水位监测报警系统的设计
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4.2.1三模块主要设计电路图
当模拟开关的电源电压采用双电源时，例如 =﹢5V， =﹣5V（均对地0V而言），则输入电压对称于0V的正、负信号电压（﹢5V～﹣5V）均能传输。这时要求控制信号C=“1”为+5V，C=“0”为-5V，否则只能传输正极性的信号电压。CD4066芯片的引脚功能图如下
图3.1.2CD4066引脚分布图
3.2. CD4511
74LS86是常用的TTL 2输入端四异或门，在数字电路中常用。它的电源电压是4.75—5.25V，能与7486，CT4086，DG74LS86，LH74LS86等元件互换。
第
4.1
图4.1.1三模块主要设计电路图
4.1.2
左端的P1是水位触点，由一个VCC和11个触点组成，用水的导电性，让接触到水的触点出高电位；
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，采用方案2。
2.2.2
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。
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首先，自己对系统的总体方案进行了设计，经过几天的思考论证，根据设计要求，本系统主要由六个大的模块组成，分别是：水位信号模块，信号转换模块，发光管显示模块，数码管显示模块，报警模块，编码模块。总体方案设计好以后，然后自己分别对各模块的电路进行了分析与设计。首先对水位信号模块的分析，考虑到分辨率要求不高和信号处理的难度，我决定采用触点的方法,即在每个水位点放置一个触点，当水位达到该触点时就可得到一个信号。然后是对信号模块的分析选择，考虑到系统工作时的稳定性，决定使用CD4066双向模拟开关，把微弱的水位信号转换为稳定的电位信号。最后对于编码模块和数码模块的选择，考虑到电路的可靠性和各种芯片的常用程度，自己使用了异或门74LS86和或门74LS32组成一个特殊的编码电路对个位的数进行编码。当对各模块分析选择完成以后，接下来就是对系统中各主要芯片的概述，自己通过查阅图书馆的资料和在网上收集资料，分别对CD40066双向模拟开关芯片，CD4511显示译码器芯片，74LS32和74LS86芯片的各引脚功能进行了图表概述。当做完这些工作以后，然后就是对系统电路的设计。首先是对水位信号模块、信号转换模块、发光管显示 模块的电路设计（图4.1）。接下来是对数码管显示模块、报警模块、编码模块的电路设计（图4.2）。接下来就是对系统的主要工作原理的概述。当以上工作完成以后，最后就是对整个系统的做了一个简单调试，调试基本成功。
能。当LE=0 时(LT=1 且 BI=1)，DCBA 数据会被送入IC 的缓存器中保存，以供
译码器码；当LE=1 时，则IC 中的暂存器会关闭，仅保存原来在LE=0 时的DCBA
数据供译码器译码。换句话说当LE=1 时，不论DCBA 的输入数据为何，皆不影响其输出，其输出abcdefg 仍保留原来在LE 由0转为1以前的资料。
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采用方案2。
பைடு நூலகம்2.2.3
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。
第
2.1
根据设计要求，本系统主要由水位信号模块、信号转换模块、发光管显示模块、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：
图2.1.1系统方案方框图
2.2
2.2.1
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。
.
第
3. 1
3 1.1 CD4066
图3.1.1CD4066芯片的内部结构方框图
CD4066是四双向模拟开关，主要用作模拟或数字信号的多路传输。引出端排列与CC4016一致，但具有比较低的导通阻抗。另外，导通阻抗在整个输入信号范围内基本不变。CD4066由四个相互独立的双向开关组成，每个开关有一个控制信号，开关中的p和n器件在控制信号作用下同时开关。这种结构消除了开关晶体管阈值电压随输入信号的变化，因此在整个工作信号范围内导通阻抗比较低。与单通道开关相比，具有输入信号峰值电压范围等于电源电压以及在输入信号范围内导通阻抗比较稳定等优点。但若应用于采保电路，仍推荐CD4016。
常解码。ab126计算公式大全
BI：空白输入控制，当BI=0 (LT 为1 时)则不论DCBA 之输入为何，其输出abcdefg
皆为0，即七段显示器完全不亮，此脚可供使用者控制仅对有效数据译码，避免
在无意义的数据输入时显示出来造成字型的系乱。
LE：数据栓锁致能控制；在CD4511 中，不但具译码功能，更具有数据栓锁的记忆功
U1~U3是CD4066双向模拟开关，将微弱的信号进行转换；
R12~R22是下拉电阻，用于水位没到管脚悬空时CD4066输入端的处理，R1~R11时发光二极管的限流电阻；
P2是数码管显示模块、报警模块、编码模块的连接口。与P1相比多了13脚，其直接从10厘米水位信号引出用于驱动十位的数码管显示。
4
4.2.1
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, CD4511 chips, coupled with digital control, buzzer, light-emitting diode, 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.
