水箱水位控制
电子技术课程设计
（自动化12级）
水箱水位控制
学生姓名
学号
院系工学院电气与信息工程系
专业自动化
指导教师
填写日期2014-07-11
目录
目录 (1)
1.设计任务与要求 (2)
2.总方案设计 (4)
2.1设计思路 (4)
2.2方案分析比较 (4)
3.硬件电路各环节设计 (6)
3.1 5V，12V直流稳压电源 (6)
3.2 控制电路 (7)
3.3 开关电路 (8)
3.4 功能电路 (8)
3.5 显示电路 (9)
4.主要元器件使用原理（附表1 元器件清单） (10)
4.1 NE555 (10)
4.2 74LS48 (11)
4.3 74LS148 (13)
（整体的电路仿真请见附表2） (14)
5.总结和体会 (15)
6. 参考文献 (16)
致谢 (17)
附页一： (18)
1.设计任务与要求
如下图1为谁为控制器原理图。在水箱内的不同高度安装3根金属棒，以感知谁为变化情况，能用数码管显示水箱的液位，液位分1，2，3档，当检测到水位低于1档时，发出缺水警报，并通过继电器打开电磁阀向水箱供水，当水位超过1档时，停止缺水警报，但继续供水，直到水位达到3档为止，关闭电磁阀。当水位超过3档时，发出越线警报。0接+5V，1，2，3各通过一个电阻与地相连。
图一水位控制原理图
具体要求如下：
1.根据技术要求进行总体方案设计。
2.画出电路原理图（或仿真原理图），要求设计5V直流稳压电源；
3.元器件及参数选择；
4.电路仿真与调试；
5.制作实物电路；
6.编写设计报告，写出设计过程，附上有关资料，图纸及心得体会。
2.总方案设计
2.1设计思路
利用水的导电性，使得各个档位相互连接，从而通过门电路和基本的555电路的应用完成低水位报警供水和高水位的报警抽水，此过程完全是利用自动化的原则，整体的过程只有简单的按键控制。
2.2方案分析比较
1>各档位电路的通断关系上。有两种方案，一种是在最低点设为高电平，根据水的导电性，则在最高档位时水均为高电平，但是这种方案很可能造成了5V电压值的不稳定，达不到高电平所需的条件。第二种方案是采用最低点设为低电平，这样可以较好地完成各个支路档位的契合，能够更好的保证电路的运行。所以我们采用的是第二种方式。
2>继电器的使用上。一种是直接与电路相连，但是这种方式经过我们测试不能够做到很好的使继电器的线圈闭合进而完成要求。第二种就是加上一个三极管的电流放大驱动继电器的电路，经过试验，基本完全能够实现功能，其中该方案供选择的也有两种，一种是NPN 放大，一种是PNP放大。
3>555电路的2端口和6端口的上拉电阻和与其相连的三极管基极的
上拉电阻和三极管发射极的电阻的调整。经过不断地调整测试我们终于找到了相对符合条件的电阻值进而基本完成了本次的课程设计。
4>显示电路的元器件应用上。我们最初的设想是使用CD4511译码器和CD4532编码器，但是实际的情况是这两种元器件都已经缺货了。我们就重新选择了74LS48和74LS148作为编码器和译码器，这两种元器件拥有着更加昂贵的价格和更加优越的性能，正好实验室是有的。所以我们便的以方便的使用他们了。
3.硬件电路各环节设计
3.1 5V，12V直流稳压电源
我采用了单独焊接的方法，就是使用了单独的一块儿板子来焊接电源，这样在今后的题目中我可以不再浪费材料来焊接电源，可以直接使用电源来进行工作。其电源电路如上所视。这是一个+—5V的电源电路，而剩下的12V电源电路与其类似。
3.2 控制电路
这个控制电路是以555为核心的电路，在这个电路中我们利用的是下列的表格的功能进而实现的。
3.3 开关电路
因为功能的要求，我们设定了电源的开关指示灯，一个单独的按键是电源的总开关，而单刀三掷开关是分别控制电源的正常电路，紧急进水和紧急排水的电路。
3.4 功能电路
这个是继电器的驱动电路和电机的运动电路。分别是采用了NPN 驱动和PNP的驱动方式，在电机的运动电路上我采用了是指示灯和电机并联的方式，在这个过程中用的是12V对电机进行驱动，我用的杜邦线有些多了，因为我只有一个5V的继电器，导致我在驱动电机上出现了问题，所以我在这里采用了拨码开关进行调试。
3.5 显示电路
这里我采用的是74LS148和74LS48的电路进行共阴数码管的显示。具体的使用方法会在下面实验中。
4.主要元器件使用原理（附表1 元器件
清单）
4.1 NE555
555定时器的内部电路由分压器，电压比较器A1和A2，简单SR锁存器，放电三极管T以及反相器G组成，其内部结构图如图14.3.1所示。三个5000欧姆的电阻串联组成分压器，为比较器A1，A2提供参考电压。当控制电压端（5）悬空时，比较器A1，A2的基准电压分别为2/3Vcc和1/3Vcc。
放电三极管T为外接电路提供放电通路，在使用定时器时，该三极管的集电极（7脚）一般都要外接上拉电阻。
当V11>2/3Vcc,V12>1/3Vcc时，比较器A1输出低电平，比较器A2输出高电平，简单SR锁存器Q端置0，放电三极管T导通，输出端V0为低电平。
当V11<2/3Vcc，V12<1/3Vcc时，比较器A1输出高电平，A2输出低电平，简单SR锁存器置1，放电三极管截止，输出端V0为高电平。
当V11<2/3Vcc,V12>1/3Vcc时，简单SR锁存器R=1，S=1，锁存器状态不变，电路保持原状态不变。
