數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)(論文)-水位自動(dòng)控制裝置(編輯修改稿)
2025-11-28 09:53 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 水接通到所在的探頭；而當(dāng)水位下降時(shí)斷開(kāi)，因此只要測(cè)出哪些探頭接通電信號(hào)時(shí)，就大概可以確定水位的高度。比如說(shuō)只有 abcd 有電信號(hào)輸出，而 efgh 都沒(méi)信號(hào) (或者說(shuō)輸出低電平 )輸出時(shí)，就基本上可以確定水位在探頭 d 以上 e 以下，即 在 4— 5 米之間，再將該電信號(hào)輸入到信號(hào)處理 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 4 部分進(jìn)行 處理輸出相應(yīng)的控制信號(hào)即可。 圖 探頭 原理圖 信號(hào)處理電路 設(shè)計(jì) 經(jīng)過(guò)信號(hào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生的信號(hào) ， 還必須經(jīng)過(guò)編碼處理。由以上電路的設(shè)計(jì)與分析可知， 該編碼電路最少應(yīng)有八個(gè)輸入端，作為八個(gè)探頭輸出信號(hào)的輸入端，而且有效電平為低電平，因此應(yīng)設(shè)計(jì)成具有優(yōu)先編碼功能的編碼電路，所謂“優(yōu)先”編碼即多個(gè)輸入端同時(shí)滿足編碼條件時(shí)，只對(duì)最高位編碼。 根據(jù)要求該電路設(shè)計(jì)成以編碼器為核心的編碼電路，具體設(shè)計(jì)的電路圖如圖 23 所示： U27 4 LS 1 4 8 DA09A17A26GS14D313D41D52D212D111D010D74D63EI5EO15GND8VCC16U57 4 LS 0 0 D1A1B1Y2A2B2YGND 3Y3B3A4Y4B4AVCCV C C5VU 7 A7 4 LS 0 4 DU 9 A7 4 LS 0 4 DABCD 圖 信號(hào)編碼電路 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 5 上圖中，左側(cè)八個(gè)引腳為信號(hào)輸入端，右側(cè) ABCD 四個(gè)端口為信號(hào)輸出端口，編碼器選 74LS148， 反相器為 74LS04。 水位顯示 電路設(shè)計(jì) 該部分主要是用七段數(shù)碼顯示器顯示水位。 七段數(shù)碼顯示器一般有兩種接法：一種是共陰極接法；一種是共陽(yáng)極接法。無(wú)論哪種接法，其都是由七組發(fā)光二極管構(gòu)成。當(dāng)其為共陰極接法時(shí)則對(duì)高電平有效，即要輸入高電平時(shí)才能使其點(diǎn)亮；當(dāng)其為共陽(yáng)極接法時(shí)對(duì)低電平有效，只有輸入低電平時(shí)才會(huì)顯示，顯示器原理圖如下圖 24 中（ a）、（ b）、（ c）所示。 (a)結(jié)構(gòu)引腳圖 (b)共陰極接法 (c)共陽(yáng)極接法 圖 七段數(shù)碼管顯示器原理 由原理圖可知，該顯示器有七個(gè)發(fā)光二極管分別用 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g，因此只要點(diǎn)亮相應(yīng)的發(fā)光二極管，就能使其顯示特定的數(shù)字，比如說(shuō)對(duì)于共陰極接法的顯示器同事對(duì) a、 b、 c 輸入高電平時(shí)使 a、 b、 c 段二極管點(diǎn)亮而其他的都滅即顯示出數(shù)字“ 7”。 該部分電路直接由顯示譯碼器對(duì)編碼 信號(hào)譯碼后驅(qū)動(dòng)顯示器工作，電路圖如圖 25所示： 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 6 V C C5VU67 4 L S 4 7 DA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~LT3~RBI5~BI/RBO4GND8VCC16U8A B C D E F GCAR1220Ω R2220Ω R3220ΩR4220Ω R5220Ω R6220ΩR7220Ω 圖 顯示器原理圖 其中， DCBA 為二進(jìn)制碼信號(hào)輸入端， OA— OG 為譯碼后信號(hào)的輸出端。信號(hào)輸出后經(jīng)過(guò)限流電阻直接接到顯示器輸入端，驅(qū)動(dòng)顯示器工作。 