【文章內(nèi)容簡介】 水接通到所在的探頭；而當水位下降時斷開，因此只要測出哪些探頭接通電信號時，就大概可以確定水位的高度。比如說只有 abcd 有電信號輸出，而 efgh 都沒信號 (或者說輸出低電平 )輸出時，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，再將該電信號輸入到信號處理 本科生課程設計（論文） 4 部分進行 處理輸出相應的控制信號即可。 圖 探頭 原理圖 信號處理電路 設計 經(jīng)過信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生的信號 ， 還必須經(jīng)過編碼處理。由以上電路的設計與分析可知， 該編碼電路最少應有八個輸入端，作為八個探頭輸出信號的輸入端，而且有效電平為低電平，因此應設計成具有優(yōu)先編碼功能的編碼電路，所謂“優(yōu)先”編碼即多個輸入端同時滿足編碼條件時，只對最高位編碼。 根據(jù)要求該電路設計成以編碼器為核心的編碼電路，具體設計的電路圖如圖 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 信號編碼電路 本科生課程設計（論文） 5 上圖中，左側八個引腳為信號輸入端，右側 ABCD 四個端口為信號輸出端口，編碼器選 74LS148， 反相器為 74LS04。 水位顯示 電路設計 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；一種是共陽極接法。無論哪種接法，其都是由七組發(fā)光二極管構成。當其為共陰極接法時則對高電平有效，即要輸入高電平時才能使其點亮；當其為共陽極接法時對低電平有效，只有輸入低電平時才會顯示，顯示器原理圖如下圖 24 中（ a）、（ b）、（ c）所示。 (a)結構引腳圖 (b)共陰極接法 (c)共陽極接法 圖 七段數(shù)碼管顯示器原理 由原理圖可知，該顯示器有七個發(fā)光二極管分別用 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g，因此只要點亮相應的發(fā)光二極管，就能使其顯示特定的數(shù)字，比如說對于共陰極接法的顯示器同事對 a、 b、 c 輸入高電平時使 a、 b、 c 段二極管點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編碼 信號譯碼后驅(qū)動顯示器工作，電路圖如圖 25所示： 本科生課程設計（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 為二進制碼信號輸入端， OA— OG 為譯碼后信號的輸出端。信號輸出后經(jīng)過限流電阻直接接到顯示器輸入端，驅(qū)動顯示器工作。 電機控制電路設計 該部分為整個設計電路的重點部分，也是難點部分。主要目的即是要靠那個值電機的工作通過控制電機的工作來控制水位，這也就是本實驗的主要設計目的。 由任務的設計要求：要將水塔的水位控制在 26 米。即水位低于 2 米時使電機工作升到 6 米時使電機停止工 作。而由信號產(chǎn)生部分設計可知：當水位低于 2 米時只有探頭a 接通電信號。因此要將該電信號設計為控制電機轉動的控制信號。而該電信號通過編碼處理后輸出為四位二進制碼 0001，所以就是要使輸出信號為 0001 時使電機工作。而水位上升到 6 米時要控制電機停止工作。因此時水位在 6 米時有六個探頭接通電信號，為 a、 b、 c、 d、 e、 f。根據(jù)編碼器的工作原理，只有探頭 f 的電信號才為有效信號，即只對 f 的電信號編碼處理。此時才為有效信號，即只對 f 的電信號編碼處理。此時由 f引進來的信號經(jīng)過編碼后成為二進制碼 0110，因此要將 0110 設計為 電機停止工作的控制信號，即當輸入到電機驅(qū)動的信號為 0110 時使電機停止。 根據(jù)分析將該部分電路設計成如圖 26所示： 本科生課程設計（論文） 7 圖 電機控制電路 DCBA 為信號輸入端。 74LS20 為四輸入與非門，手動開關為三路選擇開關。 報警控制電路設計 根據(jù)任務設計要求只要將編碼處理輸出的信號 DCBA 為 0000 或 0111 時設為報警電路的控制信號即可 當水位低 至 1 米或升到 7 米時編碼器編碼輸出的信號 DCBA 為 0000 或 0111，再經(jīng)過反相器輸入到四輸入或非門輸入端后電阻驅(qū)動報警器工作。因此可以通過報警器來判斷整個控制電路輸出為低電平再經(jīng)過反相器后變?yōu)楦唠娖?。該高電平通過或門后再經(jīng)過限流的工作是否正常。四輸入與非門選用 74LS20，反相器為 74LS04， 與門為 74LS32，報警器用 發(fā)光二極管 替代。 、 圖 報警控制電路 本科生課程設計（論文） 8 元器件型號選擇 信號處理部分電路：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，即當輸入端有“ 0”輸入時，輸出端就輸出與之對應的 BCD 反碼。如“ 2”，“ 4”同時輸入“ 0”，則按“ 4”進行編碼，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)動器 74LS47；顯示器為共陰極七段數(shù)碼顯示器； R 阻值 220 歐姆。 報警控制電路：編碼器 74LS20 片子，反相器 74LS04，繼電器兩個 。 水位報警電路： 74LS20 芯片， 反相器 74LS04，與門 74LS32。 當水位低于 1 米或升到 7 米時編碼器編碼輸出的信號 DCBA 為 0000 或 0111，再經(jīng)過反相器輸入到四輸入或非門輸入端后輸出為低電平再經(jīng)過反相器后變?yōu)楦唠娖健Ｔ摳唠娖酵ㄟ^或門后再經(jīng)過限流電