一種新型的油庫液位測量系統

　　為判斷油罐是進(jìn)油還是出油，需要產(chǎn)生兩路光信號：基準和比較信號。兩路光電轉換及放大電路完全一樣，但光信號的延時(shí)不一樣，光信號通過(guò)光電轉換器變?yōu)殡娦盘?，?jīng)過(guò)兩級放大與校準變成TTL電平送到數據處理設備。圖3是進(jìn)出油時(shí)所觀(guān)察到的波形圖。隨著(zhù)齒輪的轉動(dòng)，電路會(huì )輸出一連串脈沖信號，齒輪轉得越快，脈沖頻率越高，油量變化就越快。也就是說(shuō)，齒輪轉動(dòng)一格，電路就會(huì )輸出一個(gè)脈沖信號，即表示油庫油量上升或下降一格所代表的距離。下面要介紹的數據處理電路的作用主要是精　　確統計放大電路輸出的脈沖個(gè)數，然后通過(guò)轉換電路將脈沖數轉換為油庫對應的高度。

2　數據處理電路的硬件設計

　　數據處理電路是整個(gè)系統的核心部分，全部電路集成在一片可編程邏輯器件 EPLD內，器件使用Altera公司生產(chǎn)的EPM7000系列。該芯片主要特點(diǎn)是體積小，價(jià)格便宜，引腳選擇靈活，內部包含3000個(gè)有效門(mén)，特別適合中小規模電路的設計。在具體設計過(guò)程中，用Altera公司的開(kāi)發(fā)軟件MAX＋PLUSII將待設計的電路用VHDL語(yǔ)言或電路圖方式進(jìn)行描述并輸入，由軟件自動(dòng)編譯、布局和布線(xiàn)，生成可編程POF文件和SNF仿真文件，待仿真結果正確以后就可以通過(guò)編程器將編程文件加載到EPLD內。
　　本電路的主要功能為：估計輸入信號的時(shí)鐘頻率，選擇合適的時(shí)鐘分頻信號，對兩路輸入信號進(jìn)行同步整形，消除邊緣效應引起的毛刺，避免因毛刺而引起的對脈沖數統計的誤差。對輸入信號進(jìn)行識別，根據比較信號對基準信號的延遲不同，判斷電路工作在1、2模式，還是1、3模式。如果工作在1、2模式，計數器正向計數；如果工作在1、3模式，計數器反向計數；如果輸入為一恒定電平，計數器處于保持狀態(tài)。最后，將計數器結果輸出到液晶顯示模塊或計算機中。圖4是數據處理框圖。

　　整形識別電路設計得好／壞直接關(guān)系到整個(gè)系統的性能指標。在設計整形識別電路之前，我們對油庫工作情況進(jìn)行了分析。由于油罐體積一般比較大，所以進(jìn)油、出油的速度比較慢，我們曾經(jīng)用水代替油做過(guò)模擬實(shí)驗，光信號變?yōu)槊}沖電信號的周期一般都在 500ms以上，在如此長(cháng)周期的信號中會(huì )伴隨著(zhù)出現一些大毛刺，（實(shí)測最大的毛刺寬度為2ms），如果用此信號作為計數器計數時(shí)鐘，會(huì )給系統帶來(lái)很大誤差?？紤]到毛刺多出現在上升沿或下降沿階段，可以選擇用500μs時(shí)鐘對輸入信號進(jìn)行鎖存，這樣，一可起同步作用，二可以消除一些小的毛刺，剩下的毛刺就是大于500μs的毛刺，然后用此信號作為161計數器的清零信號，用500μs時(shí)鐘作為161計數器的計數時(shí)鐘，按圖5所連即可消除前沿和后沿2ms的干擾脈沖。將整形后的兩路信號送到識別電

　
路產(chǎn)生正反向控制信號，其中，基準信號送到正反向計數器電路作為計數脈沖。識別電路是根據基準信號和比較信號上升沿的不同來(lái)判別的，進(jìn)油時(shí)，基準信號和比較信號上升沿近似對齊，出油時(shí)，基準信號和比較信號上升沿相差半個(gè)時(shí)鐘節拍，通過(guò)比較正電平內計數脈沖個(gè)數來(lái)確定進(jìn)出油，具體電路實(shí)現如圖5所示。

3　結束語(yǔ)
　　實(shí)踐證明，本系統較好地解決了油庫油量的測量問(wèn)題，模擬實(shí)驗效果良好，測量誤差控制在2個(gè)脈沖信號內，能準確及時(shí)地反映油量的變化，又易于與微機組成可靠的監測系統，為油庫管理系統自動(dòng)化提供了有益的嘗試。

1　劉寶琴，張芳蘭，田立生．Altera可編程邏輯器件的應用．北京：清華大學(xué)出版社，1995