水塔水位控制器的课程设计
单片机课程设计水塔水位控制设计
单片机课程设计题目：水塔水位控制设计一引言本设计为一个实际应用系统的水塔水位控制部分。
在此水塔水位控制系统中，检测信号来自插入水中的3个金属棒，以感知水位变化情况。
工作正常情况下，应保持水位在某一范围内，当水位变化发生故障的时候，及时关断电机电源，发出声、光报警信号。
单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性价比，受到人们的重视和关注的应用广、发展快。
而MCS-51单片机是各单片机中最为典型和最具代表性的一种。
水塔供水的主要问题是塔内水位应始终保持在一定范围，避免空塔” 溢塔”现象发生。
目前，控制水塔水位方法较多，其中较为常用的是由单片机控制实现自动运行，使水塔内水位保持恒定，以保证连续正常地供水。
实际供水过程中要确保水位在允许的范围内浮动，应采用电压控制水位。
首先通过实时检测电压，测量水位变化，从而控制电动机，保证水位正常。
因此，这里给出以Atmel公司的80C51单片机为核心器件的水塔水位检测控制系统仿真设计，实现水位的检测控制、电机故障检测、处理和报警等功能，并在Proteus软件环境下实际仿真。
实验结果表明，该系统具有良好的检测控制功能，可移植性和扩展性强。
本次设计以8031芯片为核心，辅以必要的外围电路，设计了一个简易的水塔水位控制系统，它由5V直流电源供电。
在硬件方面，除了CPU夕卜，使用了2732芯片对8031的ROM进行4K扩展，并且使用74LS07芯片对外部电路驱动。
软件方面采用汇编语言编程，整个水塔水位控制系统能根据水塔水位的高低来决定水泵电机的运转状态，并且在发生故障时由外部电路的LED发光管点亮报警。
水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统，传统的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺点，而自动控制原理，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，保持水压恒定以满足用水要求，从而提高了供水系统的质量。
而且成本低，安装方便，经过多次实验证明，灵敏性好，是节约水源，方便家庭和单位控制水塔水位的理想装置。
单片机课程设计水塔水位
单片机课程设计水塔水位一、课程目标知识目标：1. 理解单片机的基本原理，掌握其编程和应用方法；2. 了解水塔水位监测的原理，掌握水位检测传感器的工作原理和使用方法；3. 学会使用单片机对水位数据进行采集、处理和显示。
技能目标：1. 能够运用C语言编写单片机程序，实现对水塔水位的实时监测；2. 能够设计并搭建水位检测系统，进行实际操作和调试；3. 能够分析水位数据，提出并实现相应的控制策略。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对单片机及嵌入式系统的学习兴趣，提高其探究问题的积极性；2. 增强学生的团队合作意识，培养其相互协作、共同解决问题的能力；3. 培养学生的创新意识，使其能够运用所学知识解决实际问题，提高社会责任感。
课程性质分析：本课程为单片机实践课程，以项目为导向，注重理论联系实际，提高学生的动手能力。
学生特点分析：学生具备一定的单片机基础知识，但实践经验不足，对实际应用中存在的问题充满好奇心。
教学要求：1. 结合实际案例，引导学生掌握单片机及水位检测系统的理论知识；2. 注重实践操作，让学生在实际操作中掌握技能；3. 强化团队协作，培养学生的沟通能力和解决问题的能力；4. 鼓励创新，激发学生的思维潜能。
二、教学内容1. 理论知识：- 单片机原理及编程基础：复习单片机的工作原理、内部结构，掌握C语言编程方法；- 水位检测传感器原理：学习水位传感器的工作原理、种类及其应用；- 数据采集与处理：学习单片机与传感器接口设计，数据采集、处理和显示方法。
