水位控制器.doc

大 庆 石 油 学 院课 程 设 计课 程 低频与数字电路课程设计 题 目 水位控制器 院 系 电子科学学院 专业班级 电子科学与技术07-3 学生姓名 赫英龙 学生学号 070901240309 指导教师 2009 年 月 日大庆石油学院课程设计任务书课程 低频与数字电路课程设计题目 水位控制器专业 电子科学与技术 姓名 赫英龙 学号 070901240309主要内容：设计一个水位控制器，使水位稳定在固定的一点上，误差在1CM。实现对水位的实时监测和LED数字显示。测量水位信号为模拟量。基本要求：1.画出水位控制器的结构框图。2.画出系统原理电路图。3.用EWB进行仿真实验。4.按要求完成课程设计报告，交激光打印报告和电子文档主要参考资料：1 阎石.数字电子技术基础M.北京：高等教育出版社，2001.2 彭介华.电子技术课程设计指导M.北京：高等教育出版社，1997.3 孙梅生.电子技术基础课程设计M.北京：高等教育出版社，1998.4 高吉祥. 电子技术基础实验与课程设计M.北京：电子工业出版社，2002.完成期限 指导教师 专业负责人 2009年 2月23日一、总体设计思想1.基本原理水位控制器是把水位高度的变化最终由数码显示器直观的显示出来的一种测量装置，这种装置在生活中应用广泛。水位控制器首先在水箱中放置一用浮球牵制的铁块，水箱的外侧安装有磁敏传感器，当水箱中液面高度变化时，铁块随之变化，至使磁敏传感器的输出电信号变化，将此电信号输入ADC转换器中，以把模拟量转换成数字量输出，经74LS148编码器输出BCD码，再经4544译码器输出驱动数码管显示数字，已达到数显的功能。2.设计框图水位控制器主要由磁敏传感器、555构成的多谐振荡器、A/D转换器、8-3线74148编码器、4544译码器、七段数码管组成。A/D转化器 4544译码器 磁敏传感器8-3线74148编码器水位高度变化555构成的多谐振荡器七段数码器二、设计步骤和调试过程1、总体设计电路 水位控制器主要由输入电路、转换电路、显示数码管组成。这三个部分都十分主要，缺一不可，具体设计如下：（1）输入电路 输入电路主要由磁敏传感器组成。这部分是整个电路的关键部分，因为涉及到如何把水位高度变化转换为模拟量进行输出。我经过查阅与思考，最终选择了磁敏传感器，思想是在水箱中放置一块用浮球栓着的铁块，紧贴水箱外壁装有磁敏传感器，浮球栓着的铁块随着水位变化位置在变化，磁敏传感器随着铁块位置变化输出的电信号也随之变化，这样就把水位高度变化转换为电信号以输出。（2）转换电路 这部分是整个水位控制器的关键和核心部分，主要有A/D转化器、555构成的多谐振荡器、编码译码器。A/D转换器将传感器输出的电信号转换成数字量，由于此输出值较大，在经过74148编码器编成3位输出，再经4544译码器将其进行译码输出，值得注意的是，74148是三端口输出，而4544是四端口输入，这就要求将译码器的高位接地，这样译码器输出的就不是原来的十六进制了，而是八进制，这部分利用555定时器构成的多谐振荡器的给定电压，进行自激振荡，连续产生方波的功能来控制A/D转换器的CLK。（3）显示数码管 此部分是将输出的数字量显示出的装置，以便于直接观测出水位高度。2、模块设计和相应模块程序 该设计主要分三大模块，即A/D转化器、编码器译码器、555构成的多谐振荡器。这几部分都有其重要的功能，下面将具体加以介绍。（1）A/D转换器 随着数字电子的迅速发展，在自动控制和自动检测中数字电路处理模拟信号的情况更加普遍。A/D转换器将时间上连续的模拟信号转换成时间上离散的数字信号，转换过程是首先对输入的模拟电压信号取样，取样结束后进入保持时间，在这段时间内将取样的电压量化为数字量，并按一定的编码形式给出转换结果。A/D转换器的类型分直接型、间接型两大类。我所采用的是直接型ADC0809转换器，它的转化方法为逐次逼近法。（2）编码器、译码器 这部分是数字量转换的核心，直接影响着输出结果。该部分元件的选择是重要步骤，输入与输出端口的选择。我选择的都是BCD编码、译码器，将模拟量以BCD码显示。我选用74148优先编码器，这个是教材中重点介绍的编码器，对其功能与引脚接法熟悉，译码器我选用4544。适合该电路的编码器还有74LS147等，译码器还有74LS48等。（3）多谐振荡器 555定时器构成多谐振荡器的是一种自激振荡器，再接通电源后，不许外加触发信号，便能自动的产生矩形脉冲，改矩形脉冲作为转换器的脉冲输入端。3、仿真及仿真结果分析仿真图（居中，宋体，四号）4、实验调试结果（首行缩进两个字符，宋体，四号）三、结论及心得体会 通过为期是十天的课程设计让我感觉自己课堂学习的知识太有限了，通过查阅丰富的资料使我更加深层次的了解传感器、转换器、译码、编码器、多谐振荡器、七段数码管的引脚与应用知识，使我初步掌握了电子线路的设计，尤其是水位控制器设计的步骤，十天中，我查阅资料然后反复思考，熟悉各种型号芯片的管脚、应用与功能。反复画出许多构思图框让老师参考，老师每次都给与我很多好的建议，从中受益匪浅，这种知识是课堂上所学习不到的收获。这次课程设计难度很大，但是却锻炼我独立思考、亲身动手操作以及理论联系实践的能力，这次设计另一个收获就是熟悉和简单的掌握了Protel 99SE和EWB仿真软件的应用，对我的设计也是一种检验。这次课程设计使我更加热爱我的专业，感谢学院给我们这次机会，希望在今后的学习中学院能多开展这样的实习来增加我们的知识与提高我们的制作能力。参考资料1 潘松著.EDA技术实用教程(第二版). 北京：科学出版社,2005.4大庆石油学院课程设计成绩评价表课程名称低频与数字电路课程设计题目名称水位控制器学生姓名赫英龙学号070901240309指导教师姓名职称序号评价项目指 标满分评分1工作量、工作态度和出勤率按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。202课程设