CPLD技術(shù)在時差法超聲波流量計中的應(yīng)用

研究了多通道時差法超聲波流量計的測量原理，介紹了流量計系統(tǒng)的硬件組成和實現(xiàn)
方法，概述了軟件功能和軟件流程設(shè)計。采用CPLD+AVR 單片機實現(xiàn)高精度計時、復(fù)雜邏輯控制以及采樣控制和多機通訊，以提高流量計測量系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。
關(guān)鍵詞：CPLD；時差法；超聲波流量計；單片機
時差法超聲波流量計由于精度高，換能器結(jié)構(gòu)簡單，不影響流體流動形態(tài)而被廣泛應(yīng)用。
本設(shè)計中的超聲波流量計是一套由計算機控制的多通道時差法超聲波流量測量系統(tǒng)，可用于測量多個通道液體流速、瞬時流量和累計流量。
設(shè)計中采用了 ALTERA 公司生產(chǎn)的大規(guī)模復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）：MAX7000S
系列EPM7128S。為了提高測量精度和穩(wěn)定性，利用CPLD 大規(guī)模復(fù)雜可編程特點，在邏輯電路中設(shè)計了發(fā)射波抑制電路、激勵脈寬可電調(diào)整電路和數(shù)字倍頻計數(shù)器電路。發(fā)射波抑制電路有效地抑制了發(fā)射激勵波的干擾；激勵脈寬可電調(diào)整電路能夠方便地適配不同特性探頭對激勵脈寬的要求；數(shù)字倍頻計數(shù)器電路提高了計時精度。由于CPLD 高速、高穩(wěn)定性、高可靠性和現(xiàn)場可編程的特點，大大提高了超聲波流量計測量系統(tǒng)的精度和可靠性。
主機使用新型高性能、低功耗、RISC 結(jié)構(gòu)、內(nèi)載FLASH 的AVR 單片機AT90S8515。
8515 帶有一個全雙工的通用串行異步收發(fā)器，可方便的與多臺儀表進(jìn)行通訊，從而實現(xiàn)分布式測量系統(tǒng)。
EPM7128S 內(nèi)部還設(shè)計有AT90S8515 的外擴總線、譯碼電路和輸入輸出等接口。8515
以外擴RAM 的訪問形式操作EPM7128S 內(nèi)部所有資源，進(jìn)行通道切換、控制采樣過程、讀取鍵盤等操作。
實現(xiàn)的主要功能有：測量8 個通道的流速、瞬時流量、累計流量，顯示出錯報警等信息。