基于fpga的电磁流量计信号转换器硬件设计与开发

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1、东北大学硕士学位论文摘要基于FPGA的电磁流量计硬件设计与开发摘要近年束，由于市场需求的增长，国内电磁流量计生产商迅速增加。与国外著名品牌相比，国产品牌电磁流量计在性能和质量上存在一定差距，特别是高端电磁流量计几乎被国外品牌垄断。采用专用芯片和加密是国外产品进行技术封锁的主要手段。为了打破国外高端电磁流量计的垄断，为了提高仪表的集成度，减小体积，加强知识产权保护手段，为了提高产品质量与可靠性，本文结合某高端电磁流量计的开发项目，采用芯片设计技术设计开发出一块包含CPU软核、8253软核和其它几乎包括了该型电磁流量汁所有数字电路在内的专用芯片，并采用现场可编程门阵列

2、(b'PGA)加以实现，通过了硬件电路级验证，为实现某型具有自主知识产权的商端电磁流量计的微型化打下了良好的基础。主要工作如下：1．对电磁流量计领域的国内外发展状况进行了全面系统的综述，分析了同前励磁技术的原理及特点，针对于本文设计的、用于浆料等多项流测量的高端电磁流量计，确立了以交流励磁作为电磁流量计的励磁方式，进行了电磁流量计信号转换器系统的整体设计，提出了以FPGA为数字电路处理核心、模拟滤波技术为基础的电磁流量计信号转换器的低成本方案，实现对『F交干扰、同相干扰、高频干扰的滤波，滤波后信号的数字化，流量的计算，流量以及信息的显示，外部设置输入，流量信号输出

3、等具体功能。2．分析电磁流量计信号转换器硬件实现所需功能，提出了硬件系统设计架构。模拟部分采用仪用运放和可编程放大结合方法实现毫伏级信号的转换以及同相干扰的克服，扩大了对流电阻率的限制，采用低通滤波器限制高频干扰。3．按照整体设计中需要FPGA实现的功能，设计了FPGA芯片内部整体结构。芯片设计采用超高速集成电路硬件描述语言(VHDL)，编程风格采用Gaisler二进程结构，其描述复杂逻辑事件好处是，继承性扩展性强，利于调试等。也是着眼于功能完善之后的批量低成本ASIC。4．基于上述设计，系统采用A1tium公司的Nanoboard开发板进行了功能分析、调试工作，

4、完成了电磁流量计信号转换器硬件系统的开发、调TT东北大学硕士学位论文摘要试。硬件系统的运行取得了预期的效果，文章末尾对下一步的工作进行了展望。关键词：电磁流量计，交流励磁，现场¨J‘编程逻辑门阵列，VHDL，90。干扰111东北大学硕士学位论文AbstractTheHardwareSystemDesignandDevelopmentforEMFSignalConverterBasedonFPGAAbstractWiththeEMFmarketrequirementgrowingtheseyears，thenumberofnativeEMFmanufacturers

5、areincreasingquickly．TherearegreatlydifferenceinperformanceandqualityofEMFbetweenthenativeandthefamousbrand，especiallythehighqualityEMF，andthemarketofwhiehhasbeenmonopolizedbythefamousinternationalbrand．What’Smore，overseasmanufacturersadoptedspecialchipsandencrpytiontechniquestokeepth

6、etechnologysecret．Inordertobreakthemonopoly，enhancetheintegrationofinstrument，maketheinstrumentmorecompact，strengthentheprotectionofthetechniqueintellectualpropertyright，andalsotoimprovethequalityandreliabilityoftheproducts，onthebackgroundoftheprojectthatdevelopedsomehighqualityEMF，th

7、ethesisdesignedaspecialchipwiththelatesttechniqueofchipdesign，whichhadaCPUkernal，8253timerandmostpartofdigitalcircuitsthataEMFcontainedinside，andafterpassedhardwareRTLVatidateitwasimplementedonFPGA．ItwasveryimportantforrealizeminisizingofhighqualityEMFwithtechniqueintellectualproperty

8、right