水位报警器毕业论文.doc
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1、郑州大学毕业设计(论文)题目: 水位报警器 指导教师: 职称: 学生姓名: 学号: 专 业: 电子工程 院(系): 完成时间: 年 月 日目录摘要 .3绪论.4引言.5系统设计方案.6系统测量方法.6一、总体方案.7传感器的选择.9二、单元模块设计.102.1水位监控.112.2编码译码部分.11 2.3显示部分.13特殊原件的介绍.13CD40661374LS14714三、显示器的选择.153.1各单元模块的连接.17四、系统调试.184.1测试过程.184.2功能调试法.194.2.1原理调试法.194.2.2关键点的测量调试法 .19五、系统功能.20六、设计总结.20七、参考文献.21
2、致谢.22附录.23水位报警器摘要:本水位监测报警器使用低压直流电源就可以对515厘米的水位进行监测,用LED显示和数码管显示水位,并可以对不再此范围内的水位发出报警。主要采用CD4066、74LS86、74LS32、CD4511芯片,再加上数码管、蜂鸣器、发光二极管、电阻这些器件组成一个简单而灵敏的监测报警电路,操作简单,接通电源即可工作。因为大部分电路采用数字电路,所以本水位监测报警器还具有耗能低、准确性高的特点。关键字:译码电路 报警电路 监测电路Abstract: The water level alarm monitoring the use low-voltage DC power
3、 will be able to 5 to 15 centimeters of water level monitoring, with LED display and digital display of water level, and this can no longer Within the scope of a water level alarm. Mainly CD4066, 74LS86, 74LS32, CD4511 chips, coupled with digital control, buzzer, light-emitting diode, the resistance
4、 of these devices composed of a simple and sensitive monitoring alarm circuits. Because the majority of circuits using digital circuitry, so the water level monitored alarm system also has low energy consumption, high accuracy of the characteristics. Keyword: Decoding circuit alarm circuit monitorin
5、g circuit绪论我国是水资源丰富的大国,但对水资源的利用对与我国来说仍然是一个非常严峻的问题。水库作为国家的重要资源,在水的管理方面具有着举足轻重的作用,我国的水灾频频发生,因此必须监测江河、湖泊与水库等的水位及这些区域的降雨量。这种监测不仅可以预防水灾、及时进行防范决策提供大量可靠地数据和资料,同时还可以防洪抢险救灾和保护人民生命财产安全发挥重要作用。目前,国内许多水位监测站监测水位和降雨量仍采用人工方法。该方法不但存在测量的人身安全问题,而且存在数据测量准确度低,监测实时性不强等问题,这会严重影响正常的工作效力。为此需要对水位进行自动显示监测和报警。水资源有着大量的能量,合理的应用好
6、水资源可以更好的为人民服务,但是目前我国及全世界对水资源的利用和监控还有着很大的缺陷,水位报警器装置的研究还不够完善,虽然相比以前,人们对水位的控制得到了很大的提高,但随着生态平衡得逐渐破坏,随之带来了很多的问题,所以对水资源的合理利用,对水位的合理监控将显得越来越重要。相信随着科技的发展,人们可以更好的解决这一系列的问题。为了实时准确监测水位及降雨量,设计了一套采用CD4066双向模拟开关进行水位监控,LED发光二极管和数码管显示水位高度,蜂鸣器给予报警。从水位监控器到水位显示器用74LS147编码器编码,4511译码器译码。由于74LS147是低电位编码器,故要用4077同或门对水位监控器
7、处理后的数据输入74LS147编码,再用CD4069处理74LS147输出的数据传入4511译码。利用该系统可以实现江河、湖泊及水库等水位和降雨量的有效监测和报警防范。China is rich in water resources of the country, but the utilization of water resources and is still a very serious problem in China. Reservoirs as important resources of the country, has a pivotal role in water mana
8、gement, flood frequency, so you must monitor water levels in rivers, lakes and reservoirs and rainfall in these regions. Such monitoring will not only flood prevention, precautionary decisions in a timely manner to provide a large number of reliable data and information, while flood disaster relief
9、work and to protect peoples life and property safety plays an important role. At present, many water stations to monitor water levels and rainfall is still using artificial methods. This method not only measure the security of persons, data accuracy and low, issues such as monitoring real-time perfo
10、rmance is not strong, it will seriously affect the normal work force. Need to automatically show the water level monitoring and alerting. Water resources has large of energy, reasonable of application good water resources can better of serving, but currently my and the world on water resources of us