74LS32是通用数字电路：四2输入或门。
Y=A+B
以集成块的一侧有缺口的为左起：左下1--1A，2--1B，
3--1Y；4--2A，5--2B，6--2Y；7--GND；
右起：右上8—Y3，9--3A，10—B3；11—Y4，12--A4，
13—B4；14--VCC
其中A，B为输入端，Y为输出端，GND为电源负极，VCC为电源正极
株洲师范高等专科学校物理与电子工程系毕业论文
水位监测报警系统
姓名：秦雄
指导老师：肖利君
专业：应用电子技术
班级：07级应用电子班
学号：04207122
时间：2010-5-5至2010-5-28
摘
本水位监测报警器主要目标是使用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LED显示和数码管显示水位，并可以对不再此范围内的水位发出报警。主要采用CD4066、74LS86、74LS32、CD4511芯片，再加上数码管、蜂鸣器、发光二极管、电阻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。
图3.2.1CD4511引脚功能图
INPUT
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表3.2-1CD4511真值表
3.3
3 3.1 74LS32
图3.3.174LS32芯片内部结构方框图
图3.3.274LS86芯片内部结构方框图
3.3.2 74LS32
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个位的数进行编码，当水位高于10厘米时，十厘米信号直接驱动十位数码管显示“1”，在经CD4511显示译码器驱动个位数码管显示。（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74LS86、74LS32、CD4511都是常用的电子芯片，因此采用了方案2
IC CD4511是一个用来驱动共阴极LED（数码管）BCD码-七段码译码器
图3.2.1与真值表图3.2-1所示，其各引脚功能如下：838电子
LT：做灯泡测试用，当LT=0，则不论其它输入状态为何，其输出abcdefg=1111111，
使七段显示器全亮，即显示8，以便观测七段显示器是否正常。当LT=1，则正
Keyword:Decoding circuit alarm circuit monitoring circuit.
第
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。随着我国经济科技的不断发展，各种智能监测技术都得到长足发展，智能水位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。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。因此随着自动化技术的发展，水位监测技术也得到了突飞猛进，为人们的生产生活带来了许多方便。大到可用于水库、湖泊、池塘水位的检测，小的可以用于鱼缸、锅炉水位等的检测。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，在这里我选择了数模逻辑电路的方法来监测水位，利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化，把测量到的水位变化转换成相应的电信号，再通过总体电路，完成相应的水位显示控制和报警功能。具体设计内容如下:
当模拟开关的电源电压采用双电源时，例如 =﹢5V， =﹣5V（均对地0V而言），则输入电压对称于0V的正、负信号电压（﹢5V～﹣5V）均能传输。这时要求控制信号C=“1”为+5V，C=“0”为-5V，否则只能传输正极性的信号电压。CD4066芯片的引脚功能图如下
图3.1.2CD4066引脚分布图
3.2. CD4511
74LS86是常用的TTL 2输入端四异或门，在数字电路中常用。它的电源电压是4.75—5.25V，能与7486，CT4086，DG74LS86，LH74LS86等元件互换。
第
4.1
图4.1.1三模块主要设计电路图
4.1.2
左端的P1是水位触点，由一个VCC和11个触点组成，用水的导电性，让接触到水的触点出高电位；
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，采用方案2。
2.2.2
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。
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首先，自己对系统的总体方案进行了设计，经过几天的思考论证，根据设计要求，本系统主要由六个大的模块组成，分别是：水位信号模块，信号转换模块，发光管显示模块，数码管显示模块，报警模块，编码模块。总体方案设计好以后，然后自己分别对各模块的电路进行了分析与设计。首先对水位信号模块的分析，考虑到分辨率要求不高和信号处理的难度，我决定采用触点的方法,即在每个水位点放置一个触点，当水位达到该触点时就可得到一个信号。然后是对信号模块的分析选择，考虑到系统工作时的稳定性，决定使用CD4066双向模拟开关，把微弱的水位信号转换为稳定的电位信号。最后对于编码模块和数码模块的选择，考虑到电路的可靠性和各种芯片的常用程度，自己使用了异或门74LS86和或门74LS32组成一个特殊的编码电路对个位的数进行编码。当对各模块分析选择完成以后，接下来就是对系统中各主要芯片的概述，自己通过查阅图书馆的资料和在网上收集资料，分别对CD40066双向模拟开关芯片，CD4511显示译码器芯片，74LS32和74LS86芯片的各引脚功能进行了图表概述。当做完这些工作以后，然后就是对系统电路的设计。首先是对水位信号模块、信号转换模块、发光管显示 模块的电路设计（图4.1）。接下来是对数码管显示模块、报警模块、编码模块的电路设计（图4.2）。接下来就是对系统的主要工作原理的概述。当以上工作完成以后，最后就是对整个系统的做了一个简单调试，调试基本成功。
能。当LE=0 时(LT=1 且 BI=1)，DCBA 数据会被送入IC 的缓存器中保存，以供
译码器码；当LE=1 时，则IC 中的暂存器会关闭，仅保存原来在LE=0 时的DCBA
数据供译码器译码。换句话说当LE=1 时，不论DCBA 的输入数据为何，皆不影响其输出，其输出abcdefg 仍保留原来在LE 由0转为1以前的资料。
