简易水塔水位控制电路电子课程设计
单片机课程设计水塔水位控制设计
单片机课程设计题目：水塔水位控制设计一引言本设计为一个实际应用系统的水塔水位控制部分。
在此水塔水位控制系统中，检测信号来自插入水中的3个金属棒，以感知水位变化情况。
工作正常情况下，应保持水位在某一范围内，当水位变化发生故障的时候，及时关断电机电源，发出声、光报警信号。
单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性价比，受到人们的重视和关注的应用广、发展快。
而MCS-51单片机是各单片机中最为典型和最具代表性的一种。
水塔供水的主要问题是塔内水位应始终保持在一定范围，避免空塔” 溢塔”现象发生。
目前，控制水塔水位方法较多，其中较为常用的是由单片机控制实现自动运行，使水塔内水位保持恒定，以保证连续正常地供水。
实际供水过程中要确保水位在允许的范围内浮动，应采用电压控制水位。
首先通过实时检测电压，测量水位变化，从而控制电动机，保证水位正常。
因此，这里给出以Atmel公司的80C51单片机为核心器件的水塔水位检测控制系统仿真设计，实现水位的检测控制、电机故障检测、处理和报警等功能，并在Proteus软件环境下实际仿真。
实验结果表明，该系统具有良好的检测控制功能，可移植性和扩展性强。
本次设计以8031芯片为核心，辅以必要的外围电路，设计了一个简易的水塔水位控制系统，它由5V直流电源供电。
在硬件方面，除了CPU夕卜，使用了2732芯片对8031的ROM进行4K扩展，并且使用74LS07芯片对外部电路驱动。
软件方面采用汇编语言编程，整个水塔水位控制系统能根据水塔水位的高低来决定水泵电机的运转状态，并且在发生故障时由外部电路的LED发光管点亮报警。
水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统，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量。
而且成本低，安装方便，经过多次实验证明，灵敏性好，是节约水源，方便家庭和单位控制水塔水位的理想装置。
水塔水位单片机课程设计
水塔水位单片机课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解单片机的基本工作原理，掌握其编程方法。
2. 学习并掌握水位传感器的使用，了解其工作原理和特性。
3. 学习并掌握水塔水位监测系统的设计方法和实现过程。
技能目标：1. 能够运用单片机进行简单的程序编写，实现水塔水位的监测与控制。
2. 能够独立操作水位传感器，进行数据采集和处理。
3. 能够结合实际需求，设计出符合要求的水塔水位监测系统。
情感态度价值观目标：1. 培养学生动手实践、解决问题的能力，增强其对单片机及传感器技术的兴趣。
2. 培养学生团队协作精神，提高沟通与交流能力。
3. 增强学生的环保意识，使其认识到水资源监测的重要性。
课程性质：本课程为实践性课程，结合理论知识与实际操作，培养学生动手能力。
学生特点：具备一定的单片机知识基础，对传感器技术有一定了解，喜欢动手实践。
教学要求：注重理论与实践相结合，鼓励学生自主探究，关注学生在实践过程中的问题解决能力和创新能力。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际问题的解决中，提高其综合素质。
二、教学内容1. 单片机基础：复习单片机的基本原理，重点掌握I/O口编程、中断处理、定时器等基本功能。
教材章节：《单片机原理与应用》第1-3章。
2. 水位传感器原理与使用：学习水位传感器的工作原理、特性及接线方式。
教材章节：《传感器与检测技术》第5章。
3. 水塔水位监测系统设计：a. 系统需求分析：明确监测系统的功能需求，如水位范围设定、报警等。
b. 硬件设计：选择合适的单片机、传感器、执行器等，完成系统硬件电路设计。
c. 软件设计：编写单片机程序，实现水位监测、数据处理和报警等功能。
教材章节：《单片机原理与应用》第4章、第6章，《传感器与检测技术》第6章。
4. 实践操作：分组进行水塔水位监测系统的搭建和调试，包括硬件连接、程序下载、功能测试等。
5. 课程总结：对所学内容进行总结，分析系统设计的优缺点，探讨改进措施。
简易水塔水位控制电路课程设计
目录第一章. 课程设计任务书 (2)第二章. 摘要 (3)第三章. 系统组成图 (4)第四章. 主要单元电路设计 (5)1.电源电路 (5)2.水位监测电路和范围控制电路 (6)3.水泵开关电路和显示电路 (8)4.集成电路管脚图 (9)第五章. 电路原理图 (10)第六章. 器件清单 (11)第七章总结 (12)参考文献 (13)第一章课程设计任务书主要内容、基本要求、主要产考资料等：主要内容1.阅读相关科技文献。
2.学习protel软件的使用。
3.学会整理和总结设计文档报告。
4.学习如何查找器件手册及相关参数。
技术要求1.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S1～S2(S1<S2)，S为实际水位。
当S<S1时，两个水泵都放水；当S1<S<S2时，仅一个水泵放水；当S>S2时，两个水泵都关闭。
2.电路在S1、S2处不能出现跳闸现象，即水泵不能在短时间内反复在放水和关闭的状态之间转换。
3.电路能够显示出水泵的状态。
4.电路能够手动调节水位控制的范围，即可以调节S1、S2的大小。
主要参考资料1．何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001，62．李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，20053，康华光，电子技术基础，高等教育出版社，20034．王澄非，电路与数字逻辑设计实践，山东大学出版社，1999，10 5．姚福安，电子电路设计与实践，山东科技技术出版社，2001，10 完成期限：2009年6月24日指导老师签章：业负责人签章：2009年6月17日第二章摘要本次课程设计要求设计一个简易的水塔水位控制电路，该系统具有水位上下限手动控制、电机运转指示等功能.使用过程中，可以手动选择一组上、下限的水位组合，低于下限两个电机同时运转；水位在上、下限之间，一个电机运转；高于上限，两个电机都停止运转，电路还设计了防止上、下限出现跳闸现象的功能。
水塔水位控制系统电子课程设计全文.