2. 实践操作：- 水位检测系统的设计与搭建：根据项目需求，设计水位检测系统，选用合适的传感器和单片机；- 程序编写与调试：编写水位监测程序，实现数据采集、处理和显示，并进行调试；- 控制策略实现：根据水位数据，设计并实现相应的控制策略。
3. 教学大纲安排：- 第一周：复习单片机原理及编程基础，学习水位检测传感器原理；- 第二周：设计水位检测系统，进行程序编写与调试；- 第三周：完善系统功能，实现控制策略，进行实践操作。
水塔水位单片机课程设计
水塔水位单片机课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解单片机的基本工作原理，掌握其编程方法。
2. 学习并掌握水位传感器的使用，了解其工作原理和特性。
3. 学习并掌握水塔水位监测系统的设计方法和实现过程。
技能目标：1. 能够运用单片机进行简单的程序编写，实现水塔水位的监测与控制。
2. 能够独立操作水位传感器，进行数据采集和处理。
3. 能够结合实际需求，设计出符合要求的水塔水位监测系统。
情感态度价值观目标：1. 培养学生动手实践、解决问题的能力，增强其对单片机及传感器技术的兴趣。
2. 培养学生团队协作精神，提高沟通与交流能力。
3. 增强学生的环保意识，使其认识到水资源监测的重要性。
课程性质：本课程为实践性课程，结合理论知识与实际操作，培养学生动手能力。
学生特点：具备一定的单片机知识基础，对传感器技术有一定了解，喜欢动手实践。
教学要求：注重理论与实践相结合，鼓励学生自主探究，关注学生在实践过程中的问题解决能力和创新能力。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际问题的解决中，提高其综合素质。
二、教学内容1. 单片机基础：复习单片机的基本原理，重点掌握I/O口编程、中断处理、定时器等基本功能。
教材章节：《单片机原理与应用》第1-3章。
2. 水位传感器原理与使用：学习水位传感器的工作原理、特性及接线方式。
教材章节：《传感器与检测技术》第5章。
3. 水塔水位监测系统设计：a. 系统需求分析：明确监测系统的功能需求，如水位范围设定、报警等。
b. 硬件设计：选择合适的单片机、传感器、执行器等，完成系统硬件电路设计。
c. 软件设计：编写单片机程序，实现水位监测、数据处理和报警等功能。
教材章节：《单片机原理与应用》第4章、第6章，《传感器与检测技术》第6章。
4. 实践操作：分组进行水塔水位监测系统的搭建和调试，包括硬件连接、程序下载、功能测试等。
5. 课程总结：对所学内容进行总结，分析系统设计的优缺点，探讨改进措施。
plc课程设计(水塔水位控制模拟)
成绩：可编程控制器原理及应用课程设计报告设计题目：水塔水位控制模拟学生姓名：黄博新班级：机械电子工程082学号：200810834209指导老师：刘芹设计时间：2011.01目录1. 系统描述及控制要求 (3)1.1 系统描述 (3)1.2 控制要求 (3)2. 控制系统分析与实现 (4)2.1 I/O分配表 (4)2.2 I/O接线图 (4)2.3 流程图 (5)2.4 梯形图和指令表 (6)2.5 程序仿真........................................ 错误!未定义书签。
2.6 程序调试 (8)2.7时序图 (12)3. 心得体会 ............................. 错误!未定义书签。
4. 参考文献 ............................. 错误!未定义书签。
1系统描述及控制要求1.1系统功能描述在水塔水位控制实验区完成本课程设计，当水池水位低于水池低水位界（S4为ON 表示），阀Y打开进水（Y为ON）定时器开始定时，4秒后，如果S4还不为OFF，那么阀Y指示灯闪烁，表示阀Y没有进水，出现故障，S3为ON后，阀Y关闭（Y为OFF）。