電機(jī)控制電路設(shè)計(jì) 該部分為整個(gè)設(shè)計(jì)電路的重點(diǎn)部分，也是難點(diǎn)部分。主要目的即是要靠那個(gè)值電機(jī)的工作通過(guò)控制電機(jī)的工作來(lái)控制水位，這也就是本實(shí)驗(yàn)的主要設(shè)計(jì)目的。 由任務(wù)的設(shè)計(jì)要求：要將水塔的水位控制在 26 米。即水位低于 2 米時(shí)使電機(jī)工作升到 6 米時(shí)使電機(jī)停止工 作。而由信號(hào)產(chǎn)生部分設(shè)計(jì)可知：當(dāng)水位低于 2 米時(shí)只有探頭a 接通電信號(hào)。因此要將該電信號(hào)設(shè)計(jì)為控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的控制信號(hào)。而該電信號(hào)通過(guò)編碼處理后輸出為四位二進(jìn)制碼 0001，所以就是要使輸出信號(hào)為 0001 時(shí)使電機(jī)工作。而水位上升到 6 米時(shí)要控制電機(jī)停止工作。因此時(shí)水位在 6 米時(shí)有六個(gè)探頭接通電信號(hào)，為 a、 b、 c、 d、 e、 f。根據(jù)編碼器的工作原理，只有探頭 f 的電信號(hào)才為有效信號(hào)，即只對(duì) f 的電信號(hào)編碼處理。此時(shí)才為有效信號(hào)，即只對(duì) f 的電信號(hào)編碼處理。此時(shí)由 f引進(jìn)來(lái)的信號(hào)經(jīng)過(guò)編碼后成為二進(jìn)制碼 0110，因此要將 0110 設(shè)計(jì)為 電機(jī)停止工作的控制信號(hào)，即當(dāng)輸入到電機(jī)驅(qū)動(dòng)的信號(hào)為 0110 時(shí)使電機(jī)停止。 根據(jù)分析將該部分電路設(shè)計(jì)成如圖 26所示： 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 7 圖 電機(jī)控制電路 DCBA 為信號(hào)輸入端。 74LS20 為四輸入與非門(mén)，手動(dòng)開(kāi)關(guān)為三路選擇開(kāi)關(guān)。 報(bào)警控制電路設(shè)計(jì) 根據(jù)任務(wù)設(shè)計(jì)要求只要將編碼處理輸出的信號(hào) DCBA 為 0000 或 0111 時(shí)設(shè)為報(bào)警電路的控制信號(hào)即可 當(dāng)水位低 至 1 米或升到 7 米時(shí)編碼器編碼輸出的信號(hào) DCBA 為 0000 或 0111，再經(jīng)過(guò)反相器輸入到四輸入或非門(mén)輸入端后電阻驅(qū)動(dòng)報(bào)警器工作。因此可以通過(guò)報(bào)警器來(lái)判斷整個(gè)控制電路輸出為低電平再經(jīng)過(guò)反相器后變?yōu)楦唠娖?。該高電平通過(guò)或門(mén)后再經(jīng)過(guò)限流的工作是否正常。四輸入與非門(mén)選用 74LS20，反相器為 74LS04， 與門(mén)為 74LS32，報(bào)警器用 發(fā)光二極管 替代。 、 圖 報(bào)警控制電路 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 8 元器件型號(hào)選擇 信號(hào)處理部分電路：編碼器 74LS148，反相器 74LS04。 74LS148 為優(yōu)先編碼器，編碼輸入有效電平為低電平，編碼輸出為 BCD 反碼，即當(dāng)輸入端有“ 0”輸入時(shí)，輸出端就輸出與之對(duì)應(yīng)的 BCD 反碼。如“ 2”，“ 4”同時(shí)輸入“ 0”，則按“ 4”進(jìn)行編碼，內(nèi)部編碼成 BCD 碼 0100，輸出則為 BCD 反碼 1011 水位顯示電路：譯碼器選用 BCD7 段譯碼顯示器驅(qū)動(dòng)器 74LS47；顯示器為共陰極七段數(shù)碼顯示器； R 阻值 220 歐姆。 報(bào)警控制電路：編碼器 74LS20 片子，反相器 74LS04，繼電器兩個(gè) 。 水位報(bào)警電路： 74LS20 芯片， 反相器 74LS04，與門(mén) 74LS32。 當(dāng)水位低于 1 米或升到 7 米時(shí)編碼器編碼輸出的信號(hào) DCBA 為 0000 或 0111，再經(jīng)過(guò)反相器輸入到四輸入或非門(mén)輸入端后輸出為低電平再經(jīng)過(guò)反相器后變?yōu)楦唠娖?。該高電平通過(guò)或門(mén)后再經(jīng)過(guò)限流電
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