超声波的应用-水位监测报警器(显示部分)

1、水位监测报警器 （显示部分） 目录摘要1引言2一、方案论证211 电源模块31.2 水位检测模块314 显示模块521电源模块622 控制模块和显示模块6三、 测试说明731测试所用仪器732 模块测试7321 电源模块测试7322 控制模块测试及显示模块测试8四、测试数据8五、 结束语8六、 参考文献8水位监测报警器 （显示部分）摘要：水位监测报警器是利用在江河湖海监测水位高度的水位监测系统。该系统在实际应用当中，能准确显示水水位的高度。水位监测报警器设计新独特，具有体积小，灵敏度高、工作稳定的特点，更重要的就是能够远程接收信号，实现远程自动控制，大大提升技术性能。现在重点介绍水位监测报警器

2、的显示部分的内部电路、性能及应用。关键词：水位监测报警器 MC74HC4511N芯片 共阴显示数码管 引言发光二极管是利用于水位显示高度的电子元件，自从上个世纪90年代已被人们在水位产品中广泛应用。但由于它不能显示具体的数字，所以现在逐渐被人们所在取代。水位监测器是在以前的水位系统监测系统基础上进行技术改造的高科技产品。它应用了共阴显示数码管，能更为准确地、直观地观察水位，再加上应用了MC74HC4511N芯片，工作稳定，灵敏度高，能够实现远程自动控制，大大提升了综合技术性能。一、方案论证根据题目要求和本系统的设计思想，系统主要包括图一所示的模块图一 系统模块11 电源模块方案1：利用交流电源

3、来驱动整个系统工作，把交流电220伏利用变压器降压到交流电压5伏，再把交流电压转变为直流电压。在此方案中，利用220伏交流电转变为5伏交流电过程中，利用变压器降压比较困难，且准确不高。最后还要将交流电转变为直流电，实现过程中需要比较多的元件，以及经济上比较昂贵。所以，这个方案不合理，不采用.方案2 直接利用5伏直流电。运用方便、简单、稳定、实用价值比高。本设计采用了方案2。1.2 水位检测模块方案1：利用一个水球，通过水球的浮沉来决定那个水位的电路导通。当水位上升到最低高度时，水球接触最低端点时，最低点的电路导通；当水位继续上升时，水球也随着水位上升，接触端会脱离最低点，上升到第二最低点使第二

4、最低点处的电路导通，以后的导通点，同理。在实际应用中，由于水面的浮动，而引言起水球的浮动，导致显示水位方面出现不稳定或是出现错误的显示；另外，水球的动接触点与电路中的静接触点会出现接触不良或是不接触现象，这样对于自动控制方面带来不良的影响。图 1.2-2 水位检测模块方案2：A、B、C、D、E、F-为水位检测点，公共端接5伏的直流电源，假如水位在A点水平面时，则5伏电源经过公共端点、水、A点，形成水中的导通电路。（见上图1.2-2）这个电路简单,可用性强.基于上述分析，所以选择方案2。13 控制模块方案1:利用优先编码器CD74LS147先进行编码,使其编码成8421BCD码,再用显示驱动译码

5、器4511BD把编码器的8421BCD码译出来,并驱动数码管把当前水位显示出来.在这个方案中,由于优先编码器在进位过程中,经常出现8421码的浑乱,造成准确度不高,使之在现实应用中不能最好发挥它的作用,所以这个方案不是最完美的方案.方案2 利用或门DM74LS32N和异或门DM74LS86N来编码成8421BCD码,再利用显示驱动译码器4511BD把编码的8421BCD码译出来(见图 3.3).这个方案中,或门DM74LS32N和异或门DM74LS86N工作电压范围大,且编码比较稳定,精确度较高,所以采用了此方案.图 1.3-3 控制模块 14 显示模块方案1：利用发光二极管来显示水位的高度。

6、当水位上升到一个高度时，就给发光二极管一个高电平，使其发光，这样可知当前水位的高度。由于二极管只是能发光，而不能显示数字，使用不方便，不能直观地得出水位高度。所以我们设计了第二种方案。方案2 利用共阴显示数码管来显示当前水位的高度。由于共阴数码管显示的是数字，所能使用比较方便，而且数码管的价格相比发光二极管的总价低，所以第二种方案比较理想。故我们采用了方案2。 二 、具体的模块设计具体模块设计见图二。图 二 具体设计模块21电源模块利用水的导电性。当水位上升到固定端点，电源、公共端点、水、另外一个端点、负载构成闭合回路。22 控制模块和显示模块利用或门DM74LS32N和异或门DM74LS86

7、N结合起来构成控制模块，再利用驱动译码器4511BD把当前的水位显示出来(见图 2.2-1)。图 2.2-1 控制模块与显示模块实物三、 测试说明31测试所用仪器模拟水箱、万用表32 模块测试首先把导通模块放到水中，然后接通直流电源，最后逐渐向模拟水箱加入水，观察数码管所显示的数字，并用直尺测量水位的高度，记录数码管显示的水位高度及直尺所测量到的水位设计，再作比较。321 电源模块测试先把电池装进电池盒，然后连接好电路各个模块，首先测量电池盒输出电压，测量的结果得4.98伏，然后再用万能表测量经过水后到异或门DM74LS86N两端之间的电压，得到的测量结果是4.8伏。结果分析：所测试得的结果在

8、这个实验中是很正常的，因为由于所用仪器的误差及电池输出电压不稳定所造成。322 控制模块测试及显示模块测试当水位上升到5厘米时，数码管立刻显示“5”，紧接着随着水位的上升，数码管显示的数字也在不断增大；当到达水位的最高点15厘米时，数码管显示着“15”，这时如果水位下降时，数码管的数字也随着减小，直到“5”。结果分析：控制模块、数码管显示模块都是正常的。 四、测试数据各元件的平均参数(见图表四)电源电压（伏）输入电压（伏）输出电压（伏）4984.84.84984.84.8表四通过对整个系统测试的结果分析，系统各项测量数据都是基本上符合各个元件的参数，且在整个电路中这些数据是该电路最适合的参数。五、 结束语本设计实物中运用了或门DM74LS32N、异或门DM74LS86N和驱动译码器4511BD完美的结合，构造成水位监测、水位显示系统，它具有设计新独特，具有体积小，灵敏度高、工作稳定的特点，可以准确接收远程信号，实现远程自动控制。从最终结果来看，本设计有较强的适应能力，能够较好的完成题目的要求。六、 参考文献1 魏立君.韩华琦编.CMOS4000系列60种常用集成电路的应