1、.電子課程設計水塔水位過低自動報警、自動抽水系統 水塔水位過低自動報警,自動抽水系統該系統主要由水位開關、顯示器、報警燈和水泵抽水燈組成。當水位到達某一個開關的時,該開關閉合,顯示器中顯示當前水位。當水位過低時,過低開關閉合,系統將自動點亮報警燈和水泵抽水燈,以便補水,提升水位。一、 設計任務與要求該水位檢測電路主要功能是能顯示當前水位,并且當水位過低時,電路能自動報警并且讓水泵自動抽水的電路。基本功能:1、 用編號為0-7的開關模擬水塔中的實時水位。2、 當水位持續下降時,0-6號開關順序閉合,此時當每個開關閉合時,顯示器上顯示出來當時水塔里的水位情況。3、 7號開關為水位過低警示開關,當此

2、開關閉合時,說明水塔中的實時水位已經過低,則要點亮水位過低報警燈和水泵抽水燈。二、總體框圖 譯碼驅動顯示電路74LS373鎖存器74LS148優先編碼器呼叫輸入 水位正常 水位過低 多諧振蕩器水位過低報警燈 水泵抽水燈 模塊功能：如上述總體框圖所示，檢測電路分為檢測與顯示電路和報警電路兩大模塊。1、 顯示電路由74LS148優先編碼器，74LS373鎖存器和譯碼驅動顯示電路組成。0-6號開關依次閉合，信號進入優先編碼器進行編碼，再以二進制輸出。輸出的信號所存起來，鎖存器的輸出端輸出結果通過譯碼顯示電路顯示出來。2、 報警電路由一個NE555和外圍電路以及報警燈和水泵抽水燈構成。當代表水位過低的

3、7號開關閉合時，信號則直接進入報警電路，通過多諧振蕩器實現報警燈和水泵抽水燈的點亮。設計思路：該系統的主要作用是檢測與顯示水位、自動報警和自動抽水功能。要實現要求的功能的話，我認為把整個系統分為兩個部分來看：1、 檢測與顯示部分是用七個開關，在水塔里從上到下依次排列。當水位下降到某個開關位置的時候，開關閉合，輸出信號被送入8-3優先編碼器進行編碼，編碼輸出信號經鎖存后送入顯示電路，顯示電路的作用是顯示當前水位，從而顯示電路把實時水位顯示了出來。2、 報警電路的作用是當水塔中水位過低是，引起水位過低開關閉合，開關閉合產生的信號直接通過由NE555組成的多諧振蕩器出來的信號直接觸發報警燈和水泵抽水

4、燈。3、 報警電路，由于沒有報警器，所以選擇一個LED燈來表示。為了使更明顯一些，給LED燈加了個連續脈沖信號，以使燈能夠按我們需要的頻率一閃一閃。通過以上思路的設計，使電路達到顯示水位，自動報警自動抽水的功能。三、選擇器件 選擇器件盡量選用實驗室有的常用的器件，以下分別對各部分所選擇的器件給出具體的說明。 水塔水位過低自動報警、自動抽水系統中所用到的器件：1、 八個水位開關2、 EDA實驗箱一個3、 芯片：74LS148優先編碼器一個、74LS373鎖存器一個、74LS00與非門一個、非門一個、NE555一個4、 LED顯示器下面詳細介紹每個器件：1、優先編碼器電路 我在這里采用的優先編碼器

5、是74LS148優先編碼器，74LS148編碼器功能表如下： 74LS148功能表 由表中不難看出，在ST=1電路正常工作狀態下，允許I0I7當中同時有幾個輸入端為低電平，即有編碼輸入信號。IN7的優先權最高，IN0的優先權最低。當IN7=1時，無論其他輸入端有無輸入信號，輸出端只給出了IN7的編碼，即000. 74LS148的內部邏輯圖 2、鎖存器74LS373鎖存器： 373為三態輸出的八 D 透明鎖存器,共有 54/74S373 和 54/74LS373 兩種線路結構型式，其主要電器特性的典型值如下(不同廠家具體值有差別):型號 tPd PD54S373/74S373 7ns 525mW

6、 引腳圖54LS373/74LS373 17ns 120mW373 的輸出端 O0O7 可直接與總線相連。當三態允許控制端 OE 為低電平時，O0O7 為正常邏輯狀態，可用來驅動負載或總線。當 OE 為高電平時，O0O7 呈高阻態，即不驅動總線，也不為總線的負載，但鎖存器內部的邏輯操作不受影響。當鎖存允許端 LE 為高電平時，O 隨數據 D 而變。當 LE 為低電平時，O 被鎖存在已建立的數據電平。當 LE 端施密特觸發器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善 400mV。引出端符號：D0D7 數據輸入端OE 三態允許控制端（低電平有效）LE 鎖存允許端O0O7 輸出端真值表： DnLE

