自动化技术毕业论文--水位报警器

毕业论文任务书

毕业论文指导教师评阅意见表

毕业论文答辩意见表

水位报警器

摘要：本产品采用CD4066双向模拟开关进行水位监控，LDE 发光二极管和数码管显示水位高度，蜂鸣器给予报警。从水位监控器到水位显示器用74LS147编码器编码，4511译码器译码。由于74LS147是低电位编码器，故要用4077同或门对水位监控器处理后的数据输入74LS147编码，再用CD4069处理74LS147输出的数据传入4511译码。

关键词：74LS147、CD4066、4077、传感器

1、总体方案

图1-1 总体方案

1.1 控制部分

方案一：采用CD4066作为控制部分。CD4066是双向模拟开关，能控制数字及模拟信号的传送，其输出端与输入端可互换使用，能用外部电路控制内部电路，可用于水位监测水位高度。

方案二：采用继电器作为控制部分。继电器的作用与CD4066相似，但所占空间大，价钱也较贵。

综合比较以上两个方案，并与实际情况相结合考虑，我们决定选择方案一。

2、单元模块设计

2.1水位监控：

图2-1 水位监控流程图

接受信号是由一个铜板制成的探针，如图（三）所示。每个铜片之间的长度相差1厘米。当水位每上升1厘米铜片就接收到相应的信号，并传入系统中。

图2-2

探针

信号输入系统之后，由CD4066进行处理：当输入的信号为“1”时，CD4066接通，使需要的信号送出。如图（四）

图2-3 CD4066信号处理

信号送到LED 发光二极管，相应的LED 发光二极管就亮起来。没到五厘米的时候第一个发光二极管亮，并报警；到达五厘米时第二个发光二极管亮，第一个发光二极管灭，六厘米时第三个发光二极管亮，以此类推，当亮到十二个发光二极管时信号达到警戒地，警报器（蜂

鸣器）响起来。

2.2编码译码部分

图2-4编码译码流程图

信号从CD4066双向模拟开关送进来，由4077同或门接收信号，并处理信号，处理原理如表2-1

下图

信号输送到74LS147进行编码，由于这编码器是低电平有效，所以处理后得到的

信号是0才能被74LS147识别，输出的信号是1的则被视为无效。如下图。低电平以十进制进入74LS147，经过74LS147处理后得到二进制8421BCD 码。以低电平送出信号。

低电平经过4069反相器变成4511译码器能识别的信号高电平，送给4511译码器。

8421BCD 码变成高电平后，进入4511译码器译成数码管能识别的信号。信号由二进制0101~1111变化，其相应的输出信号是数码管能认识的5~15的信号。

2.3显示部分

显示部分主要由两部分组成，第一部分就是发光二极管，他能大概的显示水位与警戒位的差距，能一目了然，其原理以上已讲。第二部分是数码管显示具体的数据，即较精确的显示水位高度。能一看便知道水位现时的高度。

CD4066是一种双向模拟开关，在集成电路内有4个独立的能控制数字及模拟信号传送的模拟开关。每个开关有一个输人端和一个输出端，它们可以互换使用，还有一个选通端（又称控制端）。当选通端为高电平时，开关导通，此时的导通电阻为几十欧姆；当选通端为低电平时，开关截止，呈现出很高的阻抗，可以看成为开路。在使用时，选通端是不允许悬空的。

74LS147是一个编码芯片，它的输入与输出脚如表所示：

表2-2

0时，则输出1101而不是1110。

号通过CD4066送出。

2.4各单元模块的联接

水位监控部分与译码编码部分的联接

要信号是0（即接低电平），当输入信号为1（高电平）时，CD4066接通，低电平信

水位监控部分的需要信号主要时又编码译码部分确定的，CD4066的一端的放需

送到74LS147便可以进行编码，但是一个编码器只能对十进制数1~9进行编码，而数码管则需要显示5到15，即要有两个数码管来显示，一个数码管只显示1（十位数），个位数的数码管则从5到9显示，然后要变成0，再从1~5显示。因此再数据进入74LS147时要进行处理，使74LS147的3、4、5、10管脚依次得到低电平，可以得到1010、1001、1000、0111、0110经过反相器后便得到0101、0110、0111、1000、1001，用十进制写出是5、6、7、8、9. 当显示十时，个位数要变零，此时送到74LS147需要全是高电平，能让信号符合要求送到74LS147最简要的方法是用4077同或门。

图2-5水位监控部分与译码编码部分的联接

3、系统调试

3.1功能调试法：

按产品的功能进行实际实践，观看电路的整体情况，问题出现在哪已个模块。即哪个部分可以实现，哪部分不能实现。

3.1.1 原理调试法：

在明确哪部分有问题后，根据原理图进行测试，是否有虚焊、漏焊、错焊的情况。

3.1.2 关键点的测量调试法：

确定没有虚焊、漏焊、错焊的情况还不能实现需要功能的，需要对一些比较关键的点测量数据，这些数据是否与要求的数据相比较，是否有出入。有出人则检查其相应的电路，并想方法使数据符合要求。

4、系统功能

根据设计要求，本系统实现了对水位得监测以及报警。当水位低于5厘米给予声光报警，每升高1厘米均有相应得发光二极管显示，而当水位升至15厘米也给予了声光报警。与此同时，数码管也会显示相应得水位高度，虽没有清晰的播报水位升高的高度，但也实现了语音报警得功能。

5论文设计总结

通过测试，我们的水位报警器完成了设计要求。在这次设计过程中也遇到例如布线不怎么合理的现象，也因如此而加深了对布线熟练程度。同样，在这次设计中，我们对本次设计相关的元器件有了较为熟悉的了解，对各元器件的原理有了较清楚的理解。总体来说，对于本次的设计进行还时不错，均可实现设计的各个功能，因而算是完成了产品的设计。

本文是在指导老师的悉心关怀和全面指导下完成的。老师的渊博

学识，严谨的治学态度，认真负责的工作作风让我受益匪浅。我们在理论水平、实践动手能力上得到很大的提高，在这我们向王老师致以最真挚的感谢和最崇高的敬意！

注释：任为民，余孟尝等编，数字集成电路基础教程。北京：中央广播电视大学出版社，1989年

参考文献：

[1] 电子技术

[2肖景和编。数字集成电路应用精粹。北京：人民邮电出版社，2002年

[3国电子网。

[4]任为民，余孟尝等编，数字集成电路基础教程。北京：中央广播电视大学出版社