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水位显示与控制 Water Level Meter

水位显示与控制 Water Level Meter. 设计任务 设计原理 设计与制作步骤 进度安排 报告要求 参考文献. 内容提要. 1. 基本要求： （ 1 ）给出有水，无水等指示信号。 （ 2 ）用 10 只发光二极管显示水位高低。 2. 提高部分： （ 1 ）数字显示水位 （ 2 ）用水泵进行抽水和蓄水控制 （ 3 ）根据湿度进行水位控制. 设计任务. 10 位 LED 驱动电路. 频率计. 自制 水位传感器. 电容 / 频率. 频率 / 水位 Ⅰ. 设计原理. 控制信号. 频率 / 水位 Ⅱ. 二进制 /BCD. 扫描与驱动.

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Presentation Transcript

  1. 水位显示与控制Water Level Meter

  2. 设计任务 • 设计原理 • 设计与制作步骤 • 进度安排 • 报告要求 • 参考文献 内容提要

  3. 1.基本要求： （1）给出有水，无水等指示信号。 （2）用10只发光二极管显示水位高低。 2.提高部分： （1）数字显示水位 （2）用水泵进行抽水和蓄水控制 （3）根据湿度进行水位控制 设计任务

  4. 10 位 LED驱动电路 频率计 自制 水位传感器 电容/频率 频率/水位Ⅰ 设计原理 控制信号 频率/水位 Ⅱ 二进制/BCD 扫描与驱动 系统框图 提高部分 4位7段LED显示

  5. 水位传感器原理 1.传感器的选择 压力式水位传感器，浮子式水位计以及电容式水位传感器，本次采用易于自己制作的导线式电容水位传感器。

  6. 水位传感器原理 2.水位传感器电容与水位关系 水位H与电容C公式为C=aH+b,其中a,b需要通过实验测得。

  7. 水位传感器原理 3.水位-频率转换

  8. 水位传感器原理 如图所示为由NE555 构成多谐振荡电路。2,6脚接电容传感器 A，B要自己测定 水位

  9. 水位传感器原理 一组测量值如下表 由此可得出水位H与频率f关系为：H=79800/f-29

  10. 频率计模块 1秒闸门信号+计数器+锁存器: 清0 1秒闸门信号 下降沿锁存计数值

  11. 频率 /水位 Ⅰ模块 频率/水位Ⅰ实际就是一个并行比较器，可由Verilog HDL编程实现，即粗略给出水位范围再由LED BAR显示出来。

  12. 频率 /水位 Ⅰ模块仿真波形 频率值 比较器输出

  13. 顶层原理图 层次化设计 （教材3.4节）

  14. LED Bar显示与驱动电路

  15. 除法运算，减法运算 除法：调用Quartus II宏功能模块,在原理图编缉窗的元件库megafunctions 中选“arithmetic”的“lpm_divide”，设置参数即可. 频率 /水位 Ⅱ模块

  16. 二进制– BCD 转换 前面的运算部分得到的结果是二进制,为了能够按人们方便的形式读数，需要将二进制结果转换成BCD码，这个模块将实现这个功能。 用4位二进制数来表示1位十进制数中的0~9这10个数码，简称BCD码 （Binary-Coded Decimal‎）。 具体算法见参考资料

  17. LED阵列---静态显示

  18. LED阵列---动态显示

  19. LED阵列---动态显示

  20. 4位动态显示驱动电路 由于CPLD的输出信号的驱动电流不够大， 不足以点亮或者不能点亮数码管，所以在 这里利用NPN三极管反相驱动数码管，如 图所示

  21. DISPLAY 模块 这个模块是为数码管的显示做准备，由于采用的四位共阴极的扫描显示数码管，所以这个模块需要包括两个模块一个是用来扫描显示数据的扫描模块，一个是用来为数码管显示译码的模块 在SCAN扫描模块基础上后面 另接一个译码电路，将BCD码译成数码管可以显示的值

  22. 扫描时序图 输入的4位数据 每选中一位，准备好一位数据 高电平选中 100Hz—1kHz

  23. 水位计实物

  24. 水位计实物

  25. 水位计实物

  26. 水泵控制

  27. 水泵

  28. 设计制作步骤 1. 设计仿真 （1）查芯片资料，设计电路 （2）用MULTISM进行仿真，给出各主要点波形； （3）Quartus 编程及仿真 （4）用Protel画详细电路图：标明元件值 （5）列元件清单（要用的所有器件），经指导教师检查（仿 真结果及电路）后领器件 2. 领元器件 3. 调试 在实验箱上搭建并调试电路， 修改调试电路，修改调试程序 经老师检查验收并登记后进行下一步。

  29. 设计制作步骤 4.制作 （1）领接线柱，集成电路插座，电路板等。 （2）制作PCB，焊接，安装 （3）调试 （4）测试数据 5. 完成报告 问题陈述，总体方案，各单元电路设计，彷真波形，PCB图 实际电装图，测试结果等，实物照片，使用说明等 6.最后验收 验收实物作品（标有题目，组号，成员姓名，班级，学号） 电子文档（设计文件，照片，视频） 验收报告 交还仪器等

  30. 进度表

  31. 报告要求 报告封面（包括：题目，姓名，学号，班级，日期） 摘要 目录 问题陈述，总体方案 各单元电路设计 软件设计（包括流程和源程序等），彷真波形， 完整电路图，PCB图，实际电装图 测试 实物照片，使用说明等 结论与收获体会 参考文献（如果有）

  32. 实验室提供的元器件 TLC555 1 只 粗铜丝（漆包线），直径1.5mm 左右 三极管 10只 8050 LM7805 1 只 有源晶振（产生方波）1MHz 1 只 普通发光二极管 10只 （兰色） 普通发光二极管 1只 （红色） 电阻： 5.1k，10k，51Ω，510Ω 电容：1nF，10nF ，100nF 电源小插座（装在PCB上那种,接稳压电源的输出） 四位（动态）7段LED （共阴）型号SR420561K

  33. [1] RC Oscillators and Measurement.DOC [2] Binary_to_BCD_Converter.PDF [3] L298.PDF 参考文献

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