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影响超声波流量计电路的控制性能的因素

发布:2021/9/9 14:58:49人气:161
影响超声波流量计电路的控制性能的因素
1.超声波流量计采用DSP控制数字信号处理器{DSP是近年来迅速崛起的新一代可编程处理器其内部集成了波特率超声波发生器和FiFO缓冲器,提供高速同步串口和标准异步串口,有的片内还集成了采样/保持和A/D转換电路,并提供PWM信号输出。与单片机相比,DSP具有更快的CPU。更高的集成度和更大容量的存储器。DSP属于精简指令系统计算机(Risc),大多数指令都能在一个周期内完成并可通过并行处理技术,在一个指令周期内完成多条指令。同时,DSP采用改进的哈佛结构,具有独立的程序和数据空间,允许同时存储程序和数据。内置高速的硬件乘法器,增加了多级流水线。使其具有高速的数据运算能力。而单片机为复杂指令系统计算机(CiSC),多数指令要2-3个指令周期才能完成.单片机采用诺依曼结构,程序和数据在同一空间存储,同一时刻只能单独访问指令或数据。单片机的ALU只能做加法,而乘法则需要由软件来实现,因而需要占用较多的指令周期,速度比较慢。与16位单片机相比。DSP执行单指令的时间快8-10倍,一次乘法运算时间快16-30倍。在超声波发生器中。DSP可以完成除功率变换以外的所有功能,如主电路控制、系统实日十监控及保护虽然DSP有着许多优点,但是它也存在一些局限性,如采样频率的选择、PWM信号频率及其精度、采样延时、运算时间及精度等。这些因素会或多或少的影响超声波流量计电路的控制性能。
2.超声波流量计采用AVR高dang单片机控制单片机是一种在一块芯片上集成了CPU.RAM/ROM、定时器/计数器和1/0接口等单元的微控制芯片,具有速度快,功能强、效率高、体积小,性能可靠、抗干扰能力强等优点,在各种控制系统中应用广泛。单片机的CPU经历了由4、8,16、32直至64位的发展过程在超声波发生器中,单片机主要用作数据采集和运算处理、电压电流调节、PWM信号生成、系统状态监控和故障自我诊断等,一般作为整个电路的主控芯片运行,完成多种综合功能。配合D/A转换器和 MOSFET功率模块实现脉宽调制.另外,单片机还具有对过流,过热。欠压等情况的中断保护以及监控功能。单片机控制克服了模拟电路的固有缺陷,通过数字化的控制方法,得到高精度和高稳定度的控制特性,并可实现灵活多样的控制功能。
3、超声波流量计采用FPGA控制现场可编程门阵列(FPGA)属于可重构器件,其内部逻辑功能可以根据需要任意设定,具有集成度高、处理速度快。效率高等优点。其结构主要分为三部分:可编程逻辑块、可编程I/0模块、可编程内部连线。由于FPGA的集成度非常大,一片FPGA少则几千个等效门,多则几万或几十万千等效门。所以一片FPGA就可以实现非常复杂的逻辑.替代多块集成电路和分立元件组成的电路。它借助于硬件描述语言(VHDL)来对系统进行设计,采用三个层次(行为描述、PJL描述、门级描述)的硬件描述和自上至下(从系统功能描述开始)的设计风格,能对三个层次的描述进行混合仿真,从而可以方便地进行数字电路设计,在可靠性、体积、成本上具有相当优势.比较而言,DSP适合取样速率低和软件复杂程度高的场合使用;而当系统取样速率高(MHz级),数据率高(20MB/s以上)、条件操作少、任务比较固定时,FPGA更有优势。
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