水位监测报警系统的设计

2008级电子信息工程

模拟数字电路课程设计报告书

设计题目水位监测报警系统的设计

姓名

学号

学院物理与电子信息工程学院

专业电子信息工程

班级

指导教师

2010年11 月20 日

水位监测报警系统的设计

指导教师签名：

2010年月日

一、指导教师评语

指导教师签名：

2009 年月日

二、成绩

验收盖章

2009年月日

目录

摘要 (3)

一、前言 (4)

二、水位报警系统方案选择 (4)

2、1 水位信号的选择 (4)

2、2 信号转换模块的选择 (5)

2、3 编码模块和数码显示模块选择 (5)

三、工作原理 (6)

四、电路设计 (7)

4.1水位信号、信号转换设计 (7)

4.2 编码、数码管显示设计 (8)

4.3 报警模块设计 (9)

4.4退偶电路……………………………………………

9

五、系统调试 (10)

六、设计总结 (11)

七、参考文献 (11)

八、附件 (12)

8.1 附件1 原理图 (12)

8.2 附件2 PCB排版 (13)

8.3 附件3 真值表 (14)

8.4 附件4 元件清单 (15)

摘要：本水位监测报警器使用5V低压直流电源（也可以用3节5号电池代替）就可以对5~15厘米的水位进行监测，用数码管显示水位，并可以对不再此范围内的水位发出报警。主要采用CD4066、74LS86、74LS32、74S48芯片，再加上数码管、蜂鸣器、电阻、电容这些器件组成一个简单而灵敏的监测报警电路，操作简单，接通电源即可工作。因为大部分电路采用数字电路，所以本水位监测报警器还具有耗能低、准确性高的特点。

关键字：译码电路报警电路监测电路

Abstract: The water level alarm monitoring the use of 5 V low-voltage DC power (can also use three batteries replaced on the 5th) will be able to 5 to 15 centimeters of water level monitoring, with LED display and digital display of water level, and this can no longer Within the scope of a water level alarm. Mainly CD4066, 74LS86, 74LS32, 74S48 chips, coupled with digital control, buzzer, electric capacity, the resistance of these devices composed of a simple and sensitive monitoring alarm circuits. Because the majority of circuits using digital circuitry, so the water level monitored alarm system also has low energy consumption, high accuracy of the characteristics.

Keyword: Decoding circuit alarm circuit monitoring circuit

一、前言

随着自动化技术的发展，自动化技术以深入到了各领域，为人们的生产生活带来了许多方便。水位的检测也可以用自动化来实现。大到可用于水库、湖泊、池塘水位的检测，小的可以用于鱼缸、锅炉水位的检测。我们针对我们设计的水位检测报警器的功能、原理、设计思路、调试等方面做了个系统的介绍。 二、水位监测报警系统方案的选择

本系统主要由水位信号模块、信号转换模块、数码管显示模块、报警模块、编码模块等模块构成。其系统方案框图如下图所示：

（1）水位信号模块的选择

方案1：采用电容的原理，用两块平行的长方形铜板作为电极放在水中，可以通过检测两电极间的电信号可知水位的变化情况。优点：结构简单、水位分辨率可大大提高;缺点：容易受水质的影响产生误差，信号为模拟信号，不方便处理。 方案2：采用触点的方法，在每个水位点放置一个触点，当水到达该触点时就可得到一个信号。优点：灵敏度高、得出的时数字信号容易处理；缺点：分辨率不好提高，分辨率越高触点越多，越难编码。

考虑到分辨率要求不高和信号处理的难度，排除干扰因素，我们采用方案2。 （2）信号转换模块的选择

水位信号模块

信号转换模块

编码模块

报警模块 数码显示模块

方案1:使用三极管把微弱的水位信号放大以驱动其他模块的工作。优点：成本低；缺点：工作不够稳定，使用数量多。

方案2：使用CD4066双向模拟开关，把微弱的水位信号引到CD4066的控制端，CD4066的输入端都接电源，这样就能把微弱的水位信号转换为稳定的电位信号。优点：工作稳定可靠，便于集成化;缺点：成本高。

信号转换模块的工作影响的各个模块的正常工作我们采用方案2。

（3）编码模块和数码显示模块的选择

方案1：使用2块8—3线编码器组合构成16—4的编码电路，再经过一个显示译码器直接驱动数码管显示。优点：电路结构简单；缺点：要编码的信号不够16个，造成浪费，显示译码器不好找。

方案2：使用异或门74LS86和或门74LS32组成一个特殊的编码电路对每位位的数进行编码，在经74LS48显示译码器驱动数码管显示。（详细个位编码见附录）优点：电路可靠，稳定;缺点:电路较复杂。

由于CD4066 74LS86、74LS32、74LS48都是常用的芯片，因此我们采用了方案2.