水塔水位过低自动报警自动抽水系统

1、电子课程设计水塔水位过低自动报警、自动抽水系统 水塔水位过低自动报警,自动抽水系统该系统主要由水位开关、显示器、报警灯和水泵抽水灯组成。当水位到达某一个开关的时,该开关闭合,显示器中显示当前水位。当水位过低时,过低开关闭合,系统将自动点亮报警灯和水泵抽水灯,以便补水,提升水位。一、 设计任务与要求该水位检测电路主要功能是能显示当前水位,并且当水位过低时,电路能自动报警并且让水泵自动抽水的电路。基本功能:1、 用编号为0-7的开关模拟水塔中的实时水位。2、 当水位持续下降时,0-6号开关顺序闭合,此时当每个开关闭合时,显示器上显示出来当时水塔里的水位情况。3、 7号开关为水位过低警示开关,当此开

2、关闭合时,说明水塔中的实时水位已经过低,则要点亮水位过低报警灯和水泵抽水灯。二、总体框图 译码驱动显示电路74LS373锁存器74LS148优先编码器呼叫输入 水位正常 水位过低 多谐振荡器水位过低报警灯 水泵抽水灯 模块功能：如上述总体框图所示，检测电路分为检测与显示电路和报警电路两大模块。1、 显示电路由74LS148优先编码器，74LS373锁存器和译码驱动显示电路组成。0-6号开关依次闭合，信号进入优先编码器进行编码，再以二进制输出。输出的信号所存起来，锁存器的输出端输出结果通过译码显示电路显示出来。2、 报警电路由一个NE555和外围电路以及报警灯和水泵抽水灯构成。当代表水位过低的7

3、号开关闭合时，信号则直接进入报警电路，通过多谐振荡器实现报警灯和水泵抽水灯的点亮。设计思路：该系统的主要作用是检测与显示水位、自动报警和自动抽水功能。要实现要求的功能的话，我认为把整个系统分为两个部分来看：1、 检测与显示部分是用七个开关，在水塔里从上到下依次排列。当水位下降到某个开关位置的时候，开关闭合，输出信号被送入8-3优先编码器进行编码，编码输出信号经锁存后送入显示电路，显示电路的作用是显示当前水位，从而显示电路把实时水位显示了出来。2、 报警电路的作用是当水塔中水位过低是，引起水位过低开关闭合，开关闭合产生的信号直接通过由NE555组成的多谐振荡器出来的信号直接触发报警灯和水泵抽水灯

4、。3、 报警电路，由于没有报警器，所以选择一个LED灯来表示。为了使更明显一些，给LED灯加了个连续脉冲信号，以使灯能够按我们需要的频率一闪一闪。通过以上思路的设计，使电路达到显示水位，自动报警自动抽水的功能。三、选择器件 选择器件尽量选用实验室有的常用的器件，以下分别对各部分所选择的器件给出具体的说明。 水塔水位过低自动报警、自动抽水系统中所用到的器件：1、 八个水位开关2、 EDA实验箱一个3、 芯片：74LS148优先编码器一个、74LS373锁存器一个、74LS00与非门一个、非门一个、NE555一个4、 LED显示器下面详细介绍每个器件：1、优先编码器电路 我在这里采用的优先编码器是

5、74LS148优先编码器，74LS148编码器功能表如下： 74LS148功能表 由表中不难看出，在ST=1电路正常工作状态下，允许I0I7当中同时有几个输入端为低电平，即有编码输入信号。IN7的优先权最高，IN0的优先权最低。当IN7=1时，无论其他输入端有无输入信号，输出端只给出了IN7的编码，即000. 74LS148的内部逻辑图 2、锁存器74LS373锁存器： 373为三态输出的八 D 透明锁存器,共有 54/74S373 和 54/74LS373 两种线路结构型式，其主要电器特性的典型值如下(不同厂家具体值有差别):型号 tPd PD54S373/74S373 7ns 525mW

6、引脚图54LS373/74LS373 17ns 120mW373 的输出端 O0O7 可直接与总线相连。当三态允许控制端 OE 为低电平时，O0O7 为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当 OE 为高电平时，O0O7 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端 LE 为高电平时，O 随数据 D 而变。当 LE 为低电平时，O 被锁存在已建立的数据电平。当 LE 端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善 400mV。引出端符号：D0D7 数据输入端OE 三态允许控制端（低电平有效）LE 锁存允许端O0O7 输出端真值表： DnLEO

