用于檢測加濕用水的溫度，當加濕用水的溫度過高或者過低時不加濕，水溫合適時，電路將孵化室內的空氣濕度控制在50%～70%的范圍內。電路中電壓比較器IC1和IC2的功能：V＋>V－輸出高電平，反之輸出低電平。NE555的內部電路如圖b所示，根據描述及電路圖，完成下列各題。
（1）電路中的Rt應該選用　　　　（在A.正溫度系數；B.負溫度系數；C.無法確定中選擇合適的選項填入“　　　　”處）；
（2）根據題目要求，將圖a虛線框1中的電路連接完整；
（3）在電路調試過程中，若要將Rp3的阻值調試準確，滿足題目要求，下列做法正確的是　　　　；
A.將濕敏電阻Rs放到50%的空氣濕度環境中，將Rp3調到最大，將Rp4調到最小，使繼電器釋放，然后逐漸將Rp3調小直至繼電器吸合
B.將濕敏電阻Rs放到50%的空氣濕度環境中，將Rp3調到最大，將Rp4調到最大，使繼電器釋放，然后逐漸將Rp3調小直至繼電器吸合
C.將濕敏電阻Rs放到70%的空氣濕度環境中，將Rp3調到最小，將Rp4調到最大，使繼電器吸合，然后逐漸調大Rp3，直至繼電器釋放
D.將濕敏電阻Rs放到70%的空氣濕度環境中，將Rp3調到最小，將Rp4調到最小，使繼電器吸合，然后逐漸調大Rp3，直至繼電器釋放
E.A、C兩種方法都可以
（4）電路使用一段時間之后，電路中的555芯片損壞，現將電路進行重新設計如圖c所示（邏輯門與門之前的電路與原電路相同），電路中Rs1用于檢測下限濕度，Rs2用于檢測上限濕度。請你幫助小明用不超過4個二輸入與非門將圖c虛線框2中的電路進行設計并連線，實現原電路的功能。
答案　（1）C　（2）如圖所示
（3）C　（4）如圖所示
6.如圖所示為小明設計的溫度上下限控制演示電路，Rt為負溫度系數熱敏電阻。溫度低于下限時啟動加熱，溫度高于上限時關閉加熱，V1、V2為指示燈3腳輸出低電平的實際電壓為0 V，輸出高電平的實際電壓為7.5 V。請根據電路圖完成以下任務。
（1）根據電路原理分析，加熱指示燈是　　　　（A.V1；B.V2）；
（2）要實現溫度上下限控制，R1的阻值應該　　　　R2的阻值（A小于：B.等于；C.大于）；
（3）Rp觸點上移，會造成　　　　（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）小明在調試原電路時發現，電路上下限不能獨立調節，因此改進了電路，請幫助小明完成虛線框中的電路連線，實現R2僅調整上限的功能，三極管為NPN型。
答案　（1）A　（2）A　（3）A
（4）如圖所示
1.小明家的中央空調需要人工遙控開關，于是他想設計一個智能開關電路，如圖1所示，用熱敏電阻Rt1、Rt2檢測房間溫度，當房間的溫度高于設定的上限時，繼電器J吸合，空調系統啟動工作降溫。房間溫度達到下限空調系統不工作。圖2所示555內部電路圖。
（1）熱敏電阻Rt1、Rt2是　　　　；
A.都是正溫度系數 B.都是負溫度系數
C.Rt1是負溫度系數 D.Rt2是正溫度系數
（2）要使上限不變，下限提高，正確做法是　　　　；
A.使Rp1觸頭向上滑動，Rp3向下滑動
B.使Rp1觸頭向下滑動，其他不變
C.使Rp2觸頭向上滑動，Rp3向下滑動
D.使Rp2觸頭向下滑動，其他不變
（3）運行中發現溫度達到上限空調系統可以正常啟動，但低于上限立刻停止運行，可能的原因是　　　　；
A.二極管V2斷路 B.R3阻值過大
C.Rp3阻值過小 D.R5斷路
（4）房間長時間開空調需要打開窗戶通風換氣，窗戶打開時干簧管斷開，現要求窗戶打開后空調系統停止運行，現提供一個電阻和一個PNP型或NPN型三極管，請在圖3虛線框1中使用合適的元件并完成連線，實現上述功能；
（5）小明發現房間沒有人空調也自動啟動，現要增加紅外線檢測電路，紅外線傳感器檢測到有人時輸出高電位。現要求房間有人且窗戶關閉才空調能啟動，請在圖4虛線框2中使用不超過5個二輸入或非門完成連線，實現以上功能。
圖4
答案　（1）A　（2）B　（3）D　（4）如圖所示
（5）如圖所示
