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1、∀电讯技术#1999年第5期!研究与开发!复杂可编程逻辑器件(CPLD)在光纤数字遥测系统的应用魏金成詹红霞关键词:光纤遥测,复杂可编程逻辑器件,单片机摘要本文分析了采用光纤传输数据的特点和CPLD的特点,介绍了光纤数字遥测系统的组成及主要电路,最后,采用ALTTICE公司的ispLSI1016芯片对系统的部分数字电路进行了设计。要求,自上至下地逐层完成相应的描述、综合、优化、仿真与验证,直到生成器件。它是一、概述硬件设计领域的一次变革,对电子设计自动在测量系统中,有时需要将测量参数传化(EDA)起
2、了相当大的促进和推动作用。输到较远的地方,一般称为遥测。例如,大型本文利用了光纤技术和CPLD技术及单水坝的应力状态测量、炼铁高炉炉壁的温度片机技术设计了一种通用光纤数字遥测系测量、大型自动化生产设备的参数测量及核统。反应区的有关参数测量等,被测地点与仪表室或控制室距离较远,需要进行遥测。二、光纤数字遥测系统的远距离信息传输的方式很多,如射频、红组成及特点外线等无线传输及电缆有线传输等。采用电缆作信息传输是最简单的方式,但信息在传1.系统的组成输过程中有较大的损耗,抗干扰性能差,重量系统主要由四部分组成:传感器及滤波大。采用射频无线方式,其信号转换(调制、放大电路部
3、份;A/D变换及发送电路部分;解调)电路和发射/接收电路较复杂。采用红光纤光电耦合部分;接收显示部分。图1为外线无线传输时,则受气候影响较大,而且距原理框图。其中发送电路部分由单片机及外离较远时,需要较大的发射功率。采用光纤围电路、编码器及驱动电路等组成。接收显传输信息,其传输损耗小,尺寸及重量小,抗示电路部分由整形电路、解码器、七段码译码干扰性特别好,也不需要很大的发送功率,因器、十进制计数器、驱动器、数码显示电路等此当今光纤技术已得到越来越广泛的应用。组成。同时随着微电子工业的迅速发展,数字系统的设计与制造正朝着速度快、容量大、体积小、重量轻的方向发展。其中可编
4、程逻辑2.系统的特点器件(PLD)以其操作灵活、使用方便、开发迅(1)采用光纤传输信息,数据传输精度速、投资风险低的特点,很快发展起来。借助高,抗干扰能力强。考虑到光纤成本较高的硬件描述语言(HardwareDescriptionLan情况,因此该系统特别适用于距离为几十米guage),它还改变了传统的数字系统硬件电至几百米有强电场、强磁场干扰的场合。路自下至上的设计方法,使得数字系统的设(2)发送电路中采用了编码器,在接收电计可以直接面向用户需求,根据系统的功能路中相应增加了解码器,将测量参数的数字魏金成詹红霞四川工业学院电子信息与电气工程系成都611
5、744!33!∀电讯技术#1999年第5期!研究与开发!信号编码发送,解码接收原信号,从而有效控逻辑器件,从而大大缩短了设计、修改、调试制了由信道噪声或干扰造成的差错。及制作的周期,减小了系统的体积,提高了系(3)系统采用了MCS-51单片机,完成统的工作可靠性。对所需测量的参数进行定时采集、计算、误差(5)本系统是一种通用的遥测系统,只要处理、存储以及数据的发送控制等。变换相应的传感器并调整有关电路结构及参(4)在数字电路设计中采用了CPLD新数,修改计算处理软件程序,就可以达到遥测技术,利用ispLSI10
6、16芯片取代了一些离散各种测量参数的目的。图1光纤数字遥测系统原理框图括A/D输出端与8051总线相连的三态门缓冲器、外部地址锁存器、外部地址译码器等,三、主要电路(器件)及工作原理而这些外围电路在本电路设计中,我们采用了一片ispLSI1016芯片去完成。1.A/D转换器发送电路的工作原理:A/D变换器输出A/D芯片是系统的核心器件之一,测量的Q0~Q3及DS1~DS4与三态门缓冲器连的精确度主要取决于A/D转换器的准确度。接。采用查询方式依次将千、百、十、个位数1输入8051的P0口,并将这4位数分别存入本系统采用了MC14433(5G14433)3位2RAM
7、中。输入的数据可以是正值或负值,这A/D芯片,它是双积分式的A/D芯片,为可根据Q2来判断。Q2=1时,数据为正;Q2CMOS集成电路,具有低功耗、输入阻抗高,=0时,数据为负。通过软件来判别Q2是否外接元件少,抗干扰能力强,精确度高(精度为1,即可确定符号位的正负。符号位的数相当于11位二进制),以BCD码数据输出。码管仅接g段,在软件中规定:Q2=0时,在本电路中,我们把A/D转换器输出通8051输出为8(BCD码为1000),由于符号位过三态门缓冲器与单片机总线相连,便可节数码管仅接g段,所以显示出∃-%号;在Q2省8051的I/O,以利于作其它控制用。=