当S4为OFF时，且水塔水位低于水塔低水位界时S2为ON，电机M运转抽水。
当水塔水位高于水塔高水位界时电机M停止。
面板中S1表示水塔的水位上限，S2表示水塔水位下限，S3表示水池水位上限，S4表示水池水位下限，M1为抽水电机，Y为水阀。
图1S1表示水塔的水位上限，S2表示水塔水位下限，S3表示水池水位上限，S4表示水池水位下限，M为抽水电机，Y为水阀。
1.2控制要求（1） S4为ON时，Y灯亮，四秒后，Y灯闪烁，闪烁频率为0.5秒，其中：四秒延时用定时器T2控制，0.5秒闪烁用定时器T1控制（2） S3为ON时，Y灯熄灭（3） S4为OFF且S2为ON时，M灯亮（4） S1为ON时，M灯熄灭2 控制系统分析与实现2.1 I/O 分配表表12.2 I/O 接线图图2X001X002X003X004COMY001Y002COM✞✞S1 S2 S3 S4MYFX1S2.3 流程图图32.4 梯形图和指令表图4图52.5 程序仿真（1）打开GX Developer软件，并新建一个工程，选择FXCPU系列中FX1S的PLC类型，接着单击“确定”按钮；（2）根据自己编写的程序，写入程序；（3）写完程序，单击鼠标右键，选择“程序编译”选项，使程序由“写入状态”进入“读出状态”；（4）单击工具栏中“梯形图逻辑测试启动/结束”按钮，进入仿真界面。
水塔水位winccplc课程设计
水塔水位winccplc课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解WINCC与PLC在水塔水位监控系统中的应用和交互原理；2. 学生能掌握WINCC组态软件的基本操作，包括创建项目、配置变量、设计监控界面；3. 学生能了解PLC编程中与水塔水位控制相关的基本逻辑和指令。
技能目标：1. 学生能通过实践操作，完成WINCC与PLC的连接和通信设置；2. 学生能运用PLC编程实现对水塔水位的自动控制，包括启停水泵、报警等；3. 学生能运用WINCC设计出直观、易操作的水塔水位监控界面。
情感态度价值观目标：1. 学生在课程学习过程中，培养对自动化控制技术的兴趣和热情；2. 学生通过小组合作，提高团队协作能力和解决问题的能力；3. 学生能认识到自动化技术在工业生产和日常生活中的重要性，增强社会责任感和创新意识。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论知识与实际操作，培养学生的动手能力和实际应用能力。
学生特点：学生具备一定的计算机操作基础，对PLC和WINCC有一定了解，但对实际应用中的复杂系统控制尚缺乏经验。
教学要求：教师需引导学生结合理论知识，注重实践操作，关注学生在操作过程中遇到的问题，及时给予指导和解答，以提高学生的实际应用能力。
同时，注重培养学生的团队协作能力和创新思维。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际工程案例中，提高解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 理论知识：- PLC基础知识：PLC的结构、工作原理、编程语言及指令系统；- WINCC基础知识：WINCC软件功能、组态过程、变量管理及监控界面设计。
2. 实践操作：- 水塔水位控制系统设计：根据水塔水位要求，设计PLC控制程序；- WINCC与PLC连接：配置WINCC与PLC通信参数，实现数据交换；- 监控界面设计：利用WINCC设计水塔水位监控界面，实现实时监控和报警功能。
3. 教学大纲：- 第一周：PLC基础知识学习，理解PLC在水塔水位控制系统中的作用；- 第二周：学习WINCC基础知识，掌握组态软件的基本操作；- 第三周：实践操作，分组进行水塔水位控制系统的设计与编程；- 第四周：调试与优化，完善水塔水位监控系统，进行成果展示。
水塔水位控制系统电子课程设计全文.
