1、水位監測報警器(顯示部分 水位監測報警器(顯示部分目錄摘要 (3引言 (4一、方案論證 (41.1 電源模塊 (41.2 水位檢測模塊 (51.4 顯示模塊 (72.1電源模塊 (82.2 控制模塊和顯示模塊 (8三、測試說明 (93.1測試所用儀器 (93.2 模塊測試 (93.2.1 電源模塊測試 (93.2.2 控制模塊測試及顯示模塊測試 (10四、測試數據 (10五、結束語 (10六、參考文獻 (10第二屆電子設計大賽水位監測報警器(顯示部分摘要:水位監測報警器是利用在江河湖海監測水位高度的水位監測系統。該系統在實際應用當中,能準確顯示水水位的高度。水位監測報警器設計新獨特,具有體積小

2、,靈敏度高、工作穩定的特點,更重要的就是能夠遠程接收信號,實現遠程自動控制,大大提升技術性能。現在重點介紹水位監測報警器的顯示部分的內部電路、性能及應用。關鍵詞:水位監測報警器 MC74HC4511N芯片共陰顯示數碼管水位監測報警器(顯示部分引言發光二極管是利用于水位顯示高度的電子元件,自從上個世紀90年代已被人們在水位產品中廣泛應用。但由于它不能顯示具體的數字,所以現在逐漸被人們所在取代。水位監測器是在以前的水位系統監測系統基礎上進行技術改造的高科技產品。它應用了共陰顯示數碼管,能更為準確地、直觀地觀察水位,再加上應用了MC74HC4511N 芯片,工作穩定,靈敏度高,能夠實現遠程自動控制,

3、大大提升了綜合技術性能。一、方案論證根據題目要求和本系統的設計思想,系統主要包括圖一所示的模塊電源模塊水位監測模塊控制模塊數碼管顯示模塊圖一 系統模塊1.1 電源模塊方案1:利用交流電源來驅動整個系統工作,把交流電220伏利用變壓器降壓到交流電壓5伏,再把交流電壓轉變為直流電壓。在此方案中,利用220伏交流電轉變為5伏交流電過程中,利用變壓器降壓比較困難,且準確不高。最后還要將交流電轉變為直流電,實現過程中需要比較多的元件,以及經濟上比較昂貴。所以,這個方案不合理,不采用.第二屆電子設計大賽方案2 直接利用5伏直流電。運用方便、簡單、穩定、實用價值比高。本設計采用了方案2。1.2 水位檢測模塊

4、方案1:利用一個水球,通過水球的浮沉來決定那個水位的電路導通。當水位上升到最低高度時,水球接觸最低端點時,最低點的電路導通;當水位繼續上升時,水球也隨著水位上升,接觸端會脫離最低點,上升到第二最低點使第二最低點處的電路導通,以后的導通點,同理。在實際應用中,由于水面的浮動,而引言起水球的浮動,導致顯示水位方面出現不穩定或是出現錯誤的顯示;另外,水球的動接觸點與電路中的靜接觸點會出現接觸不良或是不接觸現象,這樣對于自動控制方面帶來不良的影響。 圖 1.2-2 水位檢測模塊方案2:A、B、C、D、E、F-為水位檢測點,公共端接5伏的直流電源,假如水位在A點水平面時,則5伏電源經過公共端點、水、A點

5、,形成水中的導通電路。(見上圖1.2-2這個電路簡單,可用性強.基于上述分析,所以選擇方案2。1.3 控制模塊方案1:利用優先編碼器CD74LS147先進行編碼,使其編碼成8421BCD碼,再用顯示驅動譯碼器4511BD把編碼器的8421BCD碼譯出來,并驅動數碼管把當前水位水位監測報警器(顯示部分顯示出來.在這個方案中,由于優先編碼器在進位過程中,經常出現8421碼的渾亂,造成準確度不高,使之在現實應用中不能最好發揮它的作用,所以這個方案不是最完美的方案.方案2 利用或門DM74LS32N和異或門DM74LS86N來編碼成8421BCD碼,再利用顯示驅動譯碼器4511BD把編碼的8421BC

6、D碼譯出來(見圖 3.3.這個方案中,或門DM74LS32N和異或門DM74LS86N工作電壓范圍大,且編碼比較穩定,精確度較高,所以采用了此方案. 圖 1.3-3 控制模塊1.4 顯示模塊方案1:利用發光二極管來顯示水位的高度。當水位上升到一個高度時,就給發光二極管一個高電平,使其發光,這樣可知當前水位的高度。由于二極管只是能發光,而不能顯示數字,使用不方便,不能直觀地得出水位高度。所以我們設計了第二種方案。方案2 利用共陰顯示數碼管來顯示當前水位的高度。由于共陰數碼管顯示的是數字,所能使用比較方便,而且數碼管的價格相比發光二極管的總價低,所以第二種方案比較理想。故我們采用了方案2。二、具體

7、的模塊設計具體模塊設計見圖二。水位監測報警器(顯示部分 圖二具體設計模塊2.1電源模塊利用水的導電性。當水位上升到固定端點,電源、公共端點、水、另外一個端點、負載構成閉合回路。2.2 控制模塊和顯示模塊利用或門DM74LS32N和異或門DM74LS86N結合起來構成控制模塊,再利用驅動譯碼器4511BD把當前的水位顯示出來(見圖 2.2-1。第二屆電子設計大賽 圖 2.2-1 控制模塊與顯示模塊實物三、測試說明3.1測試所用儀器模擬水箱、萬用表3.2 模塊測試首先把導通模塊放到水中,然后接通直流電源,最后逐漸向模擬水箱加入水,觀察數碼管所顯示的數字,并用直尺測量水位的高度,記錄數碼管顯示的水位

8、高度及直尺所測量到的水位設計,再作比較。3.2.1 電源模塊測試先把電池裝進電池盒,然后連接好電路各個模塊,首先測量電池盒輸出電壓,測量的結果得4.98伏,然后再用萬能表測量經過水后到異或門DM74LS86N兩端之間的電壓,得到的測量結果是4.8伏。結果分析:所測試得的結果在這個實驗中是很正常的,因為由于所用儀器的誤差及電池輸出電壓不穩定所造成。水位監測報警器(顯示部分3.2.2 控制模塊測試及顯示模塊測試當水位上升到5厘米時,數碼管立刻顯示“5”,緊接著隨著水位的上升,數碼管顯示的數字也在不斷增大;當到達水位的最高點15厘米時,數碼管顯示著“15”,這時如果水位下降時,數碼管的數字也隨著減小

9、,直到“5”。結果分析:控制模塊、數碼管顯示模塊都是正常的。四、測試數據各元件的平均參數(見圖表四電源電壓(伏輸入電壓(伏輸出電壓(伏4.98 4.8 4.84.98 4.8 4.8表四通過對整個系統測試的結果分析,系統各項測量數據都是基本上符合各個元件的參數,且在整個電路中這些數據是該電路最適合的參數。五、結束語本設計實物中運用了或門DM74LS32N、異或門DM74LS86N和驅動譯碼器4511BD 完美的結合,構造成水位監測、水位顯示系統,它具有設計新獨特,具有體積小,靈敏度高、工作穩定的特點,可以準確接收遠程信號,實現遠程自動控制。從最終結果來看,本設計有較強的適應能力,能夠較好的完成題目的要求。六、參考文獻1 魏立君.韓華琦編.CMOS4000系列60種常用集成電路的應用。北京:人民郵電出