设计九：低成本三级水位显示器制作
（姓名：翁学智 学号：20061042142 姓名：张红仁 学号:20061042128）
摘 要：根据NE555芯片的功能，设计了一种水位显示器，它不仅使用方便，而且制作也比较简单。它用三片NE555芯片、6只电阻和三个发光二极管，成功地制作了一种三级水位显示器，用于显示楼顶大型太阳能储水箱内的水位，以便进行相应的控制。该显示器具有灵敏度高、工作可靠、功耗低、成本低等的优点。
关键词：集成定时器，单稳态，多谐态，施密特触发器，CMOS产品，双极型，电平比较器，RS触发器。
实验器材：NE555芯片，电阻，电容
实验设计：
555集成时序电路称为集成定时器，是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，其应用十分广泛。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器，因而广泛应用于信号的产生、变换、控制与检测。它的内部电压标准使用了三个5K的电阻，故取名555电路。其电路类型有双极型和CMOS 两大类，两者的工作原理和结构相似。几乎所有的双极型产品型号最后的三位数都是555或556；所有的CMOS产品型号的最后四位数码都是7555或7556，两者的逻辑功能和引脚排列完全相同，易于互换。555和7555都是单电时器，556和7556是双电时器。双极型的电压是+5V—+15V,输出的最大电流可达200mA,CMOS型的电源电压是+3V—+18V。
555电路的内部电路框架图如图所示，它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关T，比较器的参考电压由三只5K的电阻构成分压，它们分别使高电平比较器A1同相比较端和低电平比较器A2的反向比较端的参考电平为2/3Vcc和3/1Vcc。A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号自6脚输入并超过2/3Vcc时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于1/3Vcc时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。
RS是复位端，当位0时，555输出低电平。平时该端开路或接Vcc。
Vcc是控制电压端（5脚），平时输出2/3Vcc作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01uF的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，确保参考电平的稳定。
T为放电管，当T导通时，将给予脚7的电容提供低阻放电路。
工作原理：
（一）、当储水灌内无水时，+6V直流电压R1-R3的2、6脚，使之为高电平，从而使IC1-IC3的3、6脚，使之为高电平，从而使IC1-IC3的3脚输出低电平，发光二极管D1-D3都不良。当加水至低水位A点时，因水的存在，使A点与地之间形成约20%（水的电阻值）的电阻，从而使ICI的2、6脚电压下降至2V以下，ICI内部电路反转，使其3脚输出高电平，D1点亮，表示水以达到低水位。同理，当加水至中水位B点时，D2也点亮，表示水位已达中水位；当加水至高水位C点时，D3也点亮。三个二极管都亮，表示水已加满，可停止加水。
（二）、用水时，水面下降，当低于高水位C点时，IC3的2、6脚由低电平变为高电平，从而是3角由高电平便为低电平，D3熄灭；当低于低水位A点时，D1也熄灭，三个发光二极管都不亮，表示水已经用完，可继续加水。用水时水面下降，当低于高水位C点时，IC3的2、6脚由低电平变为高电平。，从而其3脚由高电平变为低电平，D3熄灭。同理，当水位低于B点时，D2也熄灭；当低于低水位A点时，D1也熄灭，三个发光二极管都不亮，表示水已用完，可继续加水。
（三）、本电路灵敏度高，模拟实验当探头生满水锈与地的阻值变大为120K时，该电路仍然能正常工作，因此不用清洗探头。整机采用6V电流直接供电，实测静态与工作电流均为13MA左右，二极管的工作电流为1、5MA。因电流小，功耗低，所以故障率极低，能很好的适应长期不断的工作。本显示器还可用于水塔、太阳能、锅炉、地下水井、高架水箱等处的水位显示。
参考文献
[1] 康华光．电子技术基础（数字部分）
[2] 康华光．电子技术基础（模拟部分）
[3]电子制作．电子制作出版社出版（2000年）
[4]李家旺．数字电路实验讲义．实验教研室编 2008年
系统作品图