7、EOnHHLHLHLLXLLQ0XXH高阻态内部原理图3、多谐振荡器的组成部分，555定时器国产双极型定时器CB555电路结构图。它是由比较器C1和C2，基本RS触发器和集电极开路的放电三极管TD三部分组成。555定时器是一种中规模集成电路，只要在外部配上适当阻容元件，就可以方便地构成脉冲产生和整形电路。555集成定时器由五个部分组成：1、 基本RS触发器：由两个“与非”门组成2、 比较器：C1、C2是两个电压比较器3、 分压器：阻值均为5千欧的电阻串联起来构成分压器，为比较器C1和C2提供参考电压。4、 晶体管开卷和输出缓冲器：晶体管VT构成开关，其状态受端控制。输出缓冲器就是接在输出端的反

8、相器G3，其作用是提高定时器的带负载能力和隔离负载对定时器的影响。其逻辑框图如下： 逻辑符号如下： 逻辑功能表如下图：555定时器功能表输 入输 出阈值输入(vI1)触发输入(vI2)复位()输出()放电管T××00导通 11截止10导通1不变不变逻辑功能描述如下：555定时器的主要功能取决于比较器，比较器的输出控制RS触发器和放电管T的状态。图中RD为复位输入端，当RD为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出v0为低电平。因此在正常工作时，应将其接高电平。    由图可知，当5脚悬空时，比较器C1和C2比较电压分别为2/3VCC和

9、1/3VCC。    当vI1>2/3VCC，vI2>1/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器被置0,放电三极管T导通，输出端vO为低电平。     当vI1<2/3VCC，vI2<1/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器被置1,放电三极管T截止，输出端vO为高电平。当vI1<2/3VCC，vI2>1/3VCC时，基本RS触发器R =1、S =1,触发器状态不变，电路亦保持原状态不变。综合上述分析，可得555定时

10、器功能表如表10.11.1所示。如果在电压控制端（5脚）施加一个外加电压（其值在0-VCC之间），比较器的参考电压将发生变化，电路相应的阈值、触发电平也将随之变化，进而影响电路的工作状态。图三为国产双极型定时器CB555内部电路结构原理图。它是由比较器C1和C2，基本RS触发器和集电极开路的放电三极管TD三部分组成。 其中VH是比较器C1的输入端，v12是比较器C2的输入端。C1和C2的参考电压VR1和VR2由VCC经三个五千欧电阻分压给出。在控制电压输入端VCO悬空时，VR1=2/3VCC,VR2=1/3VCC。如果VCO外接固定电压，则VR1=VCO,VR2=1/2VCO. RD是置零输入

11、端。只要在RD端加上低电平，输出端v0便立即被置成低电平，不受其他输入端状态的影响。正常工作时必须使RD处于高电平。图中的数码18为器件引脚的编号。4、数码显示器数码显示器用4线的七段显示数码管。 功能表如下：数字 4 32101234567890000000011000011110000110011000101010101 四、功能模块如上所述，主电路分为两部分。1、检测和显示电路，电路图如下，并对电路进行仿真：下面是对该电路部分的功能仿真，当水位开始下降并从上到下依次接触开关时，开关闭合，信号从开关输入，进入优先编码器进行编码，74LS148是低电平有效的优先编码器，输出信号进入锁存器锁存

12、然后进入数码显示器，则电路显示出实时水位。下面是仿真结果： 当水位降到第三个开关时 当水位降到底6个开关时 仿真结果准确，进行下一模块的仿真。3、 报警电路模块，电路图如下：当水位过低开关闭合时，触发报警电路，此时报警灯与水泵抽水灯同时亮。仿真结果如下：可见，从报警电路模块的仿真来看，这个部分的功能也是正确的。五、总体设计电路图整体电路图如下：图中水位监测开关感应水位，随着水位的下降依次闭合。当开关闭合时，电路中输入低电平给74LS148优先编码器进行优先编码，信号进入锁存器后，在数码显示管上显示出实时水位。当水位过低时，水位过低开关将会闭合，此时直接连接报警电路，信号通过555定时器输出到报警灯和水泵抽水灯上，使两灯点亮实现报警和抽水。仿真结果如下： 水位正常并在降低 当水位过低时，水位过低开关闭合六、实验心得这学期的课程设计终于结束了，心里感觉不错，感受到了我的未来，对以后的目标也有所明确，在课程报告设计的过程中，真正的发现了自己对知识的掌握不足，为自己敲响了警钟，以后要认真学习。在这次设计里我在指导老师的帮助下，也算是比较不错的完成了我们的课题。其实这也是对我能力与耐力