CN2874569Y - 一种基于cpld技术的超声液体流量检测仪用时间测量电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于CPLD技术的超声流量检测仪用时间测量电路，该电路包括一反相器与与门连结组成振荡器，该振荡器的输入端接停止信号连接点、输出端与一8位计数器连接；另一8位计数器经与第2个反相器连接后再与停止信号连接点连接，该8位计数器同时与时钟信号连接点、清除信号连接点直接连接；前述的与振荡器连接的8位计数器与清除信号连接点直接连接；D触发器分别与停止信号连接点、时钟信号连接点、清除信号连接点直接连接，D触发器还与两8位计数器共同连接，D触发器同时经与第3个反相器连接后再与与振荡器连接的8位计数器连接。该电路功耗低、稳定性好、电路简单。

Description

一种基于CPLD技术的超声液体流量检测仪用 时间测量电路

所属技术领域

本实用新型涉及一种时间测量电路，尤其是一种基于CPLD(复杂可编程逻辑控制器件)技术的超声液体流量检测仪用时间测量电路。

背景技术

在超声液体流量检测仪表中，对测时精度的要求是很高的，以直径是25mm的超声波流量计为例，采用V形的安装方法，信号的传播时间大约在36微秒，与流量成比例关系的时间差仅为20纳秒，要保证一定的精度，用一般的方法很难实现，目前的技术主要是从提高频率的角度加以解决，为了达到5纳秒的精度，就要求有200兆赫兹的计时频率，或者采用PLL(锁相环倍频)的办法，将低频的信号进行倍频到所要求的频率。

上述提高测时精度的手段分别存在以下缺陷：

1、原有技术在提高频率的同时增加了系统的功耗，电路长期工作在高频(50Mhz)以上时电量的消耗较大，难以用来满足电池供电的要求。

2、原有技术在使用高频计数时，增加了系统的不稳定性，并且频率达到一定的值，难以找到合适的计时芯片，在目前的技术条件下，难以进一步提高频率。

3、原有采用PLL(锁相环倍频)的办法，电路复杂，温度性能差，不宜批量生产，难以小型化。

发明内容

为克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种功耗低、稳定性好、电路简单的基于CPLD技术的超声液体流量检测仪用时间测量电路。

本实用新型的目的是这样实现的：一种基于CPLD技术的超声液体流量检测仪用时间测量电路，包括2个计数器、D触发器、3个反相器、与门、停止信号连接点、时钟信号连接点、清除信号连接点，其特征是一反相器与与门连结组成振荡器，该振荡器的输入端与停止信号连接点连接、输出端与一计数器连接；另一计数器经与第2个反相器连接后再与停止信号连接点连接，该计数器同时与时钟信号连接点、清除信号连接点直接连接；前述的与振荡器连接的计数器还与清除信号连接点直接连接；D触发器分别与停止信号连接点、时钟信号连接点、清除信号连接点直接连接，D触发器还与两计数器共同连接，D触发器同时经与第3个反相器连接后再与振荡器连接的计数器连接。

进一步，上述的两计数器为8位或更高位的计数器。

由于采用了上述技术方案，反相器和与门组成的振荡器连接的计数器用来对该振荡器进行计数，另一计数器对系统提供的由时钟信号连接点输入的标准时钟信号进行计数；对于D触发器，当时钟信号为低电平、停止信号还没有到达时，对系统提供的时钟信号进行计数的计数器正常计数时钟信号脉冲，D触发器与第3个反相器连接的输出端为低电平，反相器与与门组成的振荡器不进行振荡，当停止信号到达时，停止信号立即为高电平，此时对系统提供的时钟信号进行计数的计数器停止计数，由于停止信号是高电平信号，促使反相器与与门组成的振荡器产生振荡信号，由于D触发器与第3个反相器连接的输出端没有发生翻转输出保持为零，输出信号将保持低电平直到下一个时钟信号脉冲高电平的到来，所以反相器与与门组成的振荡器连接的计数器将反相器与与门组成的振荡器产生的振荡信号记下，当下一个时钟信号脉冲的上升沿到达时刻，D触发器与第3个反相器连接的输出端发生翻转，输出为高电平，经反相导致反相器与与门组成的振荡器连接的计数器停止计数并且保持计数的数据不变，直到清除信号连接点有清除信号输入为止。

本实用新型采用低功耗的CPLD技术，采用低频时钟信号进行大范围的时间计数、采用CPLD内部产生的高频振荡进行尾数计数的办法，假设低频信号采用4MHz的计时时钟信号进行计时，在停止计数信号到达时刻，启动内部的高频振荡，当低频信号的下一个脉冲到达时刻，停止高频振荡器及其计数器，这样，高频振荡器也就工作在250纳秒的时间范围内，降低了电路的平均功耗。并本电路能够达到1ns的计时准确度，采用目前更高频的CPLD器件可以达到更高的时间分辨率。上述电路都在一片CPLD芯片内部实现，电路简单。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