水塔水位控制系统电子课程设计全文.一、水塔水位控制系统的概述水塔水位控制系统是一种自动水位控制系统，主要应用于水塔的水位管理，它可以自动检测水塔的水位，并根据预设的设定值来控制水塔的水位。
系统中的核心部分为水位传感器，用于实时监测水箱的水位，上位机通过水压变送器和电磁阀控制水箱水位。
水塔水位控制系统可以有效控制低水位、高水位等水位状况，提高水塔供水效率，减少水质污染。
水塔水位控制系统主要由以下组成：1.水位传感器：水位传感器安装在水塔内，用于实时检测水塔内水位，传感器将水位数据转换成信号，供上位机控制体系读取。
2.水压变送器：水压变送器通过水压变频器把信号转换成变动的阀门控制电流，用于控制水塔水位，保持在安全范围。
3.电磁阀：电磁阀用于控制水塔内水位，当水位过高时，电磁阀自动开阀引水排出；当水位过低时，电磁阀自动关阀，停止水位控制。
4.上位机：上位机主要用于控制系统的数据采集和参数设置，实时显示水位变化，记录水塔的水位变化，���便用户管理。
水塔水位控制系统的工作原理主要是通过水位传感器实时检测水塔水位，把水位高度数据转换成信号，由上位机控制，再经过水压变送器，控制电磁阀的开关，一旦水位超过预设的范围，系统将自动打开阀门，排出多余的水，当水位低于设定值时，阀门将自动关闭，以保持水位在安全范围内。
1.可实现自动控制，减少人工介入，安全性高。
2.系统运行可靠，采用传感器及计算机控制技术，精准可靠，运行稳定性高。
3.采用智能及精确控制技术，精确度高，水位控制精度可达0.1米。
4.可扩展性强，系统布线简单，无需增设其他电源，可根据实际需要，自动添加检测和控制元件。
五、安装工作1.根据实际水位检测点的位置安装水位传感器。
2.安装及调试水压变送器。
3.根据需要设置水位控制器参数，包括水位上、下限及低压保护阈值等。
4.安装电磁阀，并完成接线，确保系统的正常运行。
5.对控制系统的基本功能进行检测和调试，确保控制系统的性能达到设计要求。
水塔水位plc课程设计
水塔水位plc课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理及其在水塔水位控制中的应用；2. 学生能够掌握水塔水位控制系统的设计流程，包括传感器的使用、PLC编程以及执行机构的控制；3. 学生能够解释水位控制中涉及到的物理概念，如液位、压力、浮力等，并与实际控制系统相结合。
技能目标：1. 学生能够操作PLC编程软件，设计并实现简单的水位控制程序；2. 学生能够运用问题解决策略，对水位控制系统进行调试和故障排除；3. 学生通过小组合作，能够协同完成一个综合性的水塔水位PLC控制项目。
情感态度价值观目标：1. 学生将培养对自动化控制技术的兴趣，认识到其在工业和日常生活中的重要性；2. 学生通过实践活动，培养创新意识和工程思维，增强解决实际问题的信心；3. 学生在小组合作中学会尊重他人意见，培养团队协作精神和责任感。
课程性质分析：本课程属于技术应用型课程，结合物理原理与工程技术，强调理论与实践的结合。
学生特点分析：考虑到学生处于高年级，具备一定的物理知识和逻辑思维能力，能够理解较为复杂的控制系统，并具备初步的PLC操作能力。
教学要求：课程需以学生为中心，采用项目驱动教学法，鼓励学生动手实践，通过实际操作达到知识的内化和技能的提升。
通过具体的学习成果分解，教师可以有效地进行教学设计和评估，确保学生在知识掌握、技能应用和情感态度价值观形成方面均能取得实质性进步。
二、教学内容1. PLC基础原理- PLC的结构与工作原理- 常见输入/输出设备的使用2. 水塔水位控制系统组成- 液位传感器的种类及原理- 执行机构（如水泵、阀门）的控制方法3. PLC编程技术- PLC编程语言（梯形图、指令列表等）- 水位控制程序设计步骤及技巧4. 系统调试与优化- PLC程序的下载与上传- 系统调试方法及故障排除5. 综合项目实践- 小组合作设计水塔水位控制项目- 项目实施与评价教学内容依据课程目标，结合教材相关章节，确保科学性和系统性。
课程设计-单片机水塔水位控制
