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CPLD技术在时差法超声波流量计中的应用
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2009-08-29
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研究了多通道时差法超声波流量计的测量原理，介绍了流量计系统的硬件组成和实现
方法，概述了软件功能和软件流程设计。采用CPLD+AVR 单片机实现高精度计时、复杂逻辑控制以及采样控制和多机通讯，以提高流量计测量系统的精度和稳定性。
关键词：CPLD；时差法；超声波流量计；单片机
时差法超声波流量计由于精度高，换能器结构简单，不影响流体流动形态而被广泛应用。
本设计中的超声波流量计是一套由计算机控制的多通道时差法超声波流量测量系统，可用于测量多个通道液体流速、瞬时流量和累计流量。
设计中采用了 ALTERA 公司生产的大规模复杂可编程逻辑器件（CPLD）：MAX7000S
系列EPM7128S。为了提高测量精度和稳定性，利用CPLD 大规模复杂可编程特点，在逻辑电路中设计了发射波抑制电路、激励脉宽可电调整电路和数字倍频计数器电路。发射波抑制电路有效地抑制了发射激励波的干扰；激励脉宽可电调整电路能够方便地适配不同特性探头对激励脉宽的要求；数字倍频计数器电路提高了计时精度。由于CPLD 高速、高稳定性、高可靠性和现场可编程的特点，大大提高了超声波流量计测量系统的精度和可靠性。
主机使用新型高性能、低功耗、RISC 结构、内载FLASH 的AVR 单片机AT90S8515。
8515 带有一个全双工的通用串行异步收发器，可方便的与多台仪表进行通讯，从而实现分布式测量系统。
EPM7128S 内部还设计有AT90S8515 的外扩总线、译码电路和输入输出等接口。8515
以外扩RAM 的访问形式操作EPM7128S 内部所有资源，进行通道切换、控制采样过程、读取键盘等操作。
实现的主要功能有：测量8 个通道的流速、瞬时流量、累计流量，显示出错报警等信息。
方法，概述了软件功能和软件流程设计。采用CPLD+AVR 单片机实现高精度计时、复杂逻辑控制以及采样控制和多机通讯，以提高流量计测量系统的精度和稳定性。
关键词：CPLD；时差法；超声波流量计；单片机
时差法超声波流量计由于精度高，换能器结构简单，不影响流体流动形态而被广泛应用。
本设计中的超声波流量计是一套由计算机控制的多通道时差法超声波流量测量系统，可用于测量多个通道液体流速、瞬时流量和累计流量。
设计中采用了 ALTERA 公司生产的大规模复杂可编程逻辑器件（CPLD）：MAX7000S
系列EPM7128S。为了提高测量精度和稳定性，利用CPLD 大规模复杂可编程特点，在逻辑电路中设计了发射波抑制电路、激励脉宽可电调整电路和数字倍频计数器电路。发射波抑制电路有效地抑制了发射激励波的干扰；激励脉宽可电调整电路能够方便地适配不同特性探头对激励脉宽的要求；数字倍频计数器电路提高了计时精度。由于CPLD 高速、高稳定性、高可靠性和现场可编程的特点，大大提高了超声波流量计测量系统的精度和可靠性。
主机使用新型高性能、低功耗、RISC 结构、内载FLASH 的AVR 单片机AT90S8515。
8515 带有一个全双工的通用串行异步收发器，可方便的与多台仪表进行通讯，从而实现分布式测量系统。
EPM7128S 内部还设计有AT90S8515 的外扩总线、译码电路和输入输出等接口。8515
以外扩RAM 的访问形式操作EPM7128S 内部所有资源，进行通道切换、控制采样过程、读取键盘等操作。
实现的主要功能有：测量8 个通道的流速、瞬时流量、累计流量，显示出错报警等信息。
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