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采用方案2。
பைடு நூலகம்2.2.3
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。
第
2.1
根据设计要求，本系统主要由水位信号模块、信号转换模块、发光管显示模块、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：
图2.1.1系统方案方框图
2.2
2.2.1
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。
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第
3. 1
3 1.1 CD4066
图3.1.1CD4066芯片的内部结构方框图
CD4066是四双向模拟开关，主要用作模拟或数字信号的多路传输。引出端排列与CC4016一致，但具有比较低的导通阻抗。另外，导通阻抗在整个输入信号范围内基本不变。CD4066由四个相互独立的双向开关组成，每个开关有一个控制信号，开关中的p和n器件在控制信号作用下同时开关。这种结构消除了开关晶体管阈值电压随输入信号的变化，因此在整个工作信号范围内导通阻抗比较低。与单通道开关相比，具有输入信号峰值电压范围等于电源电压以及在输入信号范围内导通阻抗比较稳定等优点。但若应用于采保电路，仍推荐CD4016。
常解码。ab126计算公式大全
BI：空白输入控制，当BI=0 (LT 为1 时)则不论DCBA 之输入为何，其输出abcdefg
皆为0，即七段显示器完全不亮，此脚可供使用者控制仅对有效数据译码，避免
在无意义的数据输入时显示出来造成字型的系乱。
LE：数据栓锁致能控制；在CD4511 中，不但具译码功能，更具有数据栓锁的记忆功
U1~U3是CD4066双向模拟开关，将微弱的信号进行转换；
R12~R22是下拉电阻，用于水位没到管脚悬空时CD4066输入端的处理，R1~R11时发光二极管的限流电阻；
P2是数码管显示模块、报警模块、编码模块的连接口。与P1相比多了13脚，其直接从10厘米水位信号引出用于驱动十位的数码管显示。
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4.2.1
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, CD4511 chips, coupled with digital control, buzzer, light-emitting diode, 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.
74LS32是通用数字电路：四2输入或门。
Y=A+B
以集成块的一侧有缺口的为左起：左下1--1A，2--1B，
3--1Y；4--2A，5--2B，6--2Y；7--GND；
右起：右上8—Y3，9--3A，10—B3；11—Y4，12--A4，
13—B4；14--VCC
其中A，B为输入端，Y为输出端，GND为电源负极，VCC为电源正极
株洲师范高等专科学校物理与电子工程系毕业论文
水位监测报警系统
姓名：秦雄
指导老师：肖利君
专业：应用电子技术
班级：07级应用电子班
学号：04207122
时间：2010-5-5至2010-5-28
摘
本水位监测报警器主要目标是使用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LED显示和数码管显示水位，并可以对不再此范围内的水位发出报警。主要采用CD4066、74LS86、74LS32、CD4511芯片，再加上数码管、蜂鸣器、发光二极管、电阻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。
图3.2.1CD4511引脚功能图
INPUT
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表3.2-1CD4511真值表
3.3
3 3.1 74LS32
图3.3.174LS32芯片内部结构方框图
图3.3.274LS86芯片内部结构方框图
3.3.2 74LS32
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个位的数进行编码，当水位高于10厘米时，十厘米信号直接驱动十位数码管显示“1”，在经CD4511显示译码器驱动个位数码管显示。（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74LS86、74LS32、CD4511都是常用的电子芯片，因此采用了方案2
IC CD4511是一个用来驱动共阴极LED（数码管）BCD码-七段码译码器
图3.2.1与真值表图3.2-1所示，其各引脚功能如下：838电子
LT：做灯泡测试用，当LT=0，则不论其它输入状态为何，其输出abcdefg=1111111，
使七段显示器全亮，即显示8，以便观测七段显示器是否正常。当LT=1，则正
Keyword:Decoding circuit alarm circuit monitoring circuit.
第
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。随着我国经济科技的不断发展，各种智能监测技术都得到长足发展，智能水位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。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。因此随着自动化技术的发展，水位监测技术也得到了突飞猛进，为人们的生产生活带来了许多方便。大到可用于水库、湖泊、池塘水位的检测，小的可以用于鱼缸、锅炉水位等的检测。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，在这里我选择了数模逻辑电路的方法来监测水位，利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化，把测量到的水位变化转换成相应的电信号，再通过总体电路，完成相应的水位显示控制和报警功能。具体设计内容如下: