水位报警器设计
双向水位报警器课程设计
双向水位报警器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握水位报警器的基本工作原理，包括传感器、微控制器和报警系统的知识。
2. 学生能描述并解释液位检测的物理概念，如液位高度与传感器输出信号的关系。
3. 学生掌握基本电路图的阅读和绘制，了解电子元件在水位报警器中的作用。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计并搭建一个简单的双向水位报警器。
2. 学生通过实践操作，培养动手能力和问题解决能力，能够调试和优化水位报警器的基本功能。
3. 学生能够运用科学探究的方法，对水位报警器进行测试，并分析实验数据。
情感态度价值观目标：1. 学生通过课程学习，培养对物理和电子工程学科的兴趣和探究精神。
2. 学生在团队协作中，学会相互尊重和沟通交流，培养合作意识和集体荣誉感。
3. 学生通过了解水位报警器在环境保护和灾害预防中的应用，增强社会责任感和创新意识。
课程性质：本课程为综合实践活动课程，结合物理知识和电子技术，注重实践与创新。
学生特点：考虑到学生所在年级的特点，课程将充分考虑学生的好奇心和探索欲，注重启发式教学，鼓励学生主动参与。
教学要求：教学过程中，应注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，通过实践活动，促进知识的内化和技能的提升。
教学评估将基于学生在课程中实现的具体学习成果。
二、教学内容本课程教学内容围绕双向水位报警器的制作与原理，依据课程目标进行选择和组织，确保科学性和系统性。
1. 基础理论：- 介绍水位报警器的工作原理，涉及传感器、微控制器、报警系统的基本概念。
- 解释液位检测的物理原理，如浮力、压力传感器等。
2. 实践操作：- 学习并掌握电路图的阅读与绘制，明确各电子元件在水位报警器中的作用。
- 学习使用相关工具和仪器，如万用表、电烙铁等，进行电路搭建。
3. 教学大纲：- 第一章：水位报警器概述，介绍课程目标和要求。
- 第二章：水位报警器工作原理，讲解传感器、微控制器和报警系统的知识。
水位报警器
水位报警器
水位报警器
【制作方法】
1．底座：取两块30×15×0．8厘米3的木板为上下底板，中间支柱高为30厘米。
2．水位器：下底板的左边为水位器，A为危险水位，用一直角形铁丝连接，右端固定在支柱上，焊一触点C为危险水位触点。
B是一浮子，用一根如图所示的铁丝连接，铁丝的右边插入两个铁皮圈内，铁丝可以在铁皮圈内活动。
铁丝的下端，通过一段软导线与电源插头相接。
在铁丝右直角顶端处焊一触点D，当浮子B上升时可以使触点D与触点C相接触接通电磁铁电路。
3．指示灯：在上底板的右边安有红、绿灯。
绿灯为安全水位指示灯，红灯为危险水位指示灯。
线路安装如图19．10－5所示。
【使用方法】
接通电路，当水位在安全水位时，C、D触点不相接触，绿灯亮。
当向水位器中注水，水位逐渐上涨，浮子B带着铁丝上升，当D、C触点相接触时，浮子B与A相平，电磁铁电路接通而吸引衔铁，O点接触B′，绿灯熄灭红灯亮，这时水位已到达危险区。
若用吸管吸去水位器中的一部分水，B浮子下落C、D分开，衔铁右端的触点O又与A′吻合，红灯熄灭绿灯亮。
这时水位恢复正常。
变调水位报警器课程设计
变调水位报警器课程设计一、设计任务和要求设计并制作一个变调水位报警器，实现水位实时监测和报警功能。
当水位超过预设安全高度时，报警器能发出不同频率的声音，通过声音的变化提示水位状态。
二、方案设计与选择1. 传感器选择：选用超声波传感器，其测距精度高、响应速度快，适合用于水位测量。
2. 报警器设计：采用音频IC芯片，通过程序控制输出不同频率的声音，实现变调报警。
3. 电源与功耗：采用锂电池供电，同时加入电量监测功能，当电量低时提醒用户充电。
4. 显示模块：采用LED显示屏，实时显示当前水位高度及报警状态。
三、电路设计1. 电源电路：设计一个锂电池充电电路，为整个系统提供稳定的工作电压。
2. 传感器接口：设计超声波传感器的接口电路，实现与主控制器的数据传输。
