水位指示报警电路报告

目录

1、设计题目…………………………………………………………1

2、题目的具体要求…………………………………………………1

3、总体方案设计……………………………………………………1

4、单元电路设计……………………………………………………1 a) 电路的结构设计………………………………………………2

b) 元器件参数设计………………………………………………3

5、整体电路分析……………………………………………………4

6、元器件明细………………………………………………………5

7、设计结果验证……………………………………………………6

8、电路的说明书……………………………………………………7

9、心得体会…………………………………………………………8

10、参考资料…………………………………………………………9

水位指示器电路

功能要求：水位指示器，能适时显示出水箱的水位，还能在注水水满时及时

发出声音报警。

总体方案：电路大致由水位检测电极、双向模拟开关集成电路、发光二极管、

电阻器、音频放大管和蜂鸣器构成。

各电路的具体介绍：

1、水位检测电极：

水位检测电极电极用金属导体，较好的导电性体，能很好的传递电信号，其中电源的正极导入水的底部，每个探极分别插入相应的水位，根据需求而定。若水在上升中，等到了相应的水位就会连接到电源，使的后面的工作。

2、芯片介绍和工作原理：

该电路主要用到CD4011、CD4066两块芯片，具体参数如下： CD4011

该芯片主要实现与非的作用，分别是（1、2、3）、（4、5、6）、（8、9、10）、（11、12、13）每3组阵脚组成一个与非门。

其每组阵脚的真值表为： A B Y 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0

其引脚图如下：

CD4011图

CD4066

CD4066是一种双向模拟开关，在集成电路内有4个独立的能控制数字及

模拟信号传送的模拟开关。每个开关有一个输人端和一个输出端，它们可以互换使用，还有一个选通端（又称控制端），当选通端为高电平时，开关导通；当选通端为低电平时，开关截止。使用时选通端是不允许悬空的。

CD4066 集成电路内部主要由四路功能完全相同的电子开关组成，各组开关分别受其相应引脚输入的电平控制，使电子开关接通或断开。它们的控制引脚为13脚(控制①与②间开关)、⑤脚(控制③与④间开关)、⑤脚(控制⑧与⑨间开关)、12脚(控制⑩与11间开关)。

其每组的真值表为： B（输入端） Y（输出端） A（选通端） 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 该芯片主要控制发光二极管的亮灭，只有当输入输出同等时，发光二极管才

发光，从而指示相应的水位。

其引脚图如下：

3、发光二极管指示：

把二极管按序排好，分别指示一个水位，由低水位到高水位，每次只有一个灯发亮，不可多个灯同时发亮，这样可以更好的更明确的指示每一个水位。

4、水满报警电路

D端接到4点的高水位输入端，当水位升到D时，T导通，使得蜂鸣器发声，

从而实现水满报警功能。R1用做T的保护电阻。

总电路图分析：

a、b、c、d 4点分别接入水中作为水位指示探极，另外把电源的正极接入水中，作为高电位电极。

再把a、b、c、d 4点的输出端接入CD4011芯片，依次用上一点的输入作为下一点的一个与非输入端，用以控制下面的灯在上一个发光时，下面的熄灭，随着水位的上升，灯依次地指示每一个水位点。

在把与非CD4011的输出端，连接在CD4066的控制端上，用以控制，是

否选通该电路，使LED灯发亮，每一个输出端，对应一个控制端。并且，每到一个水位，只有相对应的灯发光。

三极管连接到蜂鸣器的负极并接地，主要是起到，当水位到达d点时，使其导通，连接正极的蜂鸣器在完整的回路上就发出声响，达到报警的作用。 连接在三极管的电阻，对三极管起到保护作用，防止电流过大，而烧坏三极管，影响电路功能实现。

元器件表单：

名称 发光二极管 电阻 双向模拟开关 与非集成芯片 蜂鸣器 导线 三级管 电源

型号 Red-LED 2Kohm CD4066 CD4011 4.5V 数量 4 1 1 1 1 若干 1 1

设计结果验证：

在设计中只要是怎样实现每一个水位，只有相对应的灯发亮？

其中可以用与非的关系，相互之间进行控制，在LED2发光时让LED1熄灭，LED3发光时，让LED1、LED2都熄灭。同时，在水位还没达到相应水位时，悬空端口电压为零，与水位端“1”相与，就可以控制低水位的灯熄灭。 根据实验步骤完成实验后，最终实现了水位指示及水满报警的功能。

电路的说明书：

该电路是需要接通电源，并保证电源电压不超过额定的4.5V，就可以正常

使用，操作简便。没有小电压的可以使用变压器，变压后再接入电路。

在接入水中时，先检查电极是否短接或者是否破损，避免影响不必要的烧坏，不必要的电器使用事故。

E A B 1 0 0 1 1 1

0 0 高阻状态 0 1 高阻状态

参考资料：

【1】 《模拟电子技术基础》 清华大学电子学教研组编，童诗白﹑华成英主编. . 第4版. 北京：高等教育出版社， 2010.

【2】 《数字电子技术基础》 清华大学电子学教研组编， 阎石 主编. . 第5版. 北京：高等教育出版社， 2010.

【3】 还有从网上获得部分芯片资料，引脚和功能图。