11、ing and monitoring also has is large of defects, water level alarm device of research also enough perfect, while compared to yiqian, people on water level of control are has is large of improve, but as ecological balance have gradually damage, with of brings has many of problem, so on water resource
12、s of reasonable using, on water level of reasonable monitoring will is increasingly important. Believe that with the development of science and technology, people can better address these issues. In order to accurately monitor water levels and rainfall in real time, designed a CD4066 bi-directional
13、analog switch for water level monitoring, LED led digital tube display water level height and buzzer alarm. From monitor to monitor the water level the water level used 74LS147 Encoder encoding, 4,511 decoder for decoding. Because 74LS147 is a low level coding, to 4,077 or door water level monitorin
14、g of treated data input 74LS147 encoding, incoming 4,511 CD4069 74LS147 output data decoding. Using the system to get the rivers, lakes and reservoirs of water level and rainfall, such as effective monitoring and alarm protection.引言本产品采用CD4066双向模拟开关进行水位监控,LDE发光二极管和数码管显示水位高度,蜂鸣器给予报警。从水位监控器到水位显示器用74LS
15、147编码器编码,4511译码器译码。由于74LS147是低电位编码器,故要用4077同或门对水位监控器处理后的数据输入74LS147编码,再用CD4069处理74LS147输出的数据传入4511译码。关键词:74LS147、CD4066、4077 This product uses the CD4066 analog switch for water level monitoring, LDE led digital tube display water level height and buzzer alarm. From monitor to monitor the water leve
16、l the water level used 74LS147 Encoder encoding, 4,511 decoder for decoding. Because the 74LS147 is low potential encoder, with 4,077 data input or gate to monitor water levels after treatment 74LS147 encoding, incoming 4,511 CD4069, 74LS147 output data decoding. Key words: 74LS147, CD4066, 4077系统设计
17、方案: 对于水位进行控制的方式有很多,而应用较多的主要有2种:一种是简单的机械式控制装置控制,一种是复杂的控制器控制方式。两种方式的实现如下: (1)简单的机械式控制方式。其常用形式有浮标式、电极式等,这种控制形式的优点是结构简单,成本低廉。存在问题是精度不高,不能进行数值显示,另外很容易引起误动作,且只能单独控制,与计算机进行通信较难实现。 (2)复杂控制器控制方式。这种控制方式是通过安装在水泵出口管道上的压力传感器,把出口压力变成标准工业电信号的模拟信号,经过前置放大、多路切换、AD变换成数字信号传送到单片机,经单片机运算和给定参量的比较,进行PID运算,得出调节参量;经由DA变换给调压变
18、频调速装置输入给定端,控制其输出电压变化,来调节电机转速,以达到控制水位的目的。 本设计利用单片机设计一个水位控制系统,要求选择合适的水位传感器及电磁阀,当设定完水位后,系统根据水位情况控制电磁阀的开启和关断。系统测量方法:液位测量的方法比较多,依据测量方式的不同可分为接触式与非接触式两种类型。接触式测量法 接触式测量法是指测量用传感器直接与容器内存储液体相接触,从而获得测量参数的方法。本方法所使用的电容通常由两块圆柱形极板或一个探极与罐壁构成。当液位不同时,电容器的介电常数就不同,故电容量也不同。在此基础上可以把电容量转化为电压、相移、频率、脉宽等物理量,再进行测量。 电容式液位测量装置通常
19、结构简单、灵敏度高、稳定性好、动态响应快,适合于恶劣的工作环境,生产成本也不高;但电容液位测量器需要考虑温度补偿,且介质的成分、水分、温度、密度等不确定变化因素直接影响测量结果的准确性,另外检测电路比较复杂,尤其是检测微小电容量的变化。非接触式测量法 非接触式测量法包括超声波法、调制型光学法、微波法等。其特点是测量手段并不采用浮子之类的固态物,而是利用声、光、射线、磁场等的能量。液位传感器不和被测介质接触,不受被测介质影响,也不影响被测介质,故适用范围广泛。特别是接触式测量装置不能适用的特殊场合,如高粘度、强腐蚀性、污染性强,易结晶的介质。 光纤测量法 光纤液位检测是近年来出现的一种新技术。根
20、据光导纤维中光在不同介质中传输特性的改变对液位进行测量。 光纤液位测量有以下优点:精度高、灵敏度好、抗电磁干扰、耐腐蚀、电绝缘性好、检测现场无电、光路有抗扰性以及便于与计算机连接,便于与光纤传输系统组成网络等。 目前,市面上进行液位测量的仪表种类繁多,但是同时具有测量、监控、数据记录及处理的液位测量装置并不多。在某些工业控制系统中,数据的测量这一基本功能已不能满足现代工业的要求,往往需要对大批数据进行记录,对其进行后期处理分析,实现差错控制、工艺改善、资源优化等一系列工作。为了获得大批量的数据,得到可靠的分析资料,往往需要长期、多网点的监控记录。在液位测量这一领域中,如江河湖海、城市用水等方面
21、,大量数据长时间,多网点的采集记录分析具有普遍的意义。液位的变化分析,有助于人们进一步对自然环境、天气变化甚至是灾害预警提供可靠的支持。一、 总体方案根据设计要求,本系统主要由水位信号模块、信号转换模块、发光管显示模块、数码管显示模块、报警模块、编码模块等模块构成。其系统方案框图如下图所示: 我们对其中的几个模块设计了不同的方案并进行了比较(1)水位信号模块的选择方案1:采用电容的原理,用两块平行的长方形铜板作为电极放在水中,可以通过检测两电极间的电信号可知水位的变化情况。优点:结构简单、水位分辨率可大大提高;缺点:容易受水质的影响产生误差,信号为模拟信号,不方便处理。方案2:采用触点的方法,
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