水塔水位控制系统电子课程设计全文.一、水塔水位控制系统的概述水塔水位控制系统是一种自动水位控制系统，主要应用于水塔的水位管理，它可以自动检测水塔的水位，并根据预设的设定值来控制水塔的水位。
系统中的核心部分为水位传感器，用于实时监测水箱的水位，上位机通过水压变送器和电磁阀控制水箱水位。
水塔水位控制系统可以有效控制低水位、高水位等水位状况，提高水塔供水效率，减少水质污染。
水塔水位控制系统主要由以下组成：1.水位传感器：水位传感器安装在水塔内，用于实时检测水塔内水位，传感器将水位数据转换成信号，供上位机控制体系读取。
2.水压变送器：水压变送器通过水压变频器把信号转换成变动的阀门控制电流，用于控制水塔水位，保持在安全范围。
3.电磁阀：电磁阀用于控制水塔内水位，当水位过高时，电磁阀自动开阀引水排出；当水位过低时，电磁阀自动关阀，停止水位控制。
4.上位机：上位机主要用于控制系统的数据采集和参数设置，实时显示水位变化，记录水塔的水位变化，���便用户管理。
水塔水位控制系统的工作原理主要是通过水位传感器实时检测水塔水位，把水位高度数据转换成信号，由上位机控制，再经过水压变送器，控制电磁阀的开关，一旦水位超过预设的范围，系统将自动打开阀门，排出多余的水，当水位低于设定值时，阀门将自动关闭，以保持水位在安全范围内。
1.可实现自动控制，减少人工介入，安全性高。
2.系统运行可靠，采用传感器及计算机控制技术，精准可靠，运行稳定性高。
3.采用智能及精确控制技术，精确度高，水位控制精度可达0.1米。
4.可扩展性强，系统布线简单，无需增设其他电源，可根据实际需要，自动添加检测和控制元件。
五、安装工作1.根据实际水位检测点的位置安装水位传感器。
2.安装及调试水压变送器。
3.根据需要设置水位控制器参数，包括水位上、下限及低压保护阈值等。
4.安装电磁阀，并完成接线，确保系统的正常运行。
5.对控制系统的基本功能进行检测和调试，确保控制系统的性能达到设计要求。
简易水塔水位控制电路电子课程设计
目录1概括 ........................................................................2系统整体方案设计 ........................................................3主要单元电路设计 ........................................................电源电路 . ..............................................................水位检测电路和水位范围丈量电路 . .....................................水泵开关电路及显示电路 ...............................................4 元器件选型................................................................水压传感器 ............................................................比较器 .................................................................稳压管 .................................................................稳压芯片 . .............................................................一般二极管 ...........................................................发光二极管 ...........................................................三极管 ................................................................电磁继电器 ...........................................................变压器 ................................................................桥式整流电路 ........................................................4.11 CD4011 ...............................................................迟滞比较器 ..........................................................结论及展望...................................................................参照文件 ......................................................................附录 ...........................................................................1 2 3 3 3 5 8 8 8 9 10 10 11 11 12 14 14 15 16 17 18 19摘要该方案电源电路采纳电网供电，经过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的 220V沟通电变换成直流 12V电压。
简易水塔水位控制电路课程设计
