基于單片機和CPLD的無線膜厚監測零碎
設計了一種基于單片機和簡單可編程論理器件(CPLD)的無線膜厚監測零碎。論述了其性能、構造、硬件、硬件等原理及其兌現。零碎采納PIC18F2550單片機和AlteraEPM7064SCPLD兌現多周期同步法測量效率，采納nRF24L01無線數據傳輸模塊兌現遠間隔膜厚監測性能。該零碎戰勝了傳統有線聯接的局限性，并存在低利潤，中型化等長處。
在輕工業生產和迷信鉆研中，地膜制備已變成一道根底況且要害的步調。在地膜制備內中中，對地膜薄厚的監測顯得尤為不足道。監控地膜薄厚的步驟重要有電阻法，稱重法，石英結晶體振蕩法和光電極值法及其改良，雙色法，跨度掃描法，電子模仿微分法，單色定值比擬法，雙色四光路掌握法，水解感測器法等。這其中以石英結晶體振蕩法利用最為寬泛。
石英結晶體微天平(quartzcrystalmicrobalance,QCM)作為微量稱量家伙，能夠測出10-6-10-9克的品質。它存在體積小、銳敏度高、快捷、簡便等特點，已寬泛用來化學、資料、生物、醫術、條件監測等畛域。石英結晶體微天平是基于石英結晶體的壓電效應答其電極名義的黏附品質繼續測量的儀器。它的根本作業原理為：石英晶振名義所負著品質的改觀導致石英晶振振動效率變遷。振動效率隨負著品質的改觀滿足Sauerbrey方程：
式中Δf是石英晶振振動效率的改觀，Δm是石英晶振名義的品質改觀值，f0是石英晶振的基頻，μq是石英結晶體的彈性模量，ρq是石英結晶體的密度，A是石英結晶體存在壓電活性的名義積。
方程中的負號表明樣品品質增多導致石英諧振器效率的升高。通常QCM運用的石英晶振基頻在6MHz左右，由(1)式可知，微弱的品質變遷即能導致效率有較大變遷。因而QCM步驟是一種極為銳敏的檢測目的。
眼前，石英晶振膜厚監測儀曾經寬泛用來真空熱揮發地膜制備內中中的膜厚監測。傳統的石英結晶體膜厚掌握儀，晶振探頭置于真空腔體中，其效率信號經過數據線傳于膜厚掌握儀或電腦長機。然而，在某些一定的輕工業生產場合或科研場合，因為真空腔體與膜厚掌握儀間隔太遠等起因，為難用導線將探頭與膜厚掌握儀聯接起來。因而，白文設計一種無線膜厚監測零碎。晶振探頭的效率信號經過射佳音頻傳輸到膜厚掌握儀或長機。1.零碎組成
膜厚監測儀的中心是石英晶振效率計。本零碎采納多周期同步法繼續效率測量。多周期同步法測頻技能的理論閘門工夫是被測信號的整周期倍,而不是生動的值,即閘門工夫與被測信號同步,因而肅清了對被測信號計數時產生的出±1個字誤差,測量精度大大普及,而且達成了在整個測量頻段的等精度側量。
圖1零碎框圖
零碎框圖如圖1所示。零碎重要由數據搜羅發送全體（末座機）和數據吸收全體(上位機)組成。上位機中，皮爾斯振蕩通路驅動石英晶振產生脈沖方波。此脈沖與溫補晶振(TCXO)產生的規范脈沖同聲輸出到CPLD繼續計數。單片機讀取CPLD中的計數值，劃算出待測信號的效率值，再將效率值送入無線發射模塊。上位機中的單片機讀取無線吸收模塊收到的該效率值，經過USB總線發送來電腦。2.硬件設計2.1振蕩通路
振蕩通路的選取對石英晶振效率的穩固度至關不足道。常見的石英結晶體振蕩通路有皮爾斯振蕩通路，考畢茲振蕩通路，克拉普振蕩通路[3]。綜合零碎簡單度和效率穩固度思忖，本零碎采納皮爾斯振蕩通路。該通路能在2-20MHz內能穩固作業。
圖2皮爾斯振蕩通路2.2簡單可編程論理器件
本零碎設計的實踐測量精度為0.1ppm。被測信號為6MHz的脈沖，而規范信號為60MHz的脈沖。因而采納簡單可編程論理器件(CPLD)對兩路脈沖同聲計數。零碎采納一片AlteraEPM7064S，設計成兩路16位高速計數器。其最大外部大局時鐘效率達175.4MHz，滿足高速計數的務求。計數閘門由單片機提供。
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