0 引言

齿轮流量计具有量程大、准确度高、标定方便等优点，广泛应用于石油、天然气、化工等行业。但由于工作环境的影响，齿轮流量计往往会受到噪声干扰，导致其产生的脉冲信号中含有干扰信号，影响齿轮流量计的精度。因此，亟需解决干扰信号对流量计的影响，减小误差，提高其测量精度。

目前，关于流量计信号处理方案有3种。第1种，基于高级精简指令集处理器(advanced RISC machines，ARM)单片机信号采集。其主要以单片机为核心直接进行流量信号的采集及处理，不进行噪声处理，因此存在测量误差的问题[1-4]。第2种，基于硬件滤波与ARM信号采集。该方法主要通过简单的硬件滤波，设计脉冲宽度滤波电路，再通过ARM芯片对信号进行采集，实现滤波与减小误差的目的，但其对噪声的频率具有一定限制，只能消除特定频率的噪声[5-8]。第3种，基于硬件滤波与ARM软件滤波。该方法首先设计滤波电路对脉冲进行硬件滤波处理，然后通过ARM编写软件滤波算法对信号进行二次滤波，并对流量进行计算，以获得较为准确的流量参数[9-12]。该方法是目前主要的研究方法，但由于其是对一段时间内的信号进行采集再处理，存在着采集到的信号周期不完整的问题，导致周期个数不准确，从而引入误差。

针对传统流量变送器不能有效减小流量计信号误差的问题，提出了一种基于复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device，CPLD)和ARM的齿轮流量计变送器的设计，该方案利用光耦屏蔽外界干扰，防止引入误差。基于CPLD芯片设计软件进行滤波整形，消除信号中存在的噪声，并产生计数脉冲与方向电平。ARM对计数脉冲与方向电平进行计数与处理，经RS485与4～20 mA电流模块将其转换成标准信号，并对外输出，实现流量信号的变送。

1 系统的总体组成

由于齿轮转动时的抖动，流量计所输出的脉冲信号含有跳变误差，属于内部误差；不同工作环境下，外界的噪声干扰也不同，信号在传输过程中往往会受到这些噪声的影响，属于外部误差。因此，本系统从这两个方面考虑，通过减小信号内部和外部的干扰，提高流量计精度。

本文研究由生产同质新能源汽车的双寡头车企构成的有特定需求的消费市场，企业可以通过研发高续航里程的新能源汽车来获取更多的积分，从而出售获取利润。在该博弈模型中，政府首先根据当前的经济发展需求以及科技进步需求，制定针对新能源汽车的CAFC得分效率θ1；企业在已知θ1后进行续航技术研发，决策续航里程研发量si，此时，有续航研发合作与续航研发竞争两种情形；最后，双寡头新能源车企开展产量博弈。企业i的利润函数为：

  

图1 系统整体框图

系统主要包括3个模块：电源模块、滤波整形模块和信号处理模块。系统整体框图如图1所示。

系统采用齿轮流量计的电源对后端电路供电，将流量计的供电电压输入到电源模块并产生 3.3 V 电压，分别给滤波整形模块和信号处理模块供电，达到电源统一与用电安全的目的。

设计了一种基于CPLD+ARM的流量变送器，实现了对齿轮流量计的流量准确测量。分别对水、果汁和机油3种液体在不同温度下进行了实验。在同一温度下，3种黏度的相同体积液体，通过无滤波、光耦隔离和光耦+CPLD滤波算法3种方案，其精度依次提高。由光耦+CPLD滤波算法所求得的输出脉冲数量与总体输出脉冲数量误差在0.1%以内，克服了传统流量变送器引入流量计信号误差与外界噪声干扰影响精度的缺点，可满足工业现场的需要，具有很高的实用价值。

〔设计意图：了解一件事（或活动）的构成要素，把握作文整体构架，再由整体向局部——“经过部分的指导”过渡。〕

2 滤波整形模块

为了减小信号误差、保证信号精度，必须对输入信号进行滤波处理，可以采用硬件滤波和软件滤波两种方法实现信号滤波。硬件滤波一般是通过电容、电阻等电子元件组合起来滤波，具有成本低、易于实现的特点，但是不能精确滤波。与硬件滤波相比，软件滤波不需要硬件电路的支持，从而可以减少元器件的使用，降低成本，更重要的是软件滤波易于修改，所以常采用软件滤波的方法来实现电路中的信号滤波问题[13-18]。