目录摘要 (2)1 系统组成图 (3)2 主要单元电路设计 (4)2.1电源电路 (4)2.2水位检测电路和范围测量电路 (5)2.3水泵开关电路和显示电路 (6)2.4电源电路 (8)2.5电路总原理图 (9)3 设计总结 (11)参考文献 (12)附录 (13)主要电子元件介绍 (13)元器件清单 (16)摘要在日常生活中，我们会经常看到控制水位的水塔，这种水塔简单，占地面积小，自动控制高。
其原理也很简单，其中由传感器和电压比较器组成的水位计量电路实现了检测水位的功能；由稳压二极管和迟滞比较器组成的水位范围控制电路实现了延时功能即防跳闸功能。
另外简易水塔水位控制电路还包括了电源电路，水泵工作电路和显示电路。
该电路设计简单，易于实现，而且通过手动调节电阻实现了手动调节。
1 系统组成图如图1.1为简易水塔水位控制电路系统组成图。
图1.1 简易水塔水位控制电路的总体框图由上图可知本电路非常简单，由电源电路向其他四个电路提供电压，这四个电路相互联系，依次作用，现对这四个电路的功能做具体解释：水位检测电路：利用水的导电性检测水位变化，同时形成回路，形成电信号实现对水位的控制。
水位范围检测电路：利用比较器原理实现水位范围的确定，同时利用迟滞比较器的迟滞性来避免跳闸现象。
水泵开关电路：完成控制电路和水泵通放水的转换。
显示电路：显示水泵状态。
电源电路：为上述所有电路提供直流电源。
2 主要单元电路设计2.1 水位计测量电路该电路主要有传感器、电容、电阻和电压比较器等元件组成。
图2.1为压阻式压差传感器水位计测量电路。
图2.1 压阻式压差传感器水位计测量电路由上图的电路可知组成电路的主要元件是传感器和电压比较器，其中传感器对水压变化检测，电压比较器主要是用来对信号的放大。
具体工作原理是：压阻式压差传感器感压膜片上形成相应的水压强，由压力传感器的感压膜片感生出相应电压，经传感器内部的V/A变送器，压力传感器中同时测出水温并自动补偿，输出不受水温、大气压强等因素影响的4—20mA的水位模拟信号，由双芯屏蔽电缆连接到水位仪输入端，经A/D转换，再经去伪、除波等处理得出所测的水位。
简易水塔水位控制电路
1 系统组成图图为简易水塔水位控制电路系统组成图，由电源电路，水位检测器，水位范围测量电路，水泵开关电路和显示电路组成。
各部分电路的组成及其用途如下：电源电路：为上述所有电路提供直流电源水位检测电路：利用水的导电性检测水位变化，同时形成回路，形成电信号实现对水位的控制。
水位范围检测电路：利用比较器原理实现水位范围的确定，同时利用迟滞比较器的迟滞性来避免跳闸现象水泵开关电路：完成控制电路和水泵通放水的转换显示电路：利用发光二极管将水泵状态显示出来2 原理电路图采用传感器对水塔水位进行监测，并根据水塔水位的变化将其信号传递给迟滞比较器，经过迟滞比较器的运算、比较、放大，来控制水泵是否工作。
并通过发光二极管来显示水泵的工作状态，易于判断和检修。
迟滞比较器的运用避免了由于水波的波动而造成的水泵的反复的放水与闭合，实现了水塔水位的自动控制。
3 主要单元电路设计3.1电源电路图1如图1为电源电路直接可以从电网供电，通过变压器电路，整流电路，滤波电路，和稳压电路直接将电网中的220V交流电转换成+12V的支流电压。
其各部分功能如下：3.1.1 变压器：采用常规的铁心变压器，将高压转变为低压。
整流电路：采用二极管桥式电路，任务是将交流电换成直流电，这主要靠二极管的单向导电作用，T为电源变压器，作用是将交流电网电压变成整流电路要求的电压价。
其优点是输出电压高，纹波电压小，管子所承受的最大反向电压底。
3.1.2滤波电路：由C1，C2，C3，C4构成，用于滤去整流输出电压中的纹波，本电路采用电容输入式，电容具有平波作用。
使纹波较小，适用于负载电压较高，负载变动不大的电路。
3.1.3 稳压电路：采用三端稳压集成电路，有输入，输出和接地端，内部由启动电路，基准电压电路，取样比较放大电路，调整电路和保护电路组成。
电路中接入电容用来实现频率补偿防止稳压器自激振荡和抑制电路引入的高频干扰，另一方面以减少稳压电源输出端由输出电源引入的低干扰。
水塔水位plc课程设计
水塔水位plc课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理及其在水塔水位控制中的应用；2. 学生能够掌握水塔水位控制系统的设计流程，包括传感器的使用、PLC编程以及执行机构的控制；3. 学生能够解释水位控制中涉及到的物理概念，如液位、压力、浮力等，并与实际控制系统相结合。
技能目标：1. 学生能够操作PLC编程软件，设计并实现简单的水位控制程序；2. 学生能够运用问题解决策略，对水位控制系统进行调试和故障排除；3. 学生通过小组合作，能够协同完成一个综合性的水塔水位PLC控制项目。
情感态度价值观目标：1. 学生将培养对自动化控制技术的兴趣，认识到其在工业和日常生活中的重要性；2. 学生通过实践活动，培养创新意识和工程思维，增强解决实际问题的信心；3. 学生在小组合作中学会尊重他人意见，培养团队协作精神和责任感。
课程性质分析：本课程属于技术应用型课程，结合物理原理与工程技术，强调理论与实践的结合。
学生特点分析：考虑到学生处于高年级，具备一定的物理知识和逻辑思维能力，能够理解较为复杂的控制系统，并具备初步的PLC操作能力。
教学要求：课程需以学生为中心，采用项目驱动教学法，鼓励学生动手实践，通过实际操作达到知识的内化和技能的提升。
通过具体的学习成果分解，教师可以有效地进行教学设计和评估，确保学生在知识掌握、技能应用和情感态度价值观形成方面均能取得实质性进步。
二、教学内容1. PLC基础原理- PLC的结构与工作原理- 常见输入/输出设备的使用2. 水塔水位控制系统组成- 液位传感器的种类及原理- 执行机构（如水泵、阀门）的控制方法3. PLC编程技术- PLC编程语言（梯形图、指令列表等）- 水位控制程序设计步骤及技巧4. 系统调试与优化- PLC程序的下载与上传- 系统调试方法及故障排除5. 综合项目实践- 小组合作设计水塔水位控制项目- 项目实施与评价教学内容依据课程目标，结合教材相关章节，确保科学性和系统性。
multisim设计简易水塔水位电路
multisim设计简易水塔水位电路一、前言Multisim是一款功能强大的电子电路仿真软件，它可以帮助我们快速地设计出各种电路，并通过仿真来验证电路的正确性。