3. 报警器电路：采用音频IC芯片，通过程序控制输出不同频率的声音。
4. 显示电路：设计LED显示屏的接口电路，实现与主控制器的数据传输。
5. 按键电路：设计一个按键电路，实现用户对预设安全水位的调整。
6. 电量监测电路：设计电量监测电路，当电量低于一定程度时提示用户充电。
四、程序设计1. 主控制器程序设计：选用单片机作为主控制器，编写程序实现对水位数据的实时采集、处理和显示。
2. 报警器程序设计：编写程序控制音频IC芯片输出不同频率的声音，实现变调报警。
3. 按键程序设计：编写程序实现用户通过按键调整预设安全水位的值。
4. 电量监测程序设计：编写程序实时监测电池电量，当电量低于一定程度时发出提示信息。
五、系统调试与优化1. 单片机程序的调试：在开发板上进行程序的调试和修改，确保程序运行正常。
2. 传感器与报警器测试：对传感器和报警器进行测试，确保其性能稳定可靠。
水位报警器的设计
水位报警器的设计1.引言：水位报警器是一种用于监测液体水位的装置，能够及时地发出警报以提醒人们处理水位异常的情况。
在一些场景下，水位异常可能会导致一系列的问题，比如水灾、设备故障等。
因此，设计一个可靠、精确的水位报警器对于保护人们的生命财产安全至关重要。
2.传感器选择：水位报警器的核心是传感器，用于检测液体的水位高度。
常见的传感器包括浮球传感器、电容传感器和超声波传感器等。
在选取传感器时需要考虑准确性、可靠性、灵敏度以及适应不同液体的能力。
根据实际需求选择合适的传感器。
3.硬件设计：水位报警器的硬件设计包括主控单元、电源、传感器和报警装置等。
主控单元负责对传感器的输出信号进行处理和判断，当水位异常时触发报警。
电源的选取需要满足设备的供电需求，通常可以选择电池或者外部电源。
传感器的布置需要考虑到应用场景的特点，合理安装在液体容器的适当位置。
报警装置可以选择蜂鸣器、LED灯或者无线通信模块等。
4.软件设计：水位报警器的软件设计主要包括传感器信号的采集和处理、报警逻辑的实现以及人机交互界面的设计等。
传感器信号的采集可以通过模拟输入端口或者数字输入端口进行，根据不同传感器的特点选择合适的采集方式。
采集到的信号需要经过处理才能得到准确的水位数据，比如温度补偿和滤波处理等。
报警逻辑的实现需要根据不同需求制定相应的规则，如设置水位阈值、报警延迟等。
人机交互界面可以通过按键、LCD 显示屏等方式实现，方便用户设置参数和查询状态。
5.系统测试：设计完成后需要进行系统测试以验证其功能和性能。
首先，可以通过模拟液体的高度或者使用真实液体进行测试，观察水位报警器的报警是否准确。
其次，可以测试报警装置的声音和光照提示是否有效。
最后，可以通过模拟不同水位变化，测试系统对不同水位变化的响应和稳定性。
6.优化改进：在实际使用过程中，可能会出现一些问题，如误报警、误判等。
可以根据用户的反馈和实际需求进行优化改进，提高系统的准确性和可靠性。
水位监测报警系统的设计
水位监测报警系统的设计概述：设计目标：1.准确度高：能够准确测量水位的变化并实时反馈数据。
2.稳定性好：对环境变化和外部干扰具有一定的抗干扰能力，以保证系统稳定运行。
3.实时性强：及时监测水位变化并在必要时发出警报。
4.简单易用：用户友好的界面和操作方式，方便日常运维。
硬件设计：1.传感器选择：选择一种高精度的水位传感器，例如压力传感器或超声波传感器。
2.控制核心选择：采用嵌入式控制器作为控制核心，具有较强的处理能力和数据处理能力。
3.数据存储：选择合适的存储设备，如SD卡或闪存芯片，用于存储水位数据。
4.通信模块：增加无线通信模块，使系统能够与远程服务器进行数据交换。
5.电源管理：使用稳定可靠的电源模块，保证系统的正常工作。
软件设计：1.传感器数据采集：通过嵌入式控制器对传感器数据进行采集，实现对水位变化的准确测量。
2.数据处理：对采集到的传感器数据进行分析和处理，滤波处理以提高数据的准确性和稳定性。
3.报警机制：设置合理的阈值，当水位超过或低于预设阈值时，触发报警机制，及时发出警报。
4.数据存储和管理：将处理后的数据存储在存储设备中，提供查询和管理接口，方便用户查看历史数据。