2.小鄭參觀溫室種植的時候，發現合適的土壤濕度下，適宜的溫度是最適合植物生長的。學習過通用技術《電子控制技術》的他設計了如圖所示的土壤濕度控制電路。加濕裝置M通電，加濕。當環境溫度過高或者過低時，不加濕。當溫度合適時，將土壤濕度控制在一定范圍內。其中Rt是負溫度系數的熱敏電阻。請根據題目要求，完成以下任務：
（1）小鄭設計的土壤濕度實驗電路的控制手段屬于　　　　（A.開環控制；B.閉環控制；C.人工控制；D.自動控制）；
（2）根據題目要求，電阻之間應該滿足的關系是　　　　；
A.R8>R9；R10＋R9>R8
B.R8R8
C.R8>R9；R10＋R9（3）根據題目要求選擇合適的比較器填入虛線框處；
（4）小鄭和小杜探討后發現，設計的電路沒有辦法實現溫度控制，于是想要在原有的電路基礎上，設計一個溫度控制電路，實現溫度合適時，將土壤濕度控制在一定范圍內。溫度不合適時，采用電熱絲將溫度控制在一定的范圍后，再將土壤濕度控制在一定范圍內。現有的材料有與非門、或非門、電阻、三極管（NPN或PNP），繼電器，電熱絲等。
答案　（1）D　（2）A　（3）如圖所示
（4）如圖所示
3.如圖a所示是小明設計的蔬菜大棚土壤濕度控制電路，其中Rt為熱敏電阻，Rs為濕敏電阻。當環境溫度合適時，利用水泵M將土壤濕度控制在一定范圍內；當環境溫度過高或者過低時，不加濕。請完成以下任務：
圖a
（1）電路中的Rt應采用　　　　（A.正溫度系數熱敏電阻；B.負溫度系數熱敏電阻；C.正負溫度系數熱敏電阻均可）；
（2）為實現控制目的，請你選擇一個合適的三極管在虛線框1內完成電路連線；
（3）若只調高下限濕度，調節措施合理的是　　　　（A.調小Rp2；B.調大Rp2；C.調小Rp3；D.調大Rp3）；
（4）調試電路時，無論土壤濕度如何變化，水泵M始終無法啟動，以下不會造成該現象的是　　　　（A.Rt虛焊；B.Rs連焊；C.V3正負極接反；D.Rp3斷路）；
（5）調試中發現7腳損壞，小明準備用二極管和電阻重新設計電路。請你用1個二極管和1個電阻在圖b虛線框2內補全電路，要求保持電路原有的功能。
圖b
答案　（1）C
（2）如圖所示
（3）D　（4）D
（5）如圖所示
4.小通在學校舉辦的設計發明大賽中想設計一個火山噴發模型。小通發現火山模型需通過加熱加壓操作后才能完成火山噴發并可以維持一段時間，圖a為加壓部分簡易控制電路，圖b為加熱部分簡易控制電路。圖c為555電路功能表，其中Vct表示5腳電位。
555功能表
圖c
（1）加壓部分通過按住加壓按鈕SB1，當加壓電機M啟動后給火山模型加壓，加熱部分通過按住加熱按鈕SB2給火山模型加熱。能夠讓火山噴發并能夠持續一段時間的正確啟動方式是　　　　（在A.先按住加熱按鈕，再按住加壓按鈕；B.先按住加壓按鈕，再按住加熱按鈕；C.同時按住加熱和加壓按鈕中選擇合適的選項，將序號填寫在“　　　　”處）；
（2）小通試驗后發現火山噴發的持續時間不夠，在火山噴發完畢后，經檢測，若電容器C2已放電完畢，那么他要以通過　　　　途徑來增加火山噴發的時間；若電容器C2還有較多的電量，那么他可以通過　　　　途徑來增加火山噴發的時間（在A.延長按壓SB1時間或將C2更換成電容量更大的電容器；B.減小Rp1；C.將R3更換為阻值更大的電阻；D.增大Rp2；E.減小Rp2中選擇合適的選項，將序號填寫在“　　　　”處）；
（3）為了增強火山噴發的趣味性，小通想在火山啟動后同時持續按住SB1、SB2按鈕使火山持續噴發，請對圖d中虛線內的電路連線實現此功能；
（4）為了使火山噴發的過程更加逼真，小通修改了部分電路并添加了火山噴發的震動功能，當按住加壓按鈕SB1且有噴射溶劑時，火山會震動；當松開加壓按鈕SB1，按住加熱按鈕SB2加熱到高溫，且有噴射溶劑時，火山會噴發，圖e是修改后的電路圖，Rt2為負溫度系數熱敏電阻，J3控制火山的噴發功能，J4控制火山的震動功能。請使用不超過5個二輸入或非門在虛線框中完成電路的設計。
答案　（1）B　（2）A　D　（3）如圖所示
（4）如圖所示

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