本文将介绍如何使用Multisim来设计一个简易水塔水位电路。
二、水塔水位电路的原理水塔水位电路是一种常见的测量液位高度的电路，它通过测量液体表面上方空气和液体之间的压力差来确定液位高度。
当液位高度上升时，压力差也会随之增大，而当液位高度下降时，压力差也会随之减小。
三、设计思路根据上述原理，我们可以通过将一个压力传感器连接到一个微控制器上，并编写相应的程序来实现对液位高度的测量。
在本次实验中，我们将使用Multisim来模拟这个过程。
四、具体步骤1. 确定所需元件在开始设计之前，我们需要确定所需元件。
根据原理部分中所述，我们需要一个压力传感器和一个微控制器。
此外，为了使电路更加稳定可靠，我们还需要添加一些滤波器和放大器等元件。
2. 绘制电路图在确定所需元件后，我们可以开始绘制电路图。
首先，我们需要将压力传感器连接到微控制器的模拟输入端口上。
然后，我们需要添加一些滤波器和放大器来增强信号的稳定性和可靠性。
3. 进行仿真完成电路图的绘制后，我们可以进行仿真来验证电路的正确性。
在Multisim中，我们可以通过添加信号发生器和示波器等元件来模拟实际的测量过程。
通过调整各个元件的参数，我们可以观察到不同液位高度下输出信号的变化情况，并进一步优化电路设计。
4. 编写程序完成电路设计后，我们还需要编写相应的程序来实现对液位高度的测量。
在这个过程中，我们需要根据实际情况选择合适的编程语言，并根据微控制器型号和规格进行相应设置。
五、总结本文介绍了如何使用Multisim来设计一个简易水塔水位电路，并对具体步骤进行了详细说明。
通过本次实验，我们可以更加深入地理解水位测量原理，并提高自己的电路设计能力。
课程设计-单片机水塔水位控制
目录第一章系统整体设计说明 (1)第二章整体设计方案 (2)第三章设计系统方框图与工作原理 (3)3.1工作原理： (3)3.2系统结构框图: (4)第四章硬件设计及说明 (5)4.1硬件设计说明: (5)4.2水位控制硬件设计： (5)4.3故障及水质监测硬件设计： (6)4.4 水位显示硬件设计原理图： (7)第五章软件设计与说明（包括流程图） (8)5.1 软件设计： (8)5.2 软件设计流程图： (10)第六章调试步骤、使用说明 (11)第七章设计总结 (13)参考文献 ..................................................... 错误！未定义书签。
附录. (14)第一章系统整体设计说明现代传感技术、电子技术、计算机技术、自动控制技术、信息处理技术和新工艺、新材料的发展为智能检测系统的发展带来了前所未有的奇迹。
在工业、国防、科研等许多应用领域，智能检测系统正发挥着越来越大的作用。
检测设备就像神经和感官，源源不断地向人类提供宏观与微观世界的种种信息，成为人们认识自然、改造自然的有力工具。
现代的广义智能检测系统应包括一切以计算机（单片机、PC机、工控机、系统机）为信息处理核心的检测设备。
因此，智能检测系统包括了信息获取、信息传送、信息处理和信息输出等多个硬、软件环节。
从某种程度上来说，智能检测系统的发展水平表现了一个国家的科技和设计水平。
本课题研究的内容是“水塔水位控制系统”。
水位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛，而以往水位的检测是由人工完成的，值班人员全天候地对水位的变化进行监测，用有线电话及时把水位变化情况报知主控室。
然后主控室再开动电机进行给排水。
很显然上述重复性的工作无论从人员、时间和资金上都将造成很大的浪费。
同时也容易出差错。
因此急需一种能自动检测水位，并根据水位变化的情况自动调节的自动控制系统，我所设计的就是这方面的课题。
水位检测可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。
简易水塔水位控制电路讲解
郑州轻工业学院电子技术课程设计题目：_简易水塔水位控制电路___________________成绩：____________________学生姓名：李松霖专业班级：电子信息工程12-1班学号：院（系）：电气信息工程学院指导教师：江泳完成时间： 2014年 2月21日郑州轻工业学院课程设计（论文）任务书题目简易水塔水位控制电路专业电信12-1学号 541201030121 姓名李松霖主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容1．阅读相关科技文献。
2．学习protel软件的使用。
3．学会整理和总结设计文档报告。
4．学习如何查找器件手册及相关参数。
技术要求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S1～S2（S1＜S2），S为实际水位。
当S＜S1时，两个水泵都放水；当S1＜S＜S2时，仅一个水泵放水；当S＞S2时，两个水泵都关闭。
2.要求电路在S1、S2处不能出现跳闸现象，即水泵不能在短时间内反复在放水和关闭的状态之间转换。
3.要求电路能够显示出水泵的状态。
4.要求电路能够手动调节水位控制的范围。
主要参考资料1．何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001年6月2．姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月3．王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月4．李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月5．康华光，电子技术基础，高教出版社，2003完成期限： 2014年 2月21日指导教师签章：专业负责人签章：2014年 2月21日目录摘要 (1)1．系统总体方案设计 ··································错误!未定义书签。
简易水塔水位控制电路电子课程设计