·文化定位策略。文化定位是将文化与品牌特征联系起来，为品牌注入文化内涵，形成文化上的品牌差异。这种文化可以是图书馆自身的文化、校园文化、城市文化特色、地域文化等。2015年俄罗斯政府的阅读推广项目“2015 俄罗斯联邦文学年”的品牌选择了3 位享誉世界的俄罗斯作家头像剪影作为徽标，并采用了俄罗斯国旗红蓝白3 种具有象征意味的颜色，充分体现了俄罗斯独特的文化意蕴。因而，文化定位不仅可以大大提高品牌品位，还可以使品牌形象独具特色，获得读者的心理认同。

基于这两种滤波方式的特点，本文以硬件滤波与软件滤波相结合的方式，采用光耦隔离与CPLD设计滤波算法来实现。

2.1 光耦隔离电路设计

  

图2 EL357光耦隔离电路图

在数字系统中，脉冲在传输中经常发生波形畸变，因此采用光耦隔离外界干扰，获得理想的波形。本设计采用EL357光耦芯片对信号进行硬件滤波处理，可以有效地隔离35 μs脉宽以内的噪声干扰，工作时的上升时间为4 μs，下降时间为3 μs，满足流量变送器的需求。EL357光耦隔离电路图如图2所示。

图2中：1、2为EL357光耦芯片前端引脚，3、4为后端引脚；C1为输入端滤波电容；DN1为输入端保护；R1为输入端电阻；SIGNAL1为输入信号；ACOM为输入端接地；D3V3为3.3 V电压；R2为输出端电阻；DCOM为输出端接地；SIG1为输出信号。

为了防止脉冲信号电压过高烧坏芯片，光耦采用3.3 V供电，将流量计所产生的脉冲信号进行降压，达到芯片的电压承受范围。流量计产生的脉冲信号进入到光耦中，当脉冲信号为高电平时，光耦导通接地，此时经光耦输出的脉冲信号为低电平；当进入的脉冲信号为低电平时，光耦导通接3.3 V，此时产生1个3.3 V的高电平信号。光耦的输入端与输出端通过隔离不共地，可以有效降低外界干扰，产生较高质量的信号波形，有利于对脉冲信号的准确获取，达到减少外界干扰的目的。

  

图3 CLPD滤波整形流程图

2.2 基于CPLD的状态比较法滤波

针对流量计的输出信号存在跳变误差的问题，本文利用CPLD芯片通过设计状态比较算法进行滤波整形处理，CPLD滤波整形流程图如图3所示。

[3] 周家领.基于IEEE754标准的流量计表头设计[J].电子器件,2017,40(1):125-129.

2.2.1 状态比较法

流量计在对外输出信号时，需要对其方向以及脉冲个数进行识别。尽管周期T是变化的，但是在每个脉冲周期内，SIG1与SIG2的相位关系是确定的，这两路脉冲信号上升沿和下降沿的4次变化在相位上平均分布。如果同时考虑两路脉冲信号的上升沿和下降沿的各种情况，则两路信号在一个周期T内共产生了4次变化，且每个跳变沿所对应的脉冲电平都不一样，这样就可以利用这4次跳变沿信号的状态变化来实现流量计输出脉冲的4倍频和方向的判别，提高流量计测量精度。方向的确定是根据SIG1信号与SIG2信号高电平到来的先后进行判断。正反方向脉冲电平变化图如图4所示。

采用文本知识挖掘与调研访谈等方法，同时根据知识点之间尽量相互独立、互不重叠的原则，得到协同成员掌握的SAD项目关键知识点如表1所示。利用文献[28]提出的知识地图方法，以知识点为网络节点，知识点之间的关联关系为网络边，得到K-K子网络如图2所示。集成上述P-P子网络与K-K子网络，进一步得到SAD项目的知识超网络基础模型如图3所示。

  

图4 正反方向脉冲电平变化图

当液体正向流经流量计时，电平信号出现00-10-11-01-00的循环变化顺序；反向流动时，电平信号则出现01-11-10-00-01的循环变化顺序。因此，每次电平发生变化时，CPLD对外输出一个计数脉冲以及表示方向的电平信号(高电平代表正向流动，低电平代表反向流动)。通过比较电平状态，只有当电平信号正常变化时，CPLD才会输出计数脉冲信号，实现信号的滤波整形。

