无线录井绞车倍频、鉴相与计数电路的仿真测试

　　在Xilinx的ISE环境下对倍频、鉴相子模块jch_4f_dir的仿真波形图示于图4。该波形是绞车传感器输出B相波形超前A相波形90°时的仿真结果。此时，倍频输出信号B4fout与A(或B)信号的频率成4倍关系，鉴相(方向鉴别)输出信号Dir=0，这与前面的原理分析完全一致。

图4 B超前A的四倍频与鉴相输出信号波形图

       在ModelSim XEIII环境下对绞车检测顶层整体电路(包括倍频、鉴相和计数)的仿真波形图示于图5，该波形是绞车传感器输出B相波形超前A相波形90°时的仿真结果。此时，倍频输出信号B4OUT与A(或B)信号的频率成4倍关系，是计数器countud的时钟输入信号;鉴相(方向鉴别)输出信号A_B_DIR=0，即计数器的加减控制输入信号dir=0，计数器加法计数;单片机提供的数据读取选择信号SEL=0，选取16位计数器的低8位输出，输出的8位数据正是计数器按照四倍频时钟信号进行加法计数的结果。

图5 B超前A的绞车检测输出(倍频、鉴相和计数)波形图

　　在录井现场，使绞车传感器快速转动产生脉冲，经过电路处理后，传输到主控仪器房的工控机。在设计中考虑现场应用情况，采集到的脉冲计数值是在一个初始值N的基础上变化的(此处常使用30000，即0x7530)，正转/反转变化脉冲数在此基础上做加/减运算。绞车传感器转动一圈产生48个脉冲数，现场试验数据分析表明，检测电路对绞车转动圈数的测量非常准确，误差仅是0.01%。

　　结语

　　采用一片XC2C64A-7VC44I器件(64个宏单元，33个I/O口，工业级–40°C to +85°C)设计并实现了无线录井绞车信号的检测电路，完成了绞车信号的四倍频、鉴相和16位二进制加减计数以及与MCU数据读取接口等综合功能。录井生产实际应用表明，该设计简化了系统结构，降低了系统功耗，从而提高了系统整体性能，在无线录井数据采集与传输系统中，应用效果很好。

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