目录1 概述 .................................................... 错误!未定义书签。
2 系统总体方案设计 .................................... 错误!未定义书签。
3 主要单元电路设计 .................................... 错误!未定义书签。
电源电路.............................................. 错误!未定义书签。
水位检测电路和水位范围测量电路..................... 错误!未定义书签。
水泵开关电路及显示电路 .............................. 错误!未定义书签。
4 元器件选型 ............................................ 错误!未定义书签。
水压传感器............................................ 错误!未定义书签。
比较器................................................. 错误!未定义书签。
稳压管................................................. 错误!未定义书签。
稳压芯片.............................................. 错误!未定义书签。
普通二极管............................................ 错误!未定义书签。
发光二极管............................................ 错误!未定义书签。
三极管................................................. 错误!未定义书签。
水塔水位控制系统可编程控制器技术 课程设计
目录第1章课程设计目的与要求 (1)1.1 课程设计目的 (1)1.2 课程设计的实验环境 (1)1.3 课程设计的预备知识 (2)1.4 课程设计要求 (3)第2章课程设计内容 (3)2.1系统分析与I/O分配................................................................................................2.2系统电路图设计........................................................................................................2.3 软件程序设计........................................................................................................... 第3章课程设计的考核..................................................................................................3.1 课程设计的考核要求...............................................................................................3.2 课程性质与学分....................................................................................................... 参考文献 ................................................................................................................................第1章课程设计目的与要求1.1 课程设计目的本课程的课程设计实际是楼宇智能化专业学生学习完《电气控制设备》《传感器与数据采集》《可编程控制器技术》等课程后，进行的一次全面的综合训练，其目的在于加深对PLC控制系统开发与设计的基本方法的掌握。
微机原理课程设计水塔水位控制
（3）当水位上升到C点时，C接通。 这时B、C均接通，B、C两点都为高 电平“1”，表示水塔水位已满，需 水泵停止供水，单片机输出信号， 控制电机断电停止供水。 （4）由于供水使水塔水位开始下降， 水位在降到B点之前，B点电位为高、C点电位为低， 应维持供水状态不变。 （5）当水位降到下限B点以下，B、C两点电平都为 低时，单片机输出控制，回到（1）状态，使电机启 动水泵供水。
2、检测原理 利用水的导电性，接通A和B、C， 使B、C点的电平变化。 （1）在水塔无水或水位低于下 限水位B时，A和B、C都断开， B、C两点电位为零(低电平“0” )， 需要水泵供水，单片机输出信号， 控制电机工作供水。 （2）水位上升到B点，B接通，B点电位变为高电 平“1”，C开关仍断开，C点仍为低电平“0”，应 维持现状水泵继续供水。
（三）软件流程
软件用C语言或汇编语言编写并调 试通过。
Y P1.0=0
N
P1.1=1 Y
P1.2=1
Y P1.1=0 N
P1.2=1
CPL P1.4 P1.3=1
1s
三、课程设计安排 共2周，上午8：30-11：30，下午2：30-5：30。
1、课程设计介绍和任务安排 （4学时）
2、系统总体设计与开发器应用 （6学时）
状态。如表所示。其中第三种组合（b=1、c=0）正常情况下是
不能发生的，但在设计中还是应该考虑到，作为一种故障状态。
C(P1.1) B(P1.0)
操作
0
0
电机运转
0
1
维持原状
1
0
故障报警
1
1
电机停转
（二）控制电路设计
1 控制电路构成 由单片机、驱动三极管、光电耦合、继电器、电机 与水泵、报警装置和若干电阻组成。