目录第一章系统整体设计说明 (1)第二章整体设计方案 (2)第三章设计系统方框图与工作原理 (3)3.1工作原理： (3)3.2系统结构框图: (4)第四章硬件设计及说明 (5)4.1硬件设计说明: (5)4.2水位控制硬件设计： (5)4.3故障及水质监测硬件设计： (6)4.4 水位显示硬件设计原理图： (7)第五章软件设计与说明（包括流程图） (8)5.1 软件设计： (8)5.2 软件设计流程图： (10)第六章调试步骤、使用说明 (11)第七章设计总结 (13)参考文献 ..................................................... 错误！未定义书签。
附录. (14)第一章系统整体设计说明现代传感技术、电子技术、计算机技术、自动控制技术、信息处理技术和新工艺、新材料的发展为智能检测系统的发展带来了前所未有的奇迹。
在工业、国防、科研等许多应用领域，智能检测系统正发挥着越来越大的作用。
检测设备就像神经和感官，源源不断地向人类提供宏观与微观世界的种种信息，成为人们认识自然、改造自然的有力工具。
现代的广义智能检测系统应包括一切以计算机（单片机、PC机、工控机、系统机）为信息处理核心的检测设备。
因此，智能检测系统包括了信息获取、信息传送、信息处理和信息输出等多个硬、软件环节。
从某种程度上来说，智能检测系统的发展水平表现了一个国家的科技和设计水平。
本课题研究的内容是“水塔水位控制系统”。
水位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛，而以往水位的检测是由人工完成的，值班人员全天候地对水位的变化进行监测，用有线电话及时把水位变化情况报知主控室。
然后主控室再开动电机进行给排水。
很显然上述重复性的工作无论从人员、时间和资金上都将造成很大的浪费。
同时也容易出差错。
因此急需一种能自动检测水位，并根据水位变化的情况自动调节的自动控制系统，我所设计的就是这方面的课题。
水位检测可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。
水塔水位控制系统课程设计.概要
课程设计说明书课程名称: 电气控制PLC课程设计课程代码:题目: 水塔水位控制系统设计学生姓名: 学号: 年级/专业/班: 2012级机电1班学院(直属系): 指导教师:课程设计指导教师成绩评定标准及成绩评定表学生姓名：学号：年级/班：所属学院(直属系)：所在专业：项目分值优秀(100≥x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)评分学习态度15学习态度认真，科学作风严谨，严格保证设计时间并按任务书中规定的进度开展各项工作学习态度比较认真，科学作风良好，能按期圆满完成任务书规定的任务学习态度尚好，遵守组织纪律，基本保证设计时间，按期完成各项工作学习态度尚可，能遵守组织纪律，能按期完成任务学习马虎，纪律涣散，工作作风不严谨,不能保证设计时间和进度技术水平与实际能力25设计合理、理论分析与计算正确，实验数据准确，有很强的实际动手能力、经济分析能力和计算机应用能力，文献查阅能力强、引用合理、调查调研非常合理、可信设计合理、理论分析与计算正确，实验数据比较准确，有较强的实际动手能力、经济分析能力和计算机应用能力，文献引用、调查调研比较合理、可信设计合理，理论分析与计算基本正确，实验数据比较准确，有一定的实际动手能力，主要文献引用、调查调研比较可信设计基本合理，理论分析与计算无大错，实验数据无大错设计不合理，理论分析与计算有原则错误，实验数据不可靠，实际动手能力差，文献引用、调查调研有较大的问题论文(计算书、图纸)撰写质量60结构严谨，逻辑性强，层次清晰，语言准确，文字流畅，完全符合规范化要求，书写工整或用计算机打印成文；图纸非常工整、清晰结构合理，符合逻辑，文章层次分明，语言准确，文字流畅，符合规范化要求，书写工整或用计算机打印成文；图纸工整、清晰结构合理，层次较为分明，文理通顺，基本达到规范化要求，书写比较工整；图纸比较工整、清晰结构基本合理，逻辑基本清楚，文字尚通顺，勉强达到规范化要求；图纸比较工整内容空泛，结构混乱，文字表达不清，错别字较多，达不到规范化要求；图纸不工整或不清晰成绩评定：指导教师签名：年月日电气控制PLC课程设计任务书学院名称：应用技术学院专业：机电一体化技术年级：2012级水塔水位控制系统设计一、选题背景及题目来源实际模拟项目，可在天科TKPLC-A实验装置水塔水位控制区完成本实验。
555水塔水位课程设计
