数电课设 水位自动控制

本科生课程设计（论文）I辽宁工业大学数字电子技术基础课程设计（论文）题目：水位自动控制装置院（系）：电子与信息工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：本科生课程设计（论文）II课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院教研室：电子信息工程注：成绩：平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算学号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目水位自动控制装置课程设计（论文）任务设计参数：（1）水位自动控制在一定范围内（如2-6米），当水位低至2米时使电机启动，带动水泵上水；当水位升至6米时，使电机停转；（2）因特殊情况水位超限（如高至7米、低至1米）报警器报警；（3）设有手动按键，便于随机控制；（4）由数码管直观显示当前水位。设计要求：1.分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2.确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3.设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。进度计划第1天：集中学习；第2天：收集资料；第3天：方案论证；第4天：方案审查；第5天：选择器件；第6天：单元电路设计；第7天：参数计算；第8天：整体电路设计；第9天：EWB仿真、完善设计；第10天：答辩。指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日本科生课程设计（论文）III摘要本设计的是一个水位自动控制装置，方案电路能够根据实际情况控制两个水泵实现对水位的自动控制,水位的实时显示,手动的开关和水位报警功能，本设计可以广泛用于各个供水公司和水塔。本设计包括水位检测电路，水位显示电路，电机驱动电路，水位报警电路。在水位检测电路使用电阻串联，8个探头和AD0809芯片把水位的电压模拟量转化为数字量，电机驱动电路使用74LS138把各个水位的信号输送给电机，驱动电机开关,当水位0S2米,两个水泵上水；当水位2S6米时,小水泵MS上水；S=6米，两个水泵关闭。水位显示电路使用74LS48和数码管对水位进行实时显示。同时当水位为1米，7米时还可以通过74LS138的信号使蜂鸣器报警。本设计利用Proteus软件画出各部分电路图，并且仿真。数码管动态显示0到7米之间的水位。关键词：水位检测电路；AD0809芯片；74LS138；蜂鸣器报警本科生课程设计（论文）IV目录第1章绪论.................................................................................................................11.1水位自动控制装置概况.................................................................................11.2本文研究内容.................................................................................................2第2章水位自动控制装置设计电路...........................................................................32.1水位自动控制装置总体设计方案.................................................................32.1.1总体框图..............................................................................................32.2具体电路设计.................................................................................................42.2.1水位检测电路设计..............................................................................42.2.2水位显示电路设计..............................................................................52.2.3电机驱动电路......................................................................................52.2.5水位报警电路......................................................................................62.3元器件型号选择.............................................................................................72.4Proteus仿真，数据分析.................................................................................7第3章课程设计总结.................................................................................................