水塔水位plc课程设计
水塔水位plc课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解PLC（可编程逻辑控制器）的基础知识，掌握其工作原理及在水塔水位控制系统中的应用；2. 学习并掌握水塔水位控制系统的组成、功能及运行过程；3. 掌握使用PLC进行水塔水位控制程序的编写和调试。
技能目标：1. 能够运用所学知识，设计出符合实际需求的水塔水位PLC控制系统；2. 培养学生动手操作、团队协作和解决问题的能力，提高学生的工程实践技能；3. 培养学生通过PLC编程实现对水塔水位进行自动化控制的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对自动化控制技术的兴趣，提高学生的学习热情；2. 培养学生严谨、细致、负责的工作态度，增强学生对工程实践的认识；3. 培养学生关注环境保护，认识到自动化技术在节能环保方面的重要作用。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论知识，着重培养学生的动手能力和实际应用能力。
学生特点：学生具备一定的PLC基础知识，具有较强的学习兴趣和动手欲望，喜欢探索新知识，但实践经验不足。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强化实践操作环节，引导学生主动参与，提高学生的综合能力。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 理论知识：- PLC基础知识：工作原理、结构组成、功能特点；- 水塔水位控制系统：系统组成、工作原理、控制需求；- PLC编程语言：指令系统、编程技巧、程序调试。
2. 实践操作：- 水塔水位PLC控制系统的设计：硬件选型、系统搭建、程序编写；- PLC编程软件的使用：软件操作、程序下载、调试与优化；- 实际案例分析与操作：分析水塔水位控制案例，进行实际操作，体验系统运行过程。
3. 教学大纲：- 第一阶段：PLC基础知识学习，使学生了解PLC的工作原理、结构组成及功能特点；- 第二阶段：水塔水位控制系统理论学习，使学生掌握系统组成、工作原理及控制需求；- 第三阶段：PLC编程语言学习，培养学生具备编程能力；- 第四阶段：实践操作，使学生能够独立设计并实现水塔水位PLC控制系统。
水塔水位控制器课程设计
水塔水位控制器课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解水塔水位控制器的基本原理，掌握水位控制的相关概念；2. 使学生掌握水位控制器的设计思路和步骤，了解其组成部分及功能；3. 帮助学生掌握水位控制器的调试方法，了解在实际应用中的注意事项。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识设计简单的水塔水位控制器的能力；2. 提高学生动手实践能力，能够独立完成水位控制器的组装和调试；3. 培养学生团队协作能力，能够与他人共同分析问题、解决问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对水资源管理重要性的认识，增强环保意识；2. 激发学生探究科学的兴趣，培养创新精神和实践能力；3. 培养学生面对问题积极思考、勇于克服困难的态度。
课程性质：本课程属于实践活动课程，注重理论联系实际，强调动手实践能力的培养。
学生特点：本课程面向初中年级学生，学生具备一定的物理知识基础，对实践活动有较高的兴趣。
教学要求：教师需引导学生结合课本知识，注重理论与实践相结合，鼓励学生积极参与讨论和实践活动，提高学生的实际操作能力。
在教学过程中，关注学生的学习进度，及时调整教学策略，确保课程目标的达成。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际生活，提高解决问题的能力。
二、教学内容1. 理论知识：- 水塔水位控制器的基本原理；- 液位传感器、控制单元、执行器等组成部分及其功能；- 水位控制器的分类及适用场景。
2. 实践操作：- 水塔水位控制器的设计思路和步骤；- 水位控制器的组装方法及调试技巧；- 水位控制器的故障排查及维护。
3. 教学大纲：- 第一课时：介绍水位控制器的基本原理及组成部分，让学生了解课程内容；- 第二课时：详细讲解水位控制器的设计思路和步骤，引导学生动手设计；- 第三课时：分组进行水位控制器的组装和调试，培养学生的动手实践能力；- 第四课时：针对实践中遇到的问题进行讨论和解决，提高学生的问题分析能力；- 第五课时：进行课程总结，巩固所学知识，激发学生对科学探究的兴趣。
水塔水位控制系统--plc课程设计报告
《电气控制及PLC》课程设计姓名：班级：学号：成绩：本课程设计是电气工程专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。
它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。
通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。
一、工艺流程及分析 (2)二、设备选型 (5)三、输入输出端口分配 (5)四、输入输出硬件接线图 (5)五、程序设计 (5)六、总结 (8)一、工艺流程及分析1. 水塔水位控制系统：2. 水塔水位控制系统的工作方式当水池水位低于低水位界限时（S4为OFF时表示），报警灯2报警，阀门Y 打开给水池注水；10S后，如果S4继续保持OFF状态，表示阀门Y没有进水，出现了故障，报警灯2继续报警；如果S4为ON状态，表示水池水位开始升高，报警灯2解除。
当水塔水位低于低水位界限时（S2为OFF时表示），报警灯1报警，水泵M 开始从水池中抽水；10S后，如果S2继续保持OFF状态，表示水泵M没有抽水，出现了故障，报警灯1继续报警；如果S2为ON状态，表示水塔水位开始升高，报警灯1解除。
当水塔水位低于S2时，水泵M运行并开始抽水；直至水位到达高水位界限S1。