555水塔水位课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解555水塔水位原理，掌握水位高低判断的基本方法。
2. 学生能运用物理知识解释555水塔的工作原理，理解水位传感器的作用。
3. 学生了解水位监控系统在生活中的应用，如水利工程、污水处理等。
技能目标：1. 学生能通过实际操作，学会使用555定时器搭建水位监测电路。
2. 学生具备分析水位监测电路故障的能力，并能提出合理的解决方案。
3. 学生能运用所学的知识，设计简单的水位监控系统。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理学科的兴趣，激发他们探索科学奥秘的热情。
2. 学生通过实践活动，培养动手能力、团队协作能力和解决问题的能力。
3. 增强学生的环保意识，认识到水资源的重要性，树立节约用水的观念。
课程性质：本课程为物理学科实践教学课程，以学生动手实践为主，注重知识的应用与创新能力培养。
学生特点：五年级学生具备一定的物理知识基础，好奇心强，喜欢动手操作，但注意力集中时间较短。
教学要求：教师应结合学生特点，设计富有启发性的实践活动，引导学生主动探究，注重培养学生的动手能力和创新能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，给予个性化指导。
通过课程目标的分解，确保学生能够达到预期的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容本节教学内容主要包括以下三个方面：1. 555水塔水位原理：讲解555定时器的工作原理，引导学生理解水位传感器如何将水位高低转化为电信号，进而控制555定时器输出高低电平。
- 教材章节：第五章《电子电路》第三节《555定时器及其应用》- 内容安排：通过图示和实物展示，让学生直观地了解555定时器的内部结构和水位传感器的工作原理。
2. 水位监测电路搭建与调试：指导学生动手搭建555水塔水位监测电路，学会使用仪器和工具，并能对电路进行调试。
- 教材章节：第五章《电子电路》第四节《电路的搭建与调试》- 内容安排：学生分组进行实践活动，教师巡回指导，解答学生在操作过程中遇到的问题。
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xxxxx学院课程设计报告课程名称：电子技术课程设计教学院部：专业班级：学生姓名：xx指导教师：xx完成时间：2011 年6月24日报告成绩：目录1．设计任务与要求 (4)2．方案比较与论证 (4)2．1各种方案比较与选择 (4)2．2方案证论 (5)3．总体设计框图 (5)4．选择器件 (6)5．单元模块设计 (8)5．1信号产生部分 (8)5．2信号处理部分 (9)5．3水位显示电路 (9)5．4 电机控制电路 (10)5．5 报警控制电路 (11)6．最终电路 (13)7．结论 (14)8．设计总结 (14)9. 谢辞 (15)参考文献 (14)附录 (16)水塔水位控制器设计摘要在工农业生产过程中，经常需要对水位进行测量与监控。
水位控制在日常生活中的应用也相当的广泛，比如水塔，地下水，水电站等情况下的水位控制。
而实现水位监测可以有多种方法实现，比如机械控制，逻辑电路控制，机电控制等。
本文采用数字电路进行主控制。
在水塔上安装一个自动测水装置。
利用水的导电性能，连续地全天候地对水位进行监测，把测得的水位变化转换成相应的电平信号，主控电路根据电平信号经74LS147编码器编码后，对电机进行控制。
以完成相应水位显示、故障报警等一些任务。
完成对水塔水位的控制。
关键词：水位控制数字电路74LS147 编码器In the industrial and agricultural production process, often need to measure and monitor the water level. Water level control in the daily life of the applications are very widely, such as water tower, groundwater, hydropower station of water level control. And to realize water