5.远程通信：通过无线通信模块，将实时数据上传到远程服务器，实现远程监控和管理。
系统工作流程：1.传感器采集：传感器对水位进行采集。
2.数据处理：处理采集到的数据，滤波和去噪处理。
3.报警判定：判断当前水位是否超过或低于设定的阈值，触发报警。
4.报警方式：发出报警信号，例如声音、灯光或短信提醒。
5.数据存储：将处理后的数据存储在本地设备中，以便日后查询和分析。
6.远程通信：将实时数据通过无线方式上传到远程服务器，实现远程监控和管理。
总结：水位监测报警系统通过传感器对水位进行监测，并通过嵌入式控制器进行数据处理和报警判断，可以实现对水位变化的准确监测和及时报警。
此外，通过远程通信功能可以实现对水位变化的远程监控和管理。
该系统可广泛应用于水利、城市防洪等领域，在提高水位监测准确性和及时性方面发挥重要作用。
课程设计水位报警器设计
水位报警器设计摘要本产品采用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、40771、总体方案图1-1 总体方案1.1 控制部分方案一：采用CD4066作为控制部分。
CD4066是双向模拟开关，能控制数字及模拟信号的传送，其输出端与输入端可互换使用，能用外部电路控制内部电路，可用于水位监测水位高度。
方案二：采用继电器作为控制部分。
继电器的作用与CD4066相似，但所占空间大，价钱也较贵。
综合比较以上两个方案，并与实际情况相结合考虑，我们决定选择方案一。
1.2显示部分方案一：采用液晶显示来实现。
液晶显示内容比较丰富，但需要编辑程序方能显示不同数字，且价钱较LED与数码管贵。
方案二：采用LED与数码管来显示。
LED价钱便宜，易于驱动，能直观的显示出水位高度与警戒水位的差距，便于对水位高度的控制，降低危险率；数码管价钱介于LED与液晶之间，容易驱动，能精确的显示出水位的高度，便于对水位高度的读取。
将LED与数码管结合起来使用，能更好的监控水位。
根据设计要求，结合实际情况，决定采用方案二。
2、单元模块设计2.1水位监控：图2-1 水位监控流程图接受信号是由一个铜板制成的探针，如图（三）所示。
每个铜片之间的长度相差1厘米。
当水位每上升1厘米铜片就接收到相应的信号，并传入系统中。
图2-2 探针信号输入系统之后，由CD4066进行处理：当输入的信号为“1”时，CD4066接通，使需要的信号送出。
如图（四）图2-3 CD4066信号处理信号送到LED 发光二极管，相应的LED 发光二极管就亮起来。
太阳能热水器水位报警器.
3.水位报警器的实物制作与实现
3.3水位报警电路的焊接与测 （1）水位较低时，红灯亮： 试 在将所需元器件购买齐全后， 开始电路布局，进行手动焊 接，焊接完成后利用keil软件 进行程序的编写，以完成水 位报警的功能，相关程序可 见论文附件，在此只展示硬 件电路的图片，如右图所示：
3.水位报警器的实物制作与实现
太阳能热水器水位报警器的设计
姓
名：**
指导老师： ***
专业：计算机通信工程
水位报警器设计的主要步骤
确定水位报警器设计的基本方案 进行水位报警器的仿真与实现
进行水位报警器的实物制作与实现
本设计在未来的发展趋势及扩展
1.水位报警器设计的基本方案
完成水位报警器的原理分析及电路初步设计 完成水位报警器的仿真 完成水位报警器的实物制作
（3）声光报警模块模
2.水位报警器的仿真与实现
2.2水位报警器仿真电路调试与 实现
水位报警仿真电路各个模块设计好后， 整体电路就如图C-14所示：仿真电 路制作好并确认无误后，根据B2 B1
B0不同的三种状态利用WAVE6000
软件编写相应程序（先关程序见论 文附件）来模拟完成水位报警功能。
2.水位报警器的仿真与实现
3.3水位报警电路的焊接与测 试 （2）水位居中时，绿灯亮 :
(3)水位较高时，黄灯亮：
4.本设计在未来的发展趋势及扩展