由于水塔要供水，所以水位会下降，当水塔水位介于S1和S2之间，不需要水泵M运行，避免水泵频繁启停。
当水塔水位再一次低于S2时，水泵M运行并开始抽水，直至水位到达高水位界限S1时，水泵M停止运行。
当水池水位低于S4时，阀门Y运行并开始放水；直至水位到达高水位界限S3。
由于水塔要抽水，所以水位会下降，当水塔水位介于S3和S4之间，不需要阀门Y打开，避免阀门频繁开关。
当水池水位再一次低于S4时，阀门Y打开并开始放水，直至水位到达高水位界限S3时，阀门Y关闭。
3.水塔供水情况分析经过对水塔水位控制系统的工作方式的综合分析，一次完整的水塔供水情况分为以下几种：(1). 水池水位低于S4，水塔水位低于S2时，阀门Y打开，水泵M关闭；(2). 水池水位低于S3高于S4，水塔水位低于S2时，阀门Y打开，水泵M 关闭；(3). 水池水位高于S3，水塔水位低于S2时，阀门Y关闭，水泵M打开；(4). 水池水位高于S3，水塔水位低于S1高于S2时，阀门Y关闭，水泵M 打开；(5). 水池水位高于S3，水塔水位高于S1时，阀门Y关闭，水泵M关闭；(6). 水池水位低于S3高于S4，水塔水位高于S1时，阀门Y关闭，水泵M 关闭；(7). 水池水位低于S4，水塔水位高于S1时，阀门Y打开，水泵M关闭；(8). 水池水位低于S3高于S4，水塔水位低于S1高于S2时，阀门Y关闭，水泵M关闭;(9). 水池水位低于S3高于S4，水塔水位低于S2时，阀门Y关闭，水泵M 打开。
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目录1 概述 (1)2 系统总体方案设计 (2)3 主要单元电路设计 (3)3.1 电源电路 (3)3.2 水位检测电路和水位范围测量电路 (3)3.3 水泵开关电路及显示电路 (5)4 元器件选型 (8)4.1 水压传感器 (8)4.2 比较器 (8)4.3 稳压管 (9)4.4 稳压芯片 (10)4.5 普通二极管 (10)4.6 发光二极管 (11)4.7 三极管 (11)4.8 电磁继电器 (12)4.9 变压器 (14)4.10 桥式整流电路 (14)4.11 CD4011 (15)4.12 迟滞比较器 (16)结论及展望 (17)参考文献 (18)附录 (19)摘要该方案电源电路采用电网供电，通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转换成直流12V电压。
稳压电路由三端稳压器实现，用它来组成稳压电源只需很少的外围元件，电路非常简单，且安全可靠。
水位测量和水位监测电路主要由电阻型水压传感器和迟滞比较器组成。
电阻型水压传感器是最典型也是最简单的一种压力传感器。
迟滞比较器不仅可以测量水位的范围，还可以防止跳闸现象的出现。
水泵开关电路和显示电路主要由电流放大电路和继电器组成。
继电器可以提供水泵所需要的交流电，而电流放大电路是由三极管组成，是一种比较典型的和简单的电路。
用发光二极管的显示来检测水位状态和水泵的状态。
关键词水压传感器继电器比较器1 概述本次设计的是一个水塔水位控制电路，电路能够通过控制两个水泵实现对水位的控制。
水位范围在S1～S2（S1＜S2）之间，S为实际水位。
当S＜S1时，两个水泵都放水；当S1＜S＜S2时，仅一个水泵放水；当S＞S2时，两个水泵都关闭。
同时本电路设计了水位检测电路，通过发光二极管的显示来检测水位状态。
我们都知道，在日常生活和工业生产中，水位控制装置有着广泛的应用。
如水塔、楼房水箱、锅炉等。
水位控制装置的形式有很多种，浮子开关式，电节点式，压力式，电子式，微机式等。
这些装置或多或少的存在着一些缺点：浮子开关式采用机械结构，维护起来不方便；微机式控制装置，虽然操作方便，但造价较贵。
本文从实用型和经济型出发，设计了一种水位控制装置，该装置结构简单，维护方便，工作可靠性能价格比优良，而且在不同程度上克服了其他方法的一些缺点。
可以在经济上节约资金，降低损耗，节约资源，有很多场合下均可采用。
2 系统总体方案设计简易水塔水位控制电路的总体框图如图2-1所示。
它是由水位检测电路、水位范围测量电路、水泵开关电路、显示电路和电源电路5部分组成。
图2-1简易水塔水位控制电路的总体框图每部分电路都有其相应功能：首先有水位检测电路产生整个电路的输入信号，该信号传至水位范围测量电路，输出其他电路的控制信号，控制其他电路工作。
电机控制电路部分接收到有信号处理电路输出的有效控制信号后正常工作驱动电机转动抽水，使水位上升，而水位的变化有直接关系到信号的产生，因此有个循环的过程，即使水位保持在一定范围内：水位显示电路接收到有效信号后驱动显示器工作，使其显示该时刻的水位；由“信号产生→信号处理→电机控制→电机→信号产生”这个循环就能使水塔具有自动控制水位的能力。
3 主要单元电路设计3.1 电源电路电源电路的原理图如图3-1所示。
电路直接从电网供电，通过变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转换成+12V的直流电压。
电路中变压器采用常规的铁心变压器，电源变压器将交流电网电压220V变为合适的交流电压12V。
整流电路采用二极管桥式整流电路，整流电路将交流电压12V变为脉动的直流电压12V。
C1、C2、C3和C4完成滤波功能，稳压电路采用三端稳压集成电路来实现。
稳压电路清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压12V的稳定。
图3-1电源电路3.2 水位检测电路和水位范围测量电路如图3-2所示，水位检测电路由可变电阻R1和一个电阻型水压传感器构成。
电阻型水压传感器是最简单也最典型的一种水压传感器，它的工作原理是通过阻抗的变化来表示水压的变化，同时将水压信号转化为电信号Vs，即Vs代表了实际水位S。
本电路采用的电阻型水压传感器型号为PT500-501，是水压传感器，即传感器的阻抗随水压的增加而增加。
可变电阻R1的作用是通过调节可变电阻的阻值，就可以调节VS的范围，也就可以调节水位控制范围。
