超聲波明渠流量計電路設計

  超聲波明渠流量計換能器驅動(dòng)電(diàn)路設計

驅動部分負責超聲波明渠流量計對CPLD輸出的觸(chù)發信号進行功率放大，並(bìng)用放大後的信号去驅動超聲波傳感器發出超聲波。超聲波傳感器的振子将接收到的聲信号重新轉化成微弱的電信号，接收電路負責對這個信号進行限幅、放大，並(bìng)用電壓比較器進行比較，将處理後輸出的信号輸入CPLD進行後續處理。

 超聲波明渠流量計在驅動電路的設計上，首先将CPLD輸出的驅動信号提升至15V左右，然後，採(cǎi)用推挽方式驅動大功率MOSFET開關管IRF540N以超聲波的頻率進行高速開閉(bì)，控制升壓變壓器，使24V的輸入電壓升至200～400V，從而驅動傳感器發射出超聲波。

2.3.2 超聲波接收電(diàn)路設計(jì)

在接收電路的設計上，

 超聲波明渠流量計首先對回波信号進行濾波和限幅，然後使用一片優質的音頻放大器芯片NE5532進行2級放大，将10～50mV的微弱信号放大至5V，得到需要的輸出。回波信号被放大之後，仍然是一個模拟的信号，不能直接輸入CPLD進行處(chù)理，爲此還必須進行進一步的信号處(chù)理。将其輸入電(diàn)壓比較器和預定的門檻電(diàn)壓進行比較，得到對應的數字信号，才能将這個信号輸入CPLD進行處(chù)理。

2.4 外圍接口電(diàn)路和電(diàn)源設計(jì)

 超聲波明渠流量計該流量計的外圍設備(bèi)主要是一塊LCD顯示屏和一個4×4的小鍵盤。LCD選擇16字符×2行的字符型液晶顯示模塊，用來顯示流量計的工作狀态和信息。4×4鍵盤主要完成系統的參數設定、功能控制以及狀态切換等任務。它與顯示單元聯系在一起，共同實現瞭(le)流量計的人機交互功能。

整個流量計的供電電源採取2種方式産生：一是直接從PC機的USB接口獲取＋5V電源，其電流大可達500mA，該方式主要用於(yú)系統的調試階段；二是外接直流電源至電路闆，經三端穩壓器7805後産生穩定的＋5V電源，該方式可用於(yú)系統獨立工作時的電源。爲瞭(le)保證系統在野外環境下正常穩定工作，採用太陽能電池作爲後備電源。

3 超聲波明渠流量計(jì)的軟(ruǎn)件設計(jì)

該系統軟件設計包括3方面的内容：EZ－USB單片機的固件（firmware）設計[4]、PC機驅動程序設計[4-5]及CPLD的軟件設計。前2方面的設計可參(cān)考相關文獻，CPLD的軟件劃分爲傳感器信号切換和N分頻電路模塊、時間測量電路模塊、頻率測量電路模塊等3個模塊。採(cǎi)用ALTERA公司推出的第3代PLD開發系統MAX+PLUSII軟件進行開發，用硬件描述語言VHDL實現，本文不作贅述。

4 GPRS無線數據傳(chuán)輸終端設計(jì)方案

 超聲波明渠流量計 GPRS是在現有GSM系統上發展出來的一種新的承載業務，目的是爲GSM用戶提供分組形式的數據業務。GPRS採(cǎi)用與GSM同樣的無線調制标準、同樣的頻帶、同樣的突發結構、同樣的跳頻規則以及同樣的TDMA幀結構。這種新的分組數據信道與當前的電路交換的話音業務信道極其相似，因此現有的基站子系統（BSS）從一開始就可提供全面的GPRS覆蓋。GPRS允許用戶在端到端分組轉移模式下發送和接收數據，而不需要利用電路交換模式的網絡資源，從而提供瞭(le)一種高效、低成本的無線分組數據業務。

該設計中GPRS無線數據傳輸終端（簡稱(chēng)DTU）設計的原理框圖如圖3所示。該系統主要包括以下幾個部分：16位RDCR1122低功耗嵌入式微處(chù)理器， 

超聲波明渠流量計Siemens公司高性能工業級GPRS模塊MC39I，256kBSram&512kBFlash.RS232/485/TTL收發器模塊用來連接流量計主機，對採(cǎi)集到的流量數據進行分析和處理.該DTU採(cǎi)用高性能嵌入式處理器，以實時操作系統爲軟件支撐平台，内嵌TCP/IP協議棧，從而爲用戶提供高速可靠的虛拟專用網絡，能夠支持語音、短信、數據觸發上線以及超時自動斷線的功能，同時也支持雙數據中心備(bèi)份，以及多數據中心同步接收數據等功能。