2.2.2 信号的滤波整形

流量计在受到噪声干扰时，信号会产生误差，导致从流量计出来的信号中有跳变发生。这种跳变的产生会给计数带来较大的误差，采用只对信号上升沿或下降沿计数的方法，无法避免这种跳变误差。因此，本文采用电平状态比较的方法进行滤波，从而消除这种误差。图5为正向脉冲干扰时电平状态示意图。以正向流动时的信号为例，图5a为正向流动时SIG2信号在某一时刻受到干扰产生的跳变；图5b为SIG1与SIG2信号在同一时刻发生的跳变。

  

图5 正向脉冲干扰时电平状态示意图

当流量计输出信号未受干扰时，以正向信号为例，如图4a所示，信号的电平变化为00-10-11-01-00，每一次跳变产生一个计数脉冲，分别进行“输出”、“输出”、“输出”、“输出”，则一共产生4个计数脉冲。当流量计输出信号SIG2在某一时刻发生跳变时，如图5a所示，信号在一个周期内的电平变化为00-10-11-10-11-01-00，此时可以看到信号电平的变化与正常信号电平变化的区别，电平状态共发生6次变化，即在第2次电平变化时，SIG2发生了跳变。CLPD通过前一次正确的电平状态来判断此时的电平状态，再比较正常情况的电平变化顺序，出现误差电平时，不输出计数脉冲，直到正常的电平状态到来再开始输出。由于前两次电平变化与正常状态时相同，所以在前两次变化时分别输出一个计数脉冲。第3次到第4次变化不符合正常时电平的变化顺序，直到下一次正确的电平状态到来，即出现“01”的电平状态，将上一次正确的电平状态与下一次正确的电平状态之间的错误状态忽略。在第5次变化时又恢复到正常状态的电平变化，因此，第5次与第6次变化各输出一个计数脉冲，总体执行“输出”、“输出”、“无输出”、“无输出”、“输出”、“输出”的操作，一共产生4个计数脉冲，从而将干扰消除。当流量计输出信号SIG1和SIG2在同一时刻发生跳变时，如图5b所示，信号在一个周期内的电平变化为00-10-01-10-11-01-00。同理，通过对比正常的信号可知，信号SIG1与SIG2在第2次电平变化时同时产生了跳变，因此，执行“输出”、“无输出”、“无输出”、“输出”、“输出”、“输出”的操作，并产生4个计数脉冲，达到消除跳变的目的。

教师和学生以及学生和学生之间经常会出现各种矛盾，在这个时候，班主任就要搭建沟通的桥梁，对沟通艺术进行运用，以此来让双方的矛盾得以排解。比如说数学教师在讲课过程中，语速相对较快，喜欢采用灌输式教学方式，这就使得很多学生的上课学习效果相对较差，导致教师的教学质量相对较低。这时，班主任就需要与数学教师之间进行沟通，在充分尊重数学教师讲课习惯的前提下，代表学生表达相应的意见，在沟通过程中，重点就是教师的教学质量以及学生的发展，以此来让数学教师认识到自身教学过程中的不足，并且接受意见，在日后的教学过程中采用启发式教学，以此来让教学质量得到切实提高。

由以上分析可知：当流量计信号中有跳变发生时，采用状态比较法，通过分析信号输出时的状态，并与正常电平状态进行比较，判断是否输出计数脉冲，从而保证计数精度。

3 信号处理模块

3.1 信号处理模块整体设计

  

图6 信号处理模块示意图

信号处理模块示意图如图6所示，该模块主要以STM32作为核心，STM32在系统中主要有3个作用：信号的捕获、流量计算和流量输出。首先，信号的采集主要由内部的定时器来完成，采用输入捕获的方式，准确采集到每个脉冲的周期时间；然后，进行流量计算，得到一个准确的频率与脉冲个数；最后，通过RS485模块与4～20 mA电流模块，将流量参数转换为标准信号进行变送输出。

由于485通信具有抗干扰能力强、传输距离远等特点，因此瞬时流量采用RS485模块进行输出。通过采用Modbus-RTU协议，将瞬时流量放到保持寄存器中，方便外部接入的Modbus设备读取。

4～20 mA电流作为累积流量的输出方式，具有抗干扰能力强、传输距离远的特点。此模块的作用主要是将脉冲个数转换成4～20 mA电流。以4 mA作为零点，20 mA作为最大值，当每一个脉冲到来的时候，电流值会在此范围变化，由于流量和频率与电流值呈正比关系，通过一定的比例系数，将流量转换为电流信号对外输出。