附图为本实用新型各电子元件的连接电路图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的一实施例作具体说明。如图所示的实施例，是用于超声波流量计的基于CPLD技术的时间测量电路，包括停止信号连接点1、时钟信号连接点2、清除信号连接点3和反相器507、与门533、D触发器211、8位计数器529和8位计数器530、反相器531、反相器532。与门533的输出端与反相器507的输入端连接，与门533的输入端5332与反相器507的输出端连接，这样，与门533与反相器507就连结组成振荡器，该振荡器的输入端即与门的输入端5331与停止信号连接点1，该振荡器的输出端即与门533的输出端、也即反相器507的输入端与8位计数器530的信号输入端5301连接；8位计数器529的信号输入端CAI与反相器531的输出端连接，反相器531的输入端与停止信号连接点1连接，该8位计数器529的信号输入端5291与时钟信号连接点2直接连接，该8位计数器529的信号输入端CD与清除信号连接点3直接连接；8位计数器530的信号输入端CD与清除信号连接点3直接连接；D触发器的连接端D与停止信号连接点1直接连接，D触发器的连接端2111与时钟信号连接点2直接连接，D触发器的连接端C与清除信号连接点3直接连接，D触发器的连接端C还与8位计数器530的连接端CD、8位计数器529的连接端CD共同连接，D触发器的输出端Q与反相器532的输入端连接，反相器532的输出端与8位计数器530的信号输入端CAI连接。这样，就组成本实用新型的电路连接图如附图。

上述的电路连接中，8位计数器530用来对与门533与反相器507组成的振荡器进行计数，8位计数器529对系统提供的由时钟信号连接点2输入的标准时钟信号进行计数；当输入的时钟信号为低电平、停止信号还没有到达时，对系统提供的时钟信号进行计数的计数器529正常计数时钟信号脉冲，D触发器211的输出端Q为低电平，反相器507与与门533组成的振荡器不进行振荡；当停止信号到达时，停止信号立即为高电平，此时对系统提供的时钟信号进行计数的计数器529停止计数，由于停止信号是高电平信号，促使反相器507与与门533组成的触发器产生振荡信号，由于D触发器的输出端Q没有发生翻转，因此输出端Q的输出保持为零，输出信号将保持低电平直到下一个时钟信号脉冲高电平的到来，所以计数器530将反相器507与与门533组成的触发器产生的振荡信号记下，当下一个时钟信号脉冲的上升沿到达时刻，D触发器的输出端Q发生翻转，输出为高电平，经反相导致计数器530停止计数并且保持计数的数据不变，直到清除信号连接点有清除信号输入为止。

Claims (2)

1、一种基于CPLD技术的超声流量检测仪用时间测量电路，包括计数器、D触发器(211)、反相器、与门(533)、停止信号连接点(1)、时钟信号连接点(2)、清除信号连接点(3)，上述计数器包括计数器(529)和计数器(530)等2个，上述反相器包括反相器(507)和反相器(531)、反相器(532)等3个，其特征是与门(533)的输入端(5332)与反相器(507)的输出端连接，同时与门(533)的输出端与反向器(507)的输入端相连结组成振荡器，该振荡器的输入端即与门的输入端(5331)接停止信号连接点(1)，该振荡器的输出端即与门(533)的输出端、也即反相器(507)的输入端与计数器(530)的信号输入端(5301)连接；计数器(529)的信号输入端(CAI)与反相器(531)的输出端连接，反相器(531)的输入端与停止信号连接点(1)连接，该计数器(529)的信号输入端(5291)与时钟信号连接点(2)直接连接，该计数器(529)的信号输入端(CD)与清除信号连接点(3)直接连接；计数器(530)的信号输入端(CD)与清除信号连接点(3)直接连接；D触发器(211)的连接端(D)与停止信号连接点(1)直接连接，D触发器(211)的连接端(2111)与时钟信号连接点(2)直接连接，D触发器(211)的连接端(C)与清除信号连接点(3)直接连接，D触发器(211)的连接端(C)还与计数器(530)的信号输入端(CD)、计数器529的信号输入端(CD)共同连接，D触发器(211)的输出端(Q)与反相器(532)的输入端连接，反相器(532)的输出端与计数器(530)的信号输入端(CAI)连接。

2、根据权利要求1所述的一种基于CPLD技术的超声流量检测仪用时间测量电路，其特征是计数器(529)、计数器(530)都是8位或更高位数计数器。

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