水槽液位修改版.doc

目录 一、概述 ………………………………………………………… 1 二、设计任务与功能要求 ……………………………………… 1 1.设计任务 ……………………………………………………… 1 2.功能要求 ……………………………………………………… 1 三、系统结构框图 ……………………………………………… 1 四、电路设计图 ………………………………………………… 1 1.水槽液位控制电路 …………………………………………… 1 2.电源电路 ……………………………………………………… 3 3.电路的工作过程 …………………………………………… 4 五、电路仿真 …………………………………………………… 6 六、电路布线图 ………………………………………………… 6 七、电路焊接与调试过程 …………………………………… 7 1.遇到问题及解决方案 ……………………………………… 7 2.实物图 ………………………………………………………… 7 八、心得体会 …………………………………………………… 9 九、参考文献 …………………………………………………… 9 一、概述 在进行工业现场控制系统中,常常需要一种简易的水位控制系统来维持工厂的供水需求。本设计任务以中规模数字集成电路为主,设计一种简易水槽液位控制系统。 二、设计任务与功能要求 1.设计任务 设计一个水槽液位控制器，自动控制水槽液位在高水位和低水位之间循环流动。 2.功能要求 （1）如果水位低于低水位（点）则水泵抽水，使水槽的水位上升。 （2）如果水位高于低水位且低于高水位时，水泵继续抽水，使水槽的水位继续上升。 （3）当水位达到（或超过）高水位时，水泵停止抽水，同时触发电磁阀打开放水，使水位下降。 （4）当水位下降到低水位时，电磁阀关闭。同时水泵又开始抽水，使水槽的液位上升。完成一个周期的循环。 三、系统结构框图 图1 系统结构框图 电路设计 水槽液位控制电路 控制电路原理图如下图所示：由集成数字电路芯片74LS00以及继电器驱动电路构成。 图2 控制电路原理图 74LS00原理及RS触发器说明 74LS00属于TTL门系列，为四组2输入与非门，14脚接VCC，7脚接地， 74LS00内部结构图如下图所示。 图3 74LS00内部结构图 74LS00真值表如下表所示。 表1 74LS00真值表 输入 输出 A B Y L L H L H H H L H H H L RS触发器的逻辑方程为：+RQn，约束方程：SR=0 控制电路仿真图如下图所示。 图4 控制电路仿真图 电源电路 输入220V市电通过变压器降压后转变为9V的交流电，变压器副边电压通过整流桥整流后变为脉动直流电压，利用电容滤波将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。经过芯片7805三端稳压器以及电容滤波的作用，从而得到+5V的直流电源输出供给控制系统。5V电源电路仿真图如下图所示。 图5 5V电源电路仿真图 3、电路的工作过程 当水位高于低水位且低于高水位时，低液位输入为高电平，高液位输入也为高电平，则74LS00输出为高电平，三极管导通，水泵工作，使水槽的水位上升。当水位达到（或超过）高水位时，低液位输入为低电平，高液位输入也为低电平，则74LS00输出为低电平，则74LS00输出为低电平，三极管截止，水泵停止抽水，同时触发电磁阀打开放水，使水位下降。 （1）低于低水位LL时：水泵抽水，水槽液位上升，如图6-1所示。 图6-1 （2）到达低水位LL时：水泵抽水，水槽液位继续上升，如图6-2所示。 图6-2 （3）到达高水位LH时：水泵停止抽水，电磁阀放水，液位下降，如图6-3所示。 图6-3 （4）低于高水位LH，高于LL时：电磁阀放水，液位继续下降，如图6-4所示。 图6-4 （5）到达LL时：水泵抽水，水位上升，如图6-5所示。 图6-5 五、电路仿真 电路仿真图如下图所示。 图7 电路仿真图 六、电路布线图 图8 反面布线图 七、电路焊接与调试过程 1、遇到问题及解决方案 （1）问题：在焊接完后，发现有一些地方虚焊。解决方案：重新将原来焊在上面的烙锡充分融化并适当加锡，待冷却后在检查，直到合格。 （2）问题：在焊接时发生元器件容易掉落的情况。解决方案：将元器件的一只引角焊于板上，待引脚固定后再进行其余引脚的焊接。 （3）问题：调试时没有反应，后来用万用表检查故障，发现是74LS00芯片未焊接到+5V直流电源。解决方案：将芯片的引角焊接至+5V直流电源。 实物图 图9 实物图正面 图