提高超聲波流量計測量精度探討  七

計數和邏輯分析控制

在CPLD內部設計有四個計數器,一個主計數器,兩個延時計數器和一個輔助計數器,主計數器的作用是測量傳播時間,主計數器的計數頻率采用80MHz時鐘,用兩個異或門得到兩個相位差180度的時鐘信號,這兩個異或門分別在時鐘的上升沿和下降沿產生狀態變化,由這兩個異或門的輸出狀態值來判斷時鐘信號停止時的電平值&從而實現計數精度提高一倍,即相當于倍頻.其優點在于器件工作頻率較低,器件的功耗也較低,而測量精度得到提高,計數總長度為24位,其中最低1位是相當于160MHz時鐘（最低1位是由時鐘停止時刻的電平狀態確定的）,即最小計時精度為6.25ns，最長計時時間約為105ms,如果以超聲波在水中的傳播速度為1450m/s計算，傳播距離最大約為150m。當接收到有效信號后，計數器停止計數，計數器高23位當前的狀態就是計數頻率為80MHz的計數值,此時計數時鐘信號的狀態也被保持下來,將此電平信號經過邏輯處理得到計數器的最低位,當計數器采用上升沿觸發工作時,由于第一個時鐘的上升沿到來時80MHz計數器的值加1,此時計時可能剛剛開始,即計數器最多可能會多計一個數.因此,傳播時間應該在上述時間的基礎上減去12.5ns.

超聲波流量計