本次设计是一次普通的电子实验，没有太多的更好更新的科技元 素在里面，但我想随着科技的日新月异，此报警器一定大有发展 前途，并且会随人们的意愿向着智能化方向发展。 现在的报警器已不是一个单纯的报警装置，它已演变成一个集自 动上水与自动控温等智能化功能于一身的电气系统。在这种报警 系统中变压及整流系统更加完美，电压更加稳定，不受供电线路 电压不稳定的影响。所使用的元器件则更加精良，有更好的抗疲 劳强度，增长了系统的使用寿命。系统所使用的传感器已不再是 传统的石墨电极做成的电导式传感器，它装备了传感更加灵敏的 红外传感器。使得系统的性能更加优越。在系统的声光报警系统 中，报警器设计的更为人性化与智能化，比如声音报警的音乐是 可以随意控制的，能随着用户的要求而做出改变。这一系列的智 能化装置离不开科技的飞速发展。相信随着科技的不断发展，报 警系统以后必将更加人性化与智能化。
水位警报器教学设计方案
一、教学目标1. 知识与技能：（1）了解水位警报器的工作原理和组成部分；（2）掌握水位警报器的组装和调试方法；（3）能够根据实际需求设计并制作简易水位警报器。
2. 过程与方法：（1）通过观察、实验、讨论等方式，培养学生的观察能力和动手能力；（2）通过小组合作，培养学生的团队协作能力和沟通能力；（3）通过实践操作，培养学生的创新思维和问题解决能力。
3. 情感态度与价值观：（1）激发学生对科学实验的兴趣，培养其探索精神；（2）培养学生尊重事实、勇于实践的科学态度；（3）培养学生的环保意识和社会责任感。
二、教学内容1. 水位警报器的工作原理及组成部分；2. 水位警报器的组装方法；3. 水位警报器的调试方法；4. 实际应用场景下的水位警报器设计。
三、教学过程1. 导入新课（1）展示生活中的水位警报器实例，如家庭用水、农业灌溉等；（2）提出问题：如何设计一个简易的水位警报器？2. 讲解水位警报器的工作原理及组成部分（1）讲解水位警报器的基本原理；（2）介绍水位警报器的组成部分，如传感器、控制器、执行器等。
3. 水位警报器的组装方法（1）展示水位警报器的组装步骤；（2）指导学生进行水位警报器的组装。
4. 水位警报器的调试方法（1）讲解水位警报器的调试方法；（2）指导学生进行水位警报器的调试。
5. 实际应用场景下的水位警报器设计（1）分组讨论，根据实际需求设计水位警报器；（2）展示设计成果，分享设计心得。
6. 总结与评价（1）总结本次课程的主要内容；（2）评价学生的表现，给予鼓励和指导。
四、教学评价1. 过程性评价：（1）观察学生在课堂上的参与度、团队合作能力；（2）评估学生的动手操作能力。
2. 结果性评价：（1）检查学生设计的水位警报器是否满足实际需求；（2）评估学生的创新思维和问题解决能力。
五、教学资源1. 教学课件：包括水位警报器的工作原理、组成部分、组装方法、调试方法等；2. 实验器材：水位警报器组件、导线、电源等；3. 实际应用场景图片或视频资料。
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水位报警器设计
一、设计目的：在一些家用水池中，为了避免断水给生活带来不便，这样一种智能化的水位报警器便运营而生。
此种水位报警器能有效地显示水箱水放尽及对水箱充水时水已充满地情况。
双水位报警器是根据此种需要而研制的一种简易式水位报警器。
二、设计任务：1、断水前发出声光报警信号；
2、水溢出前发出声光报警信号；
3、其余时间段处于休整状态。
三、设计要求： 在水箱断水之前和水溢出之前都能有效地发出声光报警信号，并且高水位报警和低水位报警有一定的区别。
要求设计简单易行，可靠灵敏。
功耗低，效率高。
四、系统方案设计：
1、系统方案大体设计
1.1系统总体设计：
1.2设计思路与工作原理
因为水是优良的导体。
在水池中取A,B,C 三点，分别作为水断开和连接起来的触点。
其中，A 点作为高水位的依据点，C 点作为低水位的依据点。
当低水位
时，A,B,C 三点都断开。
这时应该低水报警。
则方框图上半部分工作。
当B,C 连接起来，而A 断开时，水位处于正常状态，整个报警电路处于休整状态。
当水位到达A 点时，则高水位报警，方框图下面处于工作状态。
2、硬件设计与分析：
2.1低水位电路实现
把C 点作为电源点。
用比较器来实现低水位报警，其正向输入端设为固定电压。
当正常时，不需要报警，起负向输入电压应高于正向输入端电压。
低水位时，由于负向端没有输入信号，故需要一个非门来反馈。
2.2高水位电路实现
