CPLD在爆速仪技术中的应用

　　近年来，我国测量炸药爆轰速度的仪表，由20世纪70年代的数字式爆速仪到90年代的智能式爆速仪，由单段爆速仪到多段爆速仪，在精度和操作功能上均有了很大的提高[1]。随着EDA技术发展，考虑到传统爆速仪的设计是由传统的数字电路来设计的，所以一般分立器件比较多，而这样设计出来的电路板一般都很拥挤。另外由于传统的TTL和COMS电路对于时钟的要求不能太高，这样必然对计数的精度有一定的限制，而CPLD器件则可以满足较高的时钟要求并且可以减少布线制板的麻烦，这可以给设计带来很大的方便，且在保密方面也远远优于传统电路。在本文中，介绍使用CPLD器件来实现爆速仪中计时电路的设计。

　　1　硬件电路

　　1.1爆速仪的系统结构框图

　　系统的整体设计包括3个模块，分别为前端信号产生和调理模块、测时模块和单片机的控制模块。其中测时模块部分是利用CPLD器件实现的，具体结构图如图1所示。

　　1.2爆速仪的工作原理

　　仪器主要是通过测时法实现爆炸速度的测定。系统中主要使用了8段共9对断开探针实现对连续8段导爆索的爆炸速度的测量。电路主要分成三大模块，分别为前端信号产生和调理模块、测时电路模块以及以单片机为中心的键盘输入、液晶显示、无线通信、外部存储器扩展单片机控制模块[2]。

　　1.2.1前端信号产生和调理模块[3]

　　本仪器采用计时法测定爆速，其实质就是快速、精确的分别测量多个相邻脉冲之间微小时间间隔。

　　图2所示为前端信号产生和调理结构图，图中沿药包轴向安置9对常开探针T0～T8，则8段间距(L1～L8)可分别测知。药包起爆后，沿轴向传播的爆轰波使9对常开探针一次接通获得信号，通过各施密特触发器整形电路整形。相继得到9个脉冲波[4-5]。由它们分别去控制各路计数器的开启和结束。

　　1.2.2测时电路模块

　　在各路计数器开始到结束时间内，时标脉冲通过计数电路进入相应的计数器，计数器开始计数。当探针T1被接通时，第一个整形电路输出一个单脉冲作为第1路计数器的计数开启信号。第9号探针T9被接通时产生的信号经过整形电路输出的单脉冲作为第8路计数器的计数结束信号，同时向单片机发送一个计数结束信号供单片机查询。其余各探针及其电路产生的单一脉冲有两个作用：既是本路计数器计数开始信号，又是前一路计数器计数的结束信号。

　　计数电路主要对各对探针导通后到下一对探针导通之间的时间间隔做一个脉冲计数，计数器计数的个数N乘以时钟脉冲的周期T就是两对探针导通之间的时间间隔。采用这种控制电路，便可达到连续测量多段时间间隔的目的[6]。