7、OEOnHHLHLHLLXLLQ0XXH高阻態內部原理圖3、多諧振蕩器的組成部分，555定時器國產雙極型定時器CB555電路結構圖。它是由比較器C1和C2，基本RS觸發器和集電極開路的放電三極管TD三部分組成。555定時器是一種中規模集成電路，只要在外部配上適當阻容元件，就可以方便地構成脈沖產生和整形電路。555集成定時器由五個部分組成：1、 基本RS觸發器：由兩個“與非”門組成2、 比較器：C1、C2是兩個電壓比較器3、 分壓器：阻值均為5千歐的電阻串聯起來構成分壓器，為比較器C1和C2提供參考電壓。4、 晶體管開卷和輸出緩沖器：晶體管VT構成開關，其狀態受端控制。輸出緩沖器就是接在輸出端的

8、反相器G3，其作用是提高定時器的帶負載能力和隔離負載對定時器的影響。其邏輯框圖如下： 邏輯符號如下： 邏輯功能表如下圖：555定時器功能表輸 入輸 出閾值輸入(vI1)觸發輸入(vI2)復位()輸出()放電管T××00導通 11截止10導通1不變不變邏輯功能描述如下：555定時器的主要功能取決于比較器，比較器的輸出控制RS觸發器和放電管T的狀態。圖中RD為復位輸入端，當RD為低電平時，不管其他輸入端的狀態如何，輸出v0為低電平。因此在正常工作時，應將其接高電平。    由圖可知，當5腳懸空時，比較器C1和C2比較電壓分別為2/3VCC

9、和1/3VCC。    當vI1>2/3VCC，vI2>1/3VCC時，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出高電平，基本RS觸發器被置0,放電三極管T導通，輸出端vO為低電平。     當vI1<2/3VCC，vI2<1/3VCC時，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出低電平，基本RS觸發器被置1,放電三極管T截止，輸出端vO為高電平。當vI1<2/3VCC，vI2>1/3VCC時，基本RS觸發器R =1、S =1,觸發器狀態不變，電路亦保持原狀態不變。綜合上述分析，可得555定

10、時器功能表如表10.11.1所示。如果在電壓控制端（5腳）施加一個外加電壓（其值在0-VCC之間），比較器的參考電壓將發生變化，電路相應的閾值、觸發電平也將隨之變化，進而影響電路的工作狀態。圖三為國產雙極型定時器CB555內部電路結構原理圖。它是由比較器C1和C2，基本RS觸發器和集電極開路的放電三極管TD三部分組成。 其中VH是比較器C1的輸入端，v12是比較器C2的輸入端。C1和C2的參考電壓VR1和VR2由VCC經三個五千歐電阻分壓給出。在控制電壓輸入端VCO懸空時，VR1=2/3VCC,VR2=1/3VCC。如果VCO外接固定電壓，則VR1=VCO,VR2=1/2VCO. RD是置零輸

11、入端。只要在RD端加上低電平，輸出端v0便立即被置成低電平，不受其他輸入端狀態的影響。正常工作時必須使RD處于高電平。圖中的數碼18為器件引腳的編號。4、數碼顯示器數碼顯示器用4線的七段顯示數碼管。 功能表如下：數字 4 32101234567890000000011000011110000110011000101010101 四、功能模塊如上所述，主電路分為兩部分。1、檢測和顯示電路，電路圖如下，并對電路進行仿真：下面是對該電路部分的功能仿真，當水位開始下降并從上到下依次接觸開關時，開關閉合，信號從開關輸入，進入優先編碼器進行編碼，74LS148是低電平有效的優先編碼器，輸出信號進入鎖存器鎖

12、存然后進入數碼顯示器，則電路顯示出實時水位。下面是仿真結果： 當水位降到第三個開關時 當水位降到底6個開關時 仿真結果準確，進行下一模塊的仿真。3、 報警電路模塊，電路圖如下：當水位過低開關閉合時，觸發報警電路，此時報警燈與水泵抽水燈同時亮。仿真結果如下：可見，從報警電路模塊的仿真來看，這個部分的功能也是正確的。五、總體設計電路圖整體電路圖如下：圖中水位監測開關感應水位，隨著水位的下降依次閉合。當開關閉合時，電路中輸入低電平給74LS148優先編碼器進行優先編碼，信號進入鎖存器后，在數碼顯示管上顯示出實時水位。當水位過低時，水位過低開關將會閉合，此時直接連接報警電路，信號通過555定時器輸出到報警燈和水泵抽水燈上，使兩燈點亮實現報警和抽水。仿真結果如下： 水位正常并在降低 當水位過低時，水位過低開關閉合六、實驗心得這學期的課程設計終于結束了，心里感覺不錯，感受到了我的未來，對以后的目標也有所明確，在課程報告設計的過程中，真正的發現了自己對知識的掌握不足，為自己敲響了警鐘，以后要認真學習。在這次設計里我在指導老師的幫助下，也算是比較不錯的完成了我們的課題。其實這也是對我能力與耐力的雙