3.2 基于STM32的信号处理

STM32作为主控部分，完成对信号的捕获和流量的计算，并将流量参数转换为标准信号进行变送输出。

3.2.1 信号捕获

信号的采集主要通过定时器输入捕获功能来完成。STM32输入捕获模式可以用来测量脉冲宽度与脉冲频率。通过检测TIMx_CHx的边沿信号，在边沿信号发生跳变(比如上升沿/下降沿)时，将当前定时器的值(TIMx_CNT)存放到对应通道的捕获/比较寄存器(TIMx_CCRx)里面，完成1次捕获，同时还可以配置捕获时是否触发中断/直接存储器存取等功能。

廖：我是从1997年任所长助理开始参与行政管理工作的.2000年开始任副所长，2005～2009年任所长.长达12年的行政管理工作，对我的性格有所改造：从一丝不苟、循规蹈矩办事开始，在逐渐“领悟”到学术研究与行政管理所遵循的乃是两套不同的“游戏规则”后，便将影视剧《铁齿铜牙纪晓岚》中皇上所言“不聋不瞎，不能当家”铭之座右——抓大放小，不求水之“至清”.因而虽然每日繁杂的事务性工作缠身，但也是另一种难得的人生经历与体验.

3.2.2 瞬时流量计算

计算瞬时流量，需要获得信号的频率。频率与流量的关系为：

 

(1)

其中：K为流量计的系数；f流量计为信号频率；Q为瞬时流量；n为脉冲总数；V为累积流量。

STM32以一个高频时钟信号作为采样基准，根据CPLD产生的计数脉冲，在一个采样周期内对计数脉冲进行上升沿捕获。当捕获到上升沿时，进入STM32的中断控制，以一个16位的累加器开始计数，当下一次中断产生的时候，读取累加器计数的总个数，此时分为两种情况：

(Ⅰ)当累加值没有溢出时，

Tcounter=Tcurrent-Tlast ，

(2)

其中：Tcounter为一个脉冲周期内累加器计数的总数；Tcurrent为累加器当前值；Tlast为累加器上一次中断时的值。

(Ⅱ)当累加值存在溢出时，

 

(3)

通过以上两种情况，再根据以下公式，求得计数脉冲的频率为：

由表1可知：水在3种情况下，通过纵向比较，加光耦滤波方案的误差与方差均小于无滤波的方案。并且光耦+CPLD方案中脉冲数量明显接近理论值，其误差与方差都比较小，证明此方案的滤波效果最好。

其中：Tcounter为一个脉冲周期内累加器计数的总数；Tover为累加器的溢出总数；Tcounter1为上一次中断距离溢出的差值；Tcurrent和Tcounter2为当前累加器的值；Tcounter3为累加器溢出的总数；Tlast为累加器产生上一个中断时的值。

 

(4)

其中:f流量计为产生的计数脉冲的频率；f采样为采样频率；Tcounter为一个脉冲周期内累加器计数的总个数。

齿轮流量计的累积流量可以由进入中断的脉冲个数来确定。当STM32的定时器捕获到上升沿的时候，进入中断。需要判断方向电平，当方向电平为高时，表示流量为正向流动，此时设置计数器加1，然后每次进入中断的时候，计数器的值会不断累加，直到方向电平出现变化；当方向电平为低时，表示流量反向流动，此时计数器减1，直到方向电平出现变化。因此，脉冲的总个数N等于之前所有计数器值的总和，即求出脉冲的总个数N，由于信号是经过4倍频的，所以得到的脉冲个数除以4就是流量计信号的脉冲个数，通过式(1)求得流经流量计的累积流量。

3.2.3 累积流量计算

5)由于该矿石中褐铁矿的大量存在，再加上部分脉石矿物呈微细粒均匀嵌布于有用矿物中，运用重选工艺提纯不可行，使用其它选别方法成本更高，也不具有经济价值。

由式(4)得到计数脉冲的频率，由于信号是经过4倍频的，所以得到的频率除以4就是实际的瞬时流量频率，再通过式(1)得到瞬时流量。

4 实验与分析

以本文设计的流量变送器与AW-LAKE的JVA-60KG-75 BSPP型齿轮流量计作为实验平台，对设计的变送器的性能进行验证。

为了验证系统的测量精度，分别在无滤波处理、光耦隔离和光耦+CPLD滤波算法3种情况下，对5 L 同一温度不同黏度的液体(水、果汁、机油)进行测试。

实验所用流量计的系数K为2 207 L-1，由于经过4倍频，根据式(1)可知正常情况下5 L液体流经流量计会产生44 140个脉冲信号。

水在不同情况下的输出脉冲个数，如表1所示。

在当今世界政坛上，以获得多数选票取得的政治权力具有显性的合法地位。而通过革命获取的政治权力的合法性问题却少有人加以研究。

 

