数字电路课程设计-- 水位控制器的设计

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1、 课 程 设 计 2009 年 7 月 18 日 课 程 低频与设计电路课程设计 题 目 水位控制器的设计 院 系 电子科学学院 专业班级 电子科学与技术 学生姓名 学生学号 指导教师 课程设计任务书 课程 低频与数字电路课程设计 题目 水位控制器的设计 专业 姓名 学号 主要内容、基本要求、主要参考资料等 主要内容： 设计一个水位控制器，使水位稳定在固定的一点上，误差在1CM。实现对 水位的实时监测和 LED 数字显示。测量水位信号为模拟量。 基本要求： 1.画出水位控制器的结构框图。 2.画出系统原理电路图。 3.用 EWB 进行仿真实验。 4.按要求完成课程设计报告，交激光打印报告和电子

2、文档。 主要参考资料： 1 阎石.数字电子技术基础M.北京：高等教育出版社，2001. 2 彭介华.电子技术课程设计指导M.北京：高等教育出版社，1997. 3 孙梅生.电子技术基础课程设计M.北京：高等教育出版社，1998. 4 高吉祥. 电子技术基础实验与课程设计M.北京：电子工业出版社， 2002. 完成期限 2009.7.18 指导教师 专业负责人 一、一、 总体设计思想总体设计思想 1、基本原理基本原理 本设计采用金属探针、三极管、二级管、继电器以及电阻、电容 等元件构建而成。采用金属探针作为液位检测传感器，将水位信息以 模拟信号的形式传输给控制电路， 然后由控制电路控制两个继电器进

3、 而来控制两个水泵，一个水泵用来放水，另一个水泵用来抽水，来达 到水位平衡的效果。 2、设计框图、设计框图 系统框图系统框图 二、设计步骤和调试过程二、设计步骤和调试过程 1 1、测量水位测量水位 探针使用金属探针，在水中部分为金属，其他位置为绝缘物体制 作，有三根，一根作为公共电源接触端，一根测量低水位信号，一根 测量高水位信号，上端固定，下端位于水箱内，在探针对应的与电路 链接的探点有 A、B 二点，A 放置在最下端与低水位探针项链，然后 是 B 点与高水位探针相连， 每个点间相距 2cm。 当水位上升到 A 点时， 探针测量水位 信息 控制电路对信号进 行处理 水泵进行抽水防水 LED

4、灯显示抽水放 水状态 低水位探测棒与公共电源端接通，产生电流，并输送给控制电路，当 水位上升到 B 点时，高水位探测棒与公共电源端接通，产生电流，输 送给控制电路，以供处理。 2 2、控制电路控制电路 控制电路主要由多个二级管、三极管、继电器、电阻、电容等 元件构成。二级管采用 IN4007 型用于稳压，用三极管来控制继电器 工作。 继电器可以将电机的干扰有效的隔离，争强电路的稳定性,是具 有隔离作用的元件。这里我采用固态继电器，可以大大降低功耗， 降低成本。固态继电器内部不含有运动的零部件，没有机械活动，但 具有零电压导通，零电流关断，与逻辑电路兼容（TTL、DTL、HTL） 切换速度快、无

5、噪音、耐腐蚀、抗干扰、寿命长、体积小，能以微小 的控制信号直接驱动大电流负载等优点 当无水时，Q2 截止，Q3 导通，继电器 2 闭合，LED 1 发光，放 水；当水位上升到 A（下限）点时，Q2 导通，Q3 截止，继电器断开， 停止放水，LED1 熄灭；当水上升到 B（上限）点时，Q1 导通，继电 器闭合，LED2 发光，开始抽水；当低于 B 点时，Q1 截止，继电器断 开，抽水停止，LED2 熄灭。 3 3、抽水放水抽水放水 本设计采用两个水泵来控制水位，一个放水，一个抽水。 三、仿真及仿真结果分析三、仿真及仿真结果分析 仿真图 R1 20k R2 30k Q1 2N6754 Q2 2N6

6、754 Q3 2N6754 R4 10k R5 10k D1 1N4007 D2 1N4007 2 C1 220uF U1 LED_RED_RATED U3 LED_GREEN_RATED R3 1k R6 100 5 7 8 15 6 1 VCC 12V J1 1mV 0mV J2 1mV 0mV 9 10 VCC VCC 12V J3 Key = A J4 Key = B 11 12 VCC 3 4 S1 MOTOR M S2 MOTOR M 13 16 0 VDD 24V VDD 24V VDD VDD 四、结四、结论及心得体会论及心得体会 这次课程设计历时二个星期多左右， 通过这两个星期的学