【文章內(nèi)容簡介】 顯示譯碼器不好找。 方案 2：使用異或門 74LS86 和或門 74LS32 組成一個特殊的編碼電路對個位的數(shù)進行編碼，當水位高于 10 厘米時，十厘米信號直接驅(qū)動十 位數(shù)碼管顯示“ 1”，在經(jīng) CD4511 顯示譯碼器驅(qū)動個位數(shù)碼管顯示。（詳細個位編碼見附錄）優(yōu)點：電路可靠，穩(wěn)定 。缺點 :電路較復雜。 由于 74LS8 74LS3 CD4511 都是常用的芯片，因此我們采用了方案 2. 傳感器的選擇 傳感器是一種能將與待報警的能量形式，轉(zhuǎn)化成另一種可供處理查詢的能量形式的裝置。信號處理電路用于處理信息，而輸出器件是一種利用已處理過的信號的裝置、顯示或動作。 傳感器不但對被測信號敏感，而且具有把它對被測變量的響應送出去的功能。也就是說，傳感器不是一般的敏感元件，它的輸出響應還必須 易于傳送的物理量。例如彈性膜盒的輸出響應是形變，是微小的幾何量（位移）不便于遠距離傳送。如果把膜盒中心的位移轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙輼O板的間隙變化，就稱為輸出響應是電容量的壓力傳感器。倘若，再通過適當?shù)碾娐肥闺娙萘康拇笮檎袷庮l率的高低，就演變成輸出響應是頻率值的壓力傳感器。某些敏感元件的輸出響應本來就能夠傳送到別處報警，例如，鉑電阻應變電阻的阻值，熱電偶的電動勢等，把這些敏感元件稱為傳感器也未嘗不可。 10 二 、單元模塊設計 水位報警器各模塊方案的選擇和論證 （ 1）水位檢測部分 方案一：采用連續(xù)信號輸出方式進行水位檢測， 例如超聲波探測變送等。這種采用這種探頭檢測精度比較高，但是價格昂貴，成本太高，而且大部分探頭都已成為成品，不適合本設計開發(fā)。 方案二：采用 ON/OFF 輸出方式用電極點做水位檢測，在水中給予一定的電勢，當導線接觸到水時電勢會發(fā)生改變，這種方法設計簡單，成本低廉也有一定的精度，能夠滿足設計要求。 綜上所述，我們選用方案二。 （ 2）水位信號處理部分 方案一： 用 PLC可編程控制器進行信號處理。 PLC可編程控制器控制精度高，但是體積大 ,價格昂貴 ,維護也不方便。 方案二： 采用簡單的模擬電路進行報警控制 (如圖 ),這 種方案成本低，但是控制報警的可靠性不高 ,容易誤報警，實用性不強。 圖 圖 方案三： 采用單片機進行報警控制 ,單片機有體積小 ,控制精度高 ,不易誤報警，且外圍電路簡單 ,價格低廉等優(yōu)點 ,且方便對水位報警器的功能進行拓展。 綜上所述，我們選用方案三。 （ 3）水位報警指示部分 方案一： 采用簡單的模擬電路進行報警 ,這種方案成本低，但是帶負載能力差 ,也不容易進行功能擴展，實用性不強。 方案二 ：采 用繼電器和發(fā)光二極管進行水位報警指示（如圖 ），繼電器控制報警方便進行改裝，也可在繼電器上帶大功率負載包括電機。繼電器的后面可以接電機對水位進行控制，也就是說該水位報警器，不單單可以進行水位報警，有需要的話可以很方便的進行改裝和帶負載。 R2KV E ELEDJQ1R8 1KV C CPiVCCLEDR1R2Q1T 11 水位監(jiān)控 ： 顯示信號信號處理接收信號 圖 21 水位監(jiān)控流程圖 接受信號是由一個銅板制成的探針，如圖 22 所示。每個銅片之間的長度相差 1 厘米。當水位每上升 1 厘米銅片就接收到相應的信號，并傳入系統(tǒng)中。 567210911123481 圖 22 探 針 信號輸入系統(tǒng)之后，由 CD4066 進行處理：當輸入的信號為“ 1”時， CD4066 接通，使需要的信號送出。如圖（四） C13A1B2U1A輸入信號需要信號送出信號 CBA 圖 23 CD4066 信號處理 信號送到 LED 發(fā)光二極管，相應的 LED 發(fā)光二極管就亮起來。沒到五厘米的時候第一個發(fā)光二極管亮，并報警；到達五厘米時第二個發(fā)光二極管亮，第一個發(fā)光二極管滅，六厘米時第三個發(fā)光二極管亮，以此類推，當亮到十二個發(fā)光二極管時信號達到警戒地，警報器（蜂鳴器）響起來。 