level can have DuoZhong monitoring method, such as mechanical control, logic circuit, the mechanical and electrical control control and so on. This paper USES the digital circuit master control. In the installation of a water tower on automatic measurement device. Water Use water conductivity, continuously round-the-clock monitoring of water level, and the measurement of water level converted into the changes of the signal, the main control circuit according to level by level signal LS147 encoder coding, 74 after on the motor control. In order to complete the corresponding level display, fault alarm and so on some task. Complete control of the water level of water tower.Keywords: water level control digital circuit 74 LS147 encoder1．设计任务与要求1．1设计并制作一个水塔水位控制器该控制器具有四个水位检测输入，由低到高分别为H1、H2、H3、H4；功率为10KW的水泵电动机分别为M1、M2；控制器根据水位状态控制水泵工作。
1．2控制要求1．水位检测，要求不受长期水泡工作环境影响；2．当水位低于H1时，M1与M2同时工作；当水位高于H4时，M1与M2同时停机；3．当水位由H1上升到H3时，关掉M1；4．当水位由H4上升到H2时，打开M1；1．3备用泵控制要求当两台工作水泵任一台发生故障时，应能检测出故障，并使备用水泵投入工作，备用水泵投入后，对故障水泵有相应指示1．4题目评析该题目的选取充分考虑到水位控制器在现实生活中的广泛应用，结合生活经验以及所学知识。
利用74LS147编码器实现了对水位的监控和电机控制。
该电路简单明了，难点在于逻辑电平信号的产生，以及编码器逻辑电路的设计。
该设计具有使用简单，性能可靠，制作成本低廉，便于实现自动化等一系列优点。
该控制器适用性强，抗干扰能力强等优点。
2．方案比较与论证2．1各种方案比较与选择方案一：通过浮球开关来控制水位。
利用电缆式浮球开关，通过一弹性电线与水泵连接。
该控制器浮球易受外界杂物影响其稳定性，特别是纤维状的杂物缠绕而有失误，同一小水箱里不宜使用多个，否则会相缠绕。
使用寿命相对短些，而且多数直接接220V,存在一定的安全隐患终有一天因为电线破损而漏电伤人。
方案二：采用555电路的电子水位控制器，该控制器采用555定时器作为主控电路的核心，该方案在555定时器的设计上比较难以实现。
方案三：基于74LS147编码器电路实现水位控制。
该电路在实现过程中，相对简单，成本低，可靠性高，安全便捷。
因此将该方案确定为最终方案。
2．2方案证论该方案是基于74LS147编码器电路实现水位控制。
当水位处于不同水位时，把测得的水位变化转换成相应的电平信号，主控电路根据电平信号经74LS147编码器编码后，实现对电机进行控制。
以完成相应水位显示，故障报警等一些任务。
完成对水塔水位的控制。
方案电路简单，实现简单，在同类功能的控制器中，成本低廉，可靠性也能满足一般用户的基本要求。
每部分电力都有其相应的功能：首先由信号产生部分产生整个电路的输入信号，该信号经过信号处理部分处理后输出其他电力的控制信号，控制其他电力工作：电机控制电力部分接受到由信号处理电力输出的有效控制信号后正常工作驱动电机转动抽水，使水位上升，而水位的变化又直接关系到信号的产生，因此有一个循环的过程，即使水位保持在一定范围内；水位显示电路接受到有效信号后驱动显示器工作使其显示该时刻的水位；水位超限时输出为报警电路的有效控制信号使报警电路工作驱动报警器报警。
