SL20GB2-4X/V3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
該檢測(cè)系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要由超聲波換能器、CPLD功能、驅(qū)動(dòng)發(fā)射、接收放大和過零比較等模塊組成。系統(tǒng)工作時(shí)，單片機(jī)先向CPLD發(fā)送指令，CPLD的內(nèi)部PULSE功能模塊產(chǎn)生600 ns的驅(qū)動(dòng)脈沖，同時(shí)CNT功能模塊開始計(jì)時(shí)：驅(qū)動(dòng)脈沖進(jìn)入驅(qū)動(dòng)發(fā)射電路使超聲波換能器1產(chǎn)生超聲波信號(hào)；接收到的信號(hào)比較微弱，需通過由LF357和LM318組成的三級(jí)接收放大電路對(duì)其放大；將放大信號(hào)再通過由MAX903組成過零比較電路，從而為CLPD中的CNT功能模塊提供一個(gè)停止計(jì)時(shí)的高電平信號(hào)。將CNT中所計(jì)時(shí)的數(shù)據(jù)換算為時(shí)間，再由換能器2發(fā)送，換能器1接收。用CNT記錄另外一組時(shí)間數(shù)據(jù)，二者相減得到順流和逆流的聲時(shí)差△t,計(jì)算出系統(tǒng)的流速和流量。該檢測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵是要得到準(zhǔn)確的驅(qū)動(dòng)脈沖和精確的順逆流時(shí)間。所以，選用Aher公司CPLD的MAXⅡ系列EMP240T100C5N,并配有100 MHz的晶體振蕩器，CPLD功能模塊是該系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的核心。
3.1 CPLD功能模塊
CPLD功能模塊主要由6個(gè)子模塊組成，如圖2所示。它們都是利用VHDL語言編寫，各自的功能：DECODER子模塊是將單片機(jī)的指令經(jīng)過解碼傳輸給CPLD內(nèi)部各個(gè)子模塊；CNT子模塊負(fù)責(zé)計(jì)時(shí)；PULSE子模塊產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)脈沖：CNT_SP子模塊產(chǎn)生CNT的停止計(jì)時(shí)信號(hào)；SEL_2用于選取將CNT中的16位數(shù)據(jù)的前8位和后8位；TRIBUFFER可將SEL_2選擇的8位數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī)。
其工作流程如下：通過單片機(jī)的P2端口使CPLD工作。由PULSE子模塊發(fā)送特定脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)超聲波換能器，CPLD在發(fā)射脈沖的同時(shí)CNT子模塊開始計(jì)時(shí)，接收放大電路接收信號(hào)并經(jīng)過零比較后，向CPLD的PULSE_ACT口提供停止計(jì)時(shí)的高電平信號(hào)。然后CPLD就將CNT中計(jì)時(shí)的16位數(shù)據(jù)以8位的形式通過SEL_2,TRIBUFFER再通
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