CPLD和MSP430单片机在导波雷达物位计中的应用

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1、第20卷第21期电子设计工程2012年l1月Vo1．20No．21ElectronicDesignEngineeringNOV．2012CPLD和MSP430单片机在导波雷达物位计中的应用张龙浩，祝怀标，谯艳(华中科技大学控制科学与工程系，湖北武汉430074)摘要：导波雷达物位计是一种利用时域反射原理实现的高性能物位计。为了实现导波雷达物住计这一高精度时差测量系统．采用了CPLD和MSP430单片机协同工作的电路设计。CPLD为信号收发模块的核心，为发射电路中提供窄脉冲产生电路的周期触发信号．并在接收电路中控制可编程延时器件AD950

2、0实现等效时间采样，把高频的回波脉冲信号在时间轴上放大为低频信号。以MSP430为核心的信号处理模块根据收发模块传来的信号计算物住，并把物位信息以4～20mA信号、串口等方式输出。同时MSP430还对液晶屏、按键等外围器件进行控制。实际试验表明系统各模块的工作状态与理论分析相符。关键词：导波雷达；物位计；等效时间采样；MSP430；CPLD中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1674—6236(2012)21—0141—04ApplicationofCPLDandMSP430MCUinguidedwaveradarlevelm

3、eterZHANGLong-hao，ZHUHuai-biao，QIAOYan(DepartmentofControlScienceandEngineering，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，I．T●●●●●，●●Ch，Abstract：Guidedwaveradarlevelmeterisahighperformancelevelmeterwhichmakesuseofthetimedomainrefleetometryprinciple．Inordertoac

4、hievethehigh-precisiontimediferencemeasurementsystem，thecircuitdesignofCPLDworkingtogetherwithMSP430MCUisused．CPLDisthecoreofsignaltransceivermodule，itprovidestriggersignalfornarrowpulsegeneratingcircuitinthetransmittercircuit，itcontrolstheprogrammabledelaydeviceAD9500in

5、thereceivingcircuitandachievesequivalenttimesamplingwhichchangeshigh-frequencyechopulsesignaltolow-frequencysigna1．SignalprocessingmodulebasedonMSP430calculateslevelinformationaccordingtothesignalcomesfromsignaltransceivermodule，andoutputslevelinformationusing4~20mAsigna

6、landseria1．MSP430alsocontrolsperipheraldevicessuchasLCDscreen，keypadandSOon．Theactualexperimentsshowthattheworkstatusofeachmoduleofthesystemmeetsthetheoreticalanalysis．Keywords：guidedwaveradar；levelmeter；equivalenttimesampling；MSP430；CPLD导波雷达物位计具有受温度、压力、雾气、泡沫及被测介质物理特性变化的

7、影响较小的优点。而且其测量精确，性能稳定．在石化、电力、冶金、等领域得到了广泛的应用，是近年来发展最快的一种物位测量技术。目前已有的导波雷达物位计多是国外进口产品且价格较高，低成本的导波雷达物位计有很大的市场前景。1雷达导波物位计的测量原理导波雷达是非接触式雷达和导波天线结合的产物。它运用了TDR(时域反射)的原理。图1是导波雷达物位计的测量原理。电磁波发射模块发图1导波雷达物位计的测量原理Fig．1Measurementprincipleofguidedwaveradarlevelmeter射窄脉冲信号进入同轴电缆。信号传播到同轴电缆

8、和导波杆液体表面接触时，其阻抗特性会发生变化，一部分信号也会的连接处(法兰处)会首先发生断路，一部分信号会反射产生被反射，产生物位回波，此后信号在导波杆的底部断路处还一个顶部回波。其余信号继续沿导波杆传播。