水位范围测量电路由两部分构成：1 由电阻R2、R4和稳压管D1、D2构成的参考电压产生电路；2 由迟滞比较器构成的水位范围测量电路。
参考电压产生电路产生两个稳定的电压，分别代表水位范围的上限值S2和下限值S1。
由于参考电源产生电路输出端接入比较器的输入，为了防止出现输出电流不稳导致参考电源不稳定的情况，电路采用电阻和稳压管相结合的方式构成。
其中稳压管的稳定电压均为+8V，而输出VREF1=+8V VREF2=12V－8V＝4V水位范围测量电路的功能有两个：1 确定实际水位和水位控制范围的大小关系；2 防止出现跳闸现象。
首先，VREF输入到两个运算放大器的同相输入端，而Vs1和Vs2则同时分别输入到这两个运算放大器的正相输入端。
这样，当Vs<VREF1时，V1输出是高电平；当Vs>VREF2时，V1输出为低电平；当Vs<VREF2时，V2输出为高电平；当Vs>VREF2时，V2输出为低电平。
由于Vs1、Vs1、VREF分别代表S1、S2和S，实际水位和水位控制范围的大小关系就确定了。
其次，本电路通过迟滞比较器代替单门限比较器来实现跳闸现象的出现。
迟滞比较器AR1的特性表达式为(2-1)(2-2)由式（2-1）和式（2-2）可得到回差范围△VT = V1T+ - V1T- =8.4V-7.3V=1.1V，即V1从高电平转换为低电平和从低电平转换为高电平的分界点电压值有了1.1V的差别，从而就可以防止跳闸现象的出像。
同理，迟滞比较器AR2的特性表达式为( 2-3)（2-4）由式（2-3）和（2-4）可求得迟滞比较器AR2的V2T+ -V2T-之差（4.7V～3.6V）同样具有1.1V的回差范围，由此可以防止跳闸现象的出现。
图3-2水位检测电路和水位范围测量电路3.3 水泵开关电路及显示电路水泵开关及显示电路如图3-3所示，水泵开关电路是由三极管电路和继电器电路构成的。
电路的输入即为图3-2电路中的输出，即当Vs< VREF1且Vs< VREF2时，V1和V2输出都为高电平；当Vs> VREF2而Vs< VREF2时，V1输出为高电平，而V2输出为低电平；当Vs1> VREF且Vs2> VREF时，V1和V2输出都为低电平。
由于水泵中通过的都是大电流，产生大功率，而直流电源无法提供大电流和大功率，因此水泵需要交流供电，这样一来，电路中的开关必须采用继电器电路。
图3-3水泵开关电路及显示电路而一般运算放大器的输出电流无法驱动继电器，因此需要加入电流放大电路。
由三极管电路构成的电流放大电路是一种比较典型的和简单的电路。
其中R9和R10为限流电阻，防止输入电流过大烧毁三极管。
三极管接为共集电极电路，当输入电压为高电平时，三极管导通饱和，可以将输入电流放大β倍；当输入电压为低电平时，三极管截止，无电流通过。
继电器连接三极管的集电极，当有电流驱动时，开关吸合，对应的水泵通电；当无电流启动时，开关断开，对应的水泵不通电，同时在继电器两端并联入二极管进行保护。
显示电路分两部分，由发光二极管构成。
一部分通过发光二极管亮灭来表示水泵是否通电，同时由于继电器的驱动电流过大，需要加入限流电阻保护发光二极管。
另一部分用三个发光二极管表示水位的状态。
可知当水位是低水位，即水位在范围之下时(s<s1)，U1，U2(两个比较器) 都输出高电平（1 1），当水位在范围之内时(s1<s<s2)，U1输出高电平（1），U2输出低电平（0）即U1U2(1 0)。
当水位在范围之上（s>s2）,都输出低电平（0 0）。
本原理图用三个发光二极管表示水位的状态。
由电路输出可列出二极管驱动真值表如表3-1：A为U1控制电机的逻辑值，为1则电机转动；B为U2控制电机的逻辑值，为1则电机转动；LED灯逻辑值为1则点亮。
本电路采用不同的红黄绿三个发光二极管来显示。
表3-1 二极管驱动真值表水位A B绿Q3黄Q2红Q1S<S111001S1<S<S201010S2<S00100当水位S<S1，S<S2，U1，U2都输出高电平，两个水泵都开启，此时水位为不足状态，发光二极管红灯亮；当水位在范围之上（S>S2），两个水泵都关闭，此时水位为水满状态，发光二极管绿灯亮。
当水位在范围之内时(S1<S<S2)，U1输出高电平，U2输出为低电平，一个水泵开启，此时水位状态为两者之间，发光二极管黄灯亮；此部分电路由红黄绿三个发光二极管来显示水位的状态。
由图可知，三个输出驱动电压分别得由三个与非门实现。
此电路选用CD4011，其中由四个两输入与非门组成，完全能实现所需要功能。
逻辑电平与所需相反时，只需在电路中加一个反相器就行了。
注：4 元器件选型4.1 水压传感器本电路采用的电阻型水压传感器型号为PT500-501，是水压传感器，即传感器的阻抗随水压的增加而增加。
如图4-1：图4-1 PT500-501传感器产品基本特性：PT500-500系列压力变送器采用高精度高稳定性电阻应变计/扩散硅晶体/陶瓷晶体等做为变送器的感压芯片，选进的贴片工艺，配套带有零点、满量程补偿，温度补偿的高精度和高稳定性放大集成电路，将被测量介质的压力转换成4～20mA、0～5VDC、0～10VDC、0.5～4.5VDC等标准电信号。
产品结构采用全封焊结构，使之产品的抗冲击能力、过载能力、产品密封性等性能有了较大提高，产品最高压力可达150MPa。
产品过程连接部分和电气连接部分有多种方式，能够最大限度的满足用户的需求。
4.2 比较器集成电路运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输入电阻的多级直接耦合放大电路，它的种类很多，电路也不一样，但结构具有共同之处，如图4-2表示集成运放的内部电路组成的原理框图。
图4-2 集成运放的内部电路组成的原理框图如图4-2集成运放的输入级一般是由BIT、JFET或MOSFET组成的差分式放大电路，利用它的对称特性可以提高整个电路的共模抑制比和其他方面的性能。
它的两个输入端构成整个电路的反相输入端和同相输入端。
电压放大级的主要作用是提高电压增益，它可由一级或多级放大电路组成。
输出级一般由电压跟随器或互补电压跟随器所组成，以降低输出电阻，提高带负载能力。