水位指示器的设计与实现

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1、水位指示器的设计与实现班级：计算机1208班姓名：杨学良学号：20124032目录第1章概述3第2章课程设计任务及要求42.1设计任务42.2设计要求4第3章系统设计53.1方案论证53.2系统设计53.2.1结构框图及说明53.2.2系统原理图及工作原理83.3单元电路设计103.3.1单元电路工作原理103.3.2元件参数选择19第4章软件仿真204.1仿真电路图204.2仿真过程214.3仿真结果29第5章安装调试305.1安装调试过程305.2故障分析32第6章结论33第7章使用仪器设备清单34参考文献35收获、体会和建议36第1章概述水位指示器的主要任务是保证日常生活和工业

2、生产用水的稳定，经济的运行，减少对水资源的浪费，减轻工作人员的劳动强度。水位指示器的主要功能是使水箱，太阳能热水器等各种蓄水设备中的水位保持在一定的范围内：当水位达到某个规定的水位刻度时，指示灯即会亮起，提醒工作人员，保证水位在一个合理控制的范围内。从实用性和经济性出发，由555定时器、CD4042锁存器和运算放大器构成的水位指示器，可以用于家用太阳能热水器的水位指示，也可用于各种储水设备及水处理设备的水位指示。这种水位指示器采用脉冲的方式为采样电极供电，不仅能大大减少工作电源的消耗，而且可以采用普通金属电极作为水位探测电极而不被很快腐蚀，因此具有很强的实用价值。本次设计使用的仿真软

3、件为Multisim,Multisim是一种专门用于电子电路仿真和设计的EDA工具软件，属于Electronicsworkbench（简称EWB）系列软件的高版本。EWB仿真软件是一款很强大的电路设计软件，它为设计者提供各种元件及仪表。Multisim在保留了EWB原有的优点的基础上，大大的扩充了元件库中电路元件的数目，增强了软件仿真测试和分析功能，可实现模拟/数字电路的Spice仿真、VHDL/Verilog设计与仿真、RF电路仿真等。通过Multisim对电路的仿真，可证明此设计能够实现对水位的指示功能。关键词555运算放大器CD4042水位指示Multisim第2章课程设计任务

4、及要求2.1设计任务一、设计目的1.进一步熟悉中、小规模数字集成电路的工作原理及使用方法。2.掌握水位指示器的设计、组装与调试方法。二、设计内容2.2设计要求完成原理图设计、模拟仿真，按要求完成设计报告。1.理论设计部分⑴独立完成系统的原理设计。说明系统实现的功能，应达到技术指标，进行方案论证，确定设计方案。⑵画出电路图，说明各部分电路的工作原理，初步选定所使用的各种器件的主要参数及型号，列出元器件明细表。2.模拟仿真⑴根据理论设计用multisim7在计算机上进行仿真。验证所设计方案的正确性。⑵分析电路的工作原理，写出仿真报告。3.安装调试部分⑴实现给定的数字式抢答器，进行单元测试

5、和系统调试。⑵若系统出现故障，排除系统故障，分析并记录系统产生故障的原因，并将此部分内容写在报告中。4.写出课程设计总结报告第3章系统设计3.1方案论证本次课程设计是基于我们的数字电子技术理论课来进行操作的，也涉及了一些我们写没有见过的电路元件。在人们的日常生活或者工业生产用水中，经常会用到水箱里面的水，如果水箱之类的盛水容器能够保持在一定的范围内，并能较为准确的显示出容积。目前，555定时器构成的脉冲振荡器在工业生产和日常日常生活中有着越来越广泛的应用，各种各样的产品层出不穷，555高性能水位指示器作为555脉冲振荡器理论的实际应用的例子，其设计具有一定的代表性。3.2系统设计3.

6、2.1结构及框图说明由555构成的水位指示器，可以用于家用太阳能热水器的水位指示，也可用于各种储水设备及水处理设备的水位指示。这种水位指示器采用脉冲的方式为采样电极供电，不仅能大大减少工作电源的消耗，而且可以采用普通金属电极作为水位探测电极而不被很快腐蚀，因此具有很强的实用价值。555高性能水位指示器具体设计思路如图1.1所示。图1.1水位指示器设计图根据电路设计的思路分析，可以用555构成的多谐振荡器，电压比较器，CD4042锁存器和发光二极管来构成水位指示器的电路。水位指示器的电路如图1.2所示。图1.2水位指示器电路555高性能水位指示器电路由脉冲振荡器、电压比较器和水位指示电

7、路组成。与,、及、组成一个窄脉冲振荡器。根据脉冲振荡器输出脉冲周期的计算公式：它的脉冲占空比约等于0.027/1.386=1/51，可见采用这种脉冲供电方式，电源的利用率是很高的。运算放大器A1~A4组成4级电压比较器，它的作用是通过检测水位电极与水位接触与否输出信号。将检测信号电压与基准设定电压进行比较，输出水位探测信号。555高性能水位指示器电路中，、将工作电源分压后，取得约1v的参考电压，加至4个电压比较器的反相输入端，作为与水位探测信号电压的比较参