A 点作为三极管的基极输入端，当A,B,C 连通时为高水位，则三极管有输入信号，驱动后面的发光二级管工作报警。
五、系统实现：
1、实验设备、材料
1.1 实验仿真与调试需要的仪器
用multisim 对电路进行仿真，5V 电源，万能表。
1.2元件的选择
比较器采用芯片LM324，非逻辑门用芯片74LS00。
电容C1为电解电容0.1uf 。
电容C2也为电解电容100uf 。
晶体管Q1，Q2，Q3均为普通晶体管。
LED1，LED2为普通发光二极管。
其它，电阻元件无特殊要求。
2、实验原理
设一容器中有指定点A ，B ，C 三点。
如下图右所示。
图一中，非门A U 2与晶体管2Q 及比较器等部件构成水位报警的缺水控制部分；下边晶体管3Q 与非门构成高水位报警控制部分。
如果水池里的水低于B 点时，则水池缺水，相当于B,C 两点断路，非门A U 2输出一个高电平，经晶体管2放大后送入到比较器的负端。
此时
V U 85=,.43.46V U =。
所以比较器输出一个高电平，LED1发光，并给出一个驱动信号给晶体管1，输送信号
到蜂鸣器产生声音报警。
图4，实现高、低水位报警电路
3、实验步骤（过程）
图5，低水位报警电路
其各点电压为：
图6，低水位报警各点电压
当水位高于B时，而又低于A时，此时为正常状态，水位不需要报警。
其正常工作图：
图4，正常时各点电压
当水位高于A点时，则为高水位状态，此时A,B,C三点均导通。
晶体管3导通，给非门一个低电平，输出信号到LED2发光，同时后面的蜂鸣器产生声音报警。
图5，高水位报警电路
其各点电压为：
图6，高水位报警时各点电压
表一，三种状态时的各点电压
低水位
mV
U
V
U
V
U
V
U
b
Q
A
5.
60
,
43
.4
,
8
,
5
1
6
5
2
=
=
=
=
高水位
mV
U
V
U
mV
U
b
Q
A
b
Q
122
,
5
,
1.
51
1
1
3
=
=
=
正常时
V
U
V
U
mV
U
V
U
V
U
V
U
A
b
Q
b
Q
A
,
12
,
122
,
8.
11
,
8
,
5
1
3
1
6
5
2
=
=
=
=
=
=
各元件的作用
电容C1 0.1uf，为电解电容，阻高频。
电容C2 100uf，阻低频。
这两个电容在回路中耦合电容，除噪声。
晶体管Q1，将前端发光二极管所输送过来的微信号适当放大，送与蜂鸣
器，产生声音报警信号。
晶体管Q2和Q3都是将输入信号放大，输送到中间的比较环节或光控制环节。
非门U2a，因为低水位时，即断开产生声光报警。
当断开时，三极管并没用输入信号，后面更不可能报警，所以加个非门，将逻辑低电平转换为逻辑高电平，为后面产生报警信号作准备。
非门U1a，高水位时，晶体管3的基极为高电平，则集电极为低电平，二极管不能发光，所以加个非门转换为高电平，使其能正常报警。
六、设计过程评估与改进：个人心得体会、改进的意见和建议。
个人心得：整个实验过程，虽然我们这组做的不多，但是我却真切地感受着面临困境时的焦虑与解决问题后的喜悦。
首先的策划方案时的思考，讨论，定位，构思等都是一个过程，一个思维渐成熟的考验。
然后的仿真，不断地修改，不断地否定，不断的替换，照着原理走，有时候原理不一定对，有些问题自己不一定能想得透彻。
仿真的过程中，我确实遇到了些困难，但是，我终于是战胜了。
当我在万能板上实验出自己所想要的实验结果的时候，我心里是欢快的。
后来的调试过程，倒是轻松了许多。
整个实验过程中，我体验了团队的力量与团队之间互助协作的快乐。
同时，更在较深层次上明白了，作为一个工业课程设计所必备的专业知识与社会产品的理解。
目光一下开阔了，立足于消费者的立场，来看自己所设计产品的需求是否达标。
我想，我这次实验所学会的这些都很重要，不光是增强了自己对专业知识的理解与掌握，更是学会了严谨的工作作风与务实的工作态度。
改进意见与建议：整个产品，我们还不能用来作为生活实际所用，一些实际问题还没有解决。
我们应该加上干电池，同时，以绿灯显示正常非报警状态，以红灯分别显示高、低水位的报警。
同时，开关要能自己吸和，可采用继电器来控制电路，使得报警更灵敏。
另外报警灯应该用专门的报警灯来实现。