由“信号产生、信号处理、电机控制、电机、信号产生”这个循环就能使水塔具有自动控制水位的能力。
3．总体设计框图由任务分析可知，该设计电路主要有三个功能：电机控制、水位显示与报警。
而要有这些功能就必须要有使其工作的控制信号，所以首先就必须要有输入信号，因为任务要求是自动控制所以输入信号也必须由电路自己产生而不能人为加入。
水位控制器主要由水位传感器、电源电路和控制电路三部分构成。
整体电路框架如下图所示。
电路设计图图3.1电路设计图4．选择器件1）本次课程设计所用器件如下表：表4.1 元器件图4.2 74LS147逻辑符号2) 74LS147为优先编码器，在同时输入多个数字时，只对最大数字进行编码其功能表如下图。
表4.3 功能表3）非门的应用当输入为高电平时输出等于低电平，而输入为低电平时输出等于高电平。
因此输出与输入的电平之间是反向关系。
4）或门的应用或门是实现或运算的门电路，当输入中有高电平时输出等于高电平，而输入中全为低电平时输出等于低电平。
5）与门的应用与门是实现与运算的门电路，当输入中有低电平时输出等于低电平，而输入中全为高电平时输出等于高电平。
5．单元模块设计各单元模块功能介绍及电路设计5．1信号产生部分该部分的目的是产生有效的输入信号。
主要原理是利用水的弱导电性。
水属于弱导电质，即使这样也可以通过水来传递微弱的电信号。
鉴于此原理，初步将该部分设计成由水面的上升与下降来控制电信号的接通与断开：当水位上升时接通电信号；当水位下降时断开电信号。
按此析，只要在水塔里放上用来传递电信号的探头，则水位上升到探头位置时接通电信号；水位低于探头位置时断开电信号。
把电信号接通时设为有效信号即当作控制信号。
在水塔的不同放置几个探头时就可以根据水位的高低接通某些探头和断开某些探头。
因此只要知道每个探头的具体位置，在根据其输出电信号的情况就能大致确定水位的位置，将探头输出的电信号当作输入信号经过处理后成为电路的控制信号。
设计该部分主要在于探头个数的选择与探头放置位置的选择。
因为探头的个数直接关系到水位检测的精确度：探头个数越多检测点也就越多检测水位就越准确。
但如果探头太多就会给其他电力设计带来麻烦：一个是信号处理的输入端要多，一个是水位显示也要相应的增加，加大了工作量。
根据任务设计的要求，一水塔有四水位，令该水塔水位低于1时报警，因此可以将探头个数设计为4个，分别检测4个点的水位。
信号发生器图 5.1 信号发生器5．2信号处理部分该部分主要是对输入信号进行处理输出其他电路的控制信号。
由于水的导电性十微弱，由公共端通过探头的电信号会很小，不一定能够成为满足电路工作的控制信号，因此有必要先对输入信号进行放大处理。
根据元器件的功能可知，晶体管具有放大、饱和和截止三种工作状态，可选用一种状态输入信号进行处理。
图5.2信号处理电路由探头出来的电信号输入到信号输入端，由信号输出端输出。
当有电流从公共电极流入探头时，经过电阻R到达晶体管Q的基极，此时三极管的发射结合集电结电压都正偏。
当发射结电压超过三极管的导通电压时，由晶体管的工作条件可知此时其处于饱和状态，即相当于开关的闭合状态，接通集电极与发射极，使集电极输出低电平。
只要涉及电阻R的阻值合理，就能比较稳定地使晶体管工作。
5．3水位显示电路该部分主要是用74LS147将信号编为四水位由数码管显示出来其电路图如下5．4 电机控制电路该部分为整个设计电路的重点部分，也是难点部分。
主要目的即是要靠那个值电机的工作通过控制电机的工作来控制水位，这也就是本实验的主要设计目的。
由任务的设计要求：要将水塔的水位控制在1-4水位。
即水位低于1时使两台电机工作升到3时使一台电机停止工作，水位升到4时两台电机停止。
而由信号产生部分设计可知，要将电信号1，3和4设计为控制电机转动和停止的控制信号。
而该电信号通过编码处理后输出为四位二进制码0001，0011和0100所以就是要使输出信号为0001，0011和0100时控制电机工作。
表5.4.1电机控制逻辑电平真值表A B C M1 M20 0 0 1 11 0 0 1 10 1 0 1 11 1 0 0 10 0 1 0 0图5.4.2 水位数码管显电路仿真图图5.4.3电机控制电路由电路图可知，该电路主要由三个部分组成：两输入与门、或门、电机。