8参考文献.......................................................................................................................9附录Ⅰ总体电路图.....................................................................................................10附录Ⅱ元器件清单.....................................................................................................11本科生课程设计（论文）1第1章绪论1.1水位自动控制装置概况我国的供水自动化系统发展已初有成效。供水自动化系统主要包括水厂自动化和供水管网调度自动化两个方面。由水工业的社会性所决定，水工业的学科体系由多个相互关联的学科组成。包括水质与水处理枝术、水工业工程技术、水处理基础科学、水社会科学、水工业设备制造枝术等。它们共同支撑着水工业的工业体系。而在这些学科中水质与水处理技木和水工业工程技术是水工业学科体系中的主导学科。近几十年来，自动控制技术迅猛发展，在工农业生产、交通运输、国防建设和航空、航天事业等领域中获得广泛的应用。随着生产和科学技术的发展。自动控制技术至今己渗透到各种科学领域，成为促进当今生产发展和科学技术进步的重要因素。比如在生活方面的温度调节、湿度调节、自动洗衣机、自动售货机、自动电梯、空气调节器、电冰箱、自动路灯、自动门、保安系统等。在工业方面主要分为两大类。一类是气体、水位、粉体、石油化工制药、轻工食品、建材等行业。需要对温度、压力、物位、流量、成分等参数进行控制。另一类是对己成型材料的进一步加工或者对多种己成型材料的装配，主要控制位移、速度、角度等参数这些都需要应用自动控制学科的知识。水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统，水塔供水的主要问题是塔内水位应该始终保持在一定范围内，避免“空塔”、“溢塔”现象发生。传统的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺点。而自动控制原理依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，保持水压恒定以满足用水要求，从而提高了供水系统的质最。而智能控制系统的成本低、安装方便、灵敏性、是节约水源、方便家庭和单位控制水塔水位的理想装置。本科生课程设计（论文）21.2本文研究内容任务书中对设计有如下要求1.要求电路能够通过控制两个水泵实现对水位的控制。假定水位范围是2～6米，S为实际水位。当S＜2米时，两个水泵都放水；当2＜S＜6米时，仅一个水泵放水；当S＞6米时，两个水泵都关闭。2.要求电路设有手动按键，便于随机控制。3.要求电路能用数码管够显示出水位。4.要求电路在水位1米或者7米能报警。从要求中可以看出我们需要把水位的变化转化为我们能测得的电压，电流或者电阻的变化，通过他们的比例关系，确定水位的变化量，在此我选择电压的变化量来实现水位的改变。由于电阻有分压的作用因此我选择改变滑动变阻器的阻值来改变电压值从而改变水位的测试范围。在这我们需要把电压的模拟量转化为数字量，通过一定的逻辑关系我们可以达到这个效果，所以逻辑电路是必不可少的。本科生课程设计（论文）3第2章水位自动控制装置设计电路2.1水位自动控制装置总体设计方案方案一：水位范围在S1～S2（S1＜S2）之间，S为实际水位。通过把模拟量水位高度的变化转化数字量电平高低的改变，用到了电压比较器LM393，和或非门电路CC4001。最终我们成功的实现了水位的自动调节和显示，我们通过调节电阻值的大小来改变水位的范围，水位检测电路是通过三个不同颜色发光二极管的显示来检测水位状态。方案二：在水位检测电路使用电阻串联，8个探头和AD0809芯片把水位的电压模拟量转化为数字量，电机驱动电路使用74LS138把各个水位的信号输送给电机，驱动电机开关,当水位0S2米,两个水泵上水；当水位2S6米时,小水泵MS上水；S=6米，两个水泵关闭。水位显示电路使用74LS48和数码管对水位进行实时显示。同时当水位为1米，7米时还可以通过74LS138的信号使蜂鸣器报警。通过对比，方案二简单可行且符合课题要求，我选取方案二。2.1.1总体框图图2.1电路设计总体框图水位检测电路水位范围测量电路水泵开关电路显示电路本科生课程设计（论文）4如图2.1所示，本方案设计包括水位检测电路，水位显示电路，电机驱动电路，水位报警电路。在水位检测电路使用电阻串联，8个探头和AD0809芯片把水位的电压模拟量转化为数字量，电机驱动电路使用74LS138把各个水位的信号输送给电机，驱动电机开关,当水位0S2米,两个水泵上水；当水位2S6米时,小水泵MS上水；S=6米，两个水泵关闭。水位显示电路使用74LS48和数码管对水位进行实时显示。同时当水位为1米，7米时还可以通过74LS138的信号使蜂鸣器报警。2.2具体电路设计2.2.1水位检测电路设计图2.2水位检测装置如图2.2所示，通过8个电阻串联和水位探头，通过电压的大小来确定水位，通过ADC0809芯片把电压的模拟量转化为数字量输出。本科生课程设计（论文）52.2.2水位显示电路设计图2.3水位显示电路如图2.3，通过通过前端水位检测装置得出电压值，再接上AD转换芯片ADC0809把模拟量转化为数字量，再通过74LS48连接数码管即可显示出实时水位。2.2.3电机驱动水泵开关电路设计表2.1电机控制原理真值表ABCMSML0000000100010010110110001101011101111111MS为小水泵，ML为大水泵，低电平驱动，当水位为S=0米,1米时，两个水泵同时上水，当水位为2米S6米之前时，只有小水泵上水，当水位为S=6米时,两个水泵都停水。本科生课程设计（论文）6图2.4电