表1 水在不同情况下的输出脉冲个数

  

方案12345678误差/%方差无滤波4437344435443904439444429444074442144359-0.670727.7143光耦4436444397443554437444368443274440544338-0.600711.4286光耦+CPLD44113441074411644121441124411844124441070.07538.2143

自2006年加入阿里巴巴以来，曾鸣一直被业界视作阿里的“军师”——他出色完成了阿里总参谋长的使命，深度参与了阿里历次重大战略的制定和执行。此次，曾鸣携新著《智能商业》，权威披露阿里内部运营秘诀，详解未来商业大趋势。围绕书中提出的重要理念“智能商业”，《中国经济周刊》对曾鸣进行了专访。

果汁在不同情况下的输出脉冲个数，如表2所示。

 

表2 果汁在不同情况下的输出脉冲个数

  

方案12345678误差/%方差无滤波4433744359444334436544421443984436744391-0.6601071.3000光耦4438144367443734432244352443854435644383-0.550449.5536光耦+CPLD44110441194412244125441144412344116441210.06825.6429

由表2可知：果汁在3种情况下，光耦+CPLD的滤波方案的误差与方差最小，滤波效果最好，只加光耦的方案其次，无滤波方案所得的数据误差最大。

机油在不同情况下的输出脉冲个数，如表3所示。

 

表3 机油在不同情况下的输出脉冲个数

  

方案12345678误差/%方差无滤波4435044344443724436744396443174439044405-0.600879.1250光耦4433544374443384435644382443704431344355-0.550533.2679光耦+CPLD44122441344411644114441264411944121441150.05944.1250

由表3可知：机油在3种情况下，所测得的脉冲个数，在光耦+CPLD方案中最接近于理论值，其误差与方差均小于只加光耦与无滤波方案，具有明显的滤波效果。

由以上3种液体实验结果可知：在无滤波方案时，由于外界噪声与信号内部本身的干扰，在测试结果中含有大量误差；采用光耦隔离方案时，虽然隔离了外部干扰，但是信号本身的误差并没有消除；采用光耦+CPLD滤波算法时，实验所得的脉冲数量明显接近于理论值。由表1～表3可知：采用光耦+CPLD滤波算法所测流量与总体流量误差均在0.1%以内，具有较好的滤波效果。并且，对于不同的液体，在相同方案下没有明显差别，表明本文设计适用于不同黏度液体。

5 结论

系统工作时，由齿轮流量计内部的传感器产生两路脉冲信号SIG1和SIG2。这两路信号经过光耦隔离消除外部干扰，进入到CPLD芯片中进行滤波整形，消除信号内部噪声，并将信号转换为方向电平与计数脉冲信号输出。利用STM32 F103C8T6的定时器输入捕获功能，捕获脉冲信号并计算流量，将流量参数转换为4～20 mA电流和RS485信号并对外输出，满足工业现场的需要。

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LM3S811具有4个10位的ADC端口，通过采用分时复用的方式来扩展接入ADC的端口。74HC4052D是具有公共使能控制位的双路四选一模拟开关芯片。每一个四选一模拟开关都包括一个公共端口N和4个可选端口N0～N3。

首先，两路信号SIG1与SIG2进入到CPLD中，通过信号上升沿到来的先后，判断液体流向，然后根据编写的状态比较算法，对信号进行滤波处理，同时对外输出计数脉冲与方向电平，实现信号的滤波整形。

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基层水利的特点主要体现在：一是面广量大，直接服务广大群众，尤其是广大农民、农业生产及农村发展；二是业务综合性强，涉及多领域多方面；三是工程类型多，公益性与经营性并存；四是区域差异性大，问题各不相同。

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选择我院实验组护理专业的实习生120名作为研究对象。按照随机数字法的方式将120名实习生划分为实验组(n=60)与常规组(n=60)。实验组实习生中女性46例,男性14例,入校时的理论平均成绩为(68.5±6.9)分。常规组实习生中女性47例,男性13例,入校时的理论平均成绩为(68.7±5.8)分。两组实习生多项一般资料无明显差异,具备可比性。

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也就是说，价值观程度越高，攻击行为发生的概率将会越低。当青少年道德判断方面出现偏差时，道德标准与道德观念将会出现不同程度的降低，再加上社会不良舆论的误导，使得青少年的个人行为将会出现不同程度的偏差，如损害他人、暴力犯罪以及自杀等情况。

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