編碼譯碼部分 12 接 收 信 號 處 理 信 號編 碼 成B C 8 4 2 1 碼譯 碼 圖 24 編碼譯碼流程圖 信號從 CD4066 雙向模擬開關送進來，由 4077 同或門接收信號，并處理信號，處理原理如下圖： 表 21 接收信號 1 接收信號 2 輸出信號 1 1 1 0 1 0 0 0 1 信號輸送到 74LS147 進行編碼，由于這編碼器是低電平有效，所以處理后得到的信號是 0 才能被 74LS147 識別，輸出的信號是 1 的則被視為無效。如下圖。低電平以十進制進入 74LS147，經(jīng)過 74LS147 處理后得到二進制 8421BCD 碼。以低電平送出信號。 I111I212I313I41I52I63I74I85I910A9B7C6D14VCC16GND8U17SN74LS147N 圖 25 74LS147 引腳圖 低電平經(jīng)過 4069 反相器變成 4511 譯碼器能識別的信號高電平，送給 4511 譯碼器。 8421BCD 碼變成高電平后，進入 4511 譯碼器譯成數(shù)碼管能識別的信號。信號由二進制 0101~1111 變化，其相應的輸出信號是數(shù)碼管能認識的 5~15 的信號。 13 顯示部分 顯示部分主要由兩部分組成，第一部分就是發(fā)光二極管，他能大概的顯示水位與警戒位的差距， 能一目了然，其原理以上已講。第二部分是數(shù)碼管顯示具體的數(shù)據(jù)，即較精確的顯示水位高度。能一看便知道水位現(xiàn)時的高度。 特殊原件的介紹 CD4066: CD4066 的引腳功能下圖所示。每個封裝內(nèi)部有 4 個獨立的模擬開關，每個模擬開關有輸入、輸出、控制三個端子，其中輸入端和輸出端可互換。當控制端加高電平時，開關導通；當控制端加低電平時開關截止。模擬開關導通時，導通電阻為幾十歐姆；模擬開關截止時，呈現(xiàn)很高的阻抗，可以看成為開路。模擬開關可傳輸數(shù)字信號和模擬信號，可傳輸?shù)哪M信號的上限頻率為 40MHz。各開關間的串擾 很小，典型值為－ 50dB。 CD4066 是四雙向模擬開關，主要用作模擬或數(shù)字信號的多路傳輸。 CD4066 由四個相互獨立的雙向開關組成，每個開關有一個控制信號端，開關可以相互獨立地開斷，互補影響。這種結(jié)構(gòu)消除了開關晶體管閾值電壓隨輸入信號的變化，因此在整個工作信號范圍內(nèi)導通阻抗比較低。 CD4066 引出端排列與 CC4016 一致，但具有比較低的導通阻抗。另外，導通阻抗在整個輸入信號范圍內(nèi)基本不變。與單通道開關相比，具有輸入信號峰值電壓范圍等于電源電壓以及在輸入信號范圍內(nèi)導通阻抗比較穩(wěn)定等優(yōu)點 。 14 CD4066 是一種雙向模擬開關，在集成電路內(nèi)有 4 個獨立的能控制數(shù)字及模擬信號傳送的模擬開關。每個開關有一個輸人端和一個輸出端，它們可以互換使用，還有一個選通端（又稱控制端）。當選通端為高電平時，開關導通，此時的導通電阻為 幾十歐姆 ；當選通端為低電平時，開關截止，呈現(xiàn)出很高的阻抗，可以看成為開路。在使用時，選通端是不允許懸空的。 74LS147: 74LS147 優(yōu)先編碼器有 9 個輸入端和 4 個輸出端。某個輸入端為 0，代表輸入某一個十進制數(shù)。當 9 個輸入端全為 1 時，代表輸入的是十進制數(shù) 0。 4 個輸出端反映輸入十進制數(shù)的 BCD 碼 編碼輸出。 74LS147 優(yōu)先編碼器的輸入端和輸出端都是低電平有效，即當某一個輸入端低電平 0時， 4 個輸出端就以低電平 0 的輸出其對應的 8421 BCD 編碼。當 9 個輸入全為 1 時， 4 個輸入出也全為 1，代表輸入十進制數(shù) 0 的 8421 BCD 編碼輸出。 功能表如圖 所示，引腳圖如圖 所示。 輸入 輸出 9I 8I 7I 6I 5I 4I 3I 2I 1I 0I 3Y 2Y 1Y 0Y 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 圖 74LS147 功能表 15 圖 74LS147 引腳圖 74LS147 是 一個編碼芯片，它的輸入與輸出腳如表所示： 表 22 輸入腳 輸入信號 輸出信號 11 0 1110 12 0 1101 13 0 1100 1 0 1011 2 0 1010 3 0 1001 4 0 1000 5 0 011