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超声波发生器应用数字化控制技术一般有叁种形式。

（1）釆用单片机控制

单片机是一种在一块芯片上集成了 CPU、RAM/ROM、定时器/计数器和I/O接口等单元的微控制芯片，具有速度快、功能强、效率高、体积小、性能可靠、抗干扰能力强等优点，在各种控制系统中应用广泛。单片机的CPU经历了由4、8、16、32直至64位的发展过程。主要以美国INTEL公司生产的MCS-51 （8位）和MCS-96（16位）两大系列为代表。在超声波发生器中，单片机主要用作数据采集、运算处理、电压、电流调节、PWM信号的生成、系统状态监控和故障自我诊断等。一般作为整个电路的主控芯片运行，完成多种综合功能。配合D/A转换器和MOSFET功率模块实现脉宽调制。另外，单片机还具有对过流、过热、欠压等情况的中断保护以及监控功能。

单片机控制克服了模拟电路的缺陷，通过数字化的控制方法，得到高精度和高稳定度的控制特性，并可实现灵活多样的控制功能。但是，单片机的工作频率与控制精度是一对矛盾，而且处理速度也很难满足高频电路的要求，这就使人们转而寻求功能更强的芯片，于是数字信号处理器（顿厂笔）应运而生。

（2）采用数字信号处理器（顿厂笔）控制

数字信号处理器（DSP）是近年来迅速崛起的新一代可编程处理器。其内部集成了波特率发生器和FIFO缓冲器，提供高速同步串口和标准异步串口，有的芯片内还集成了采样/ 保持和A/D转换电路，并提供PWM信号输出。与单片机相比，DSP具有更快的CPU，更 高的集成度和更大容量的存储器。

DSP属于精简指令系统计算机（RiSC），大多数指令都能在一个周期内完成并可通过并行处理技术，在一个指令周期内完成多条指令。同时，DSP采用改进的哈佛结构，具有独立的程序和数据空间，允许同时存储程序和数据。内置高速的硬件乘法器，增加了多级流水线，使其具有高速的数据运算能力。而单片机为复杂指令系统计算机（CiSC），多数指令要 2?3个指令周期才能完成。单片机采用诺依曼结构，程序和数据在同一空间存储，同一时 刻只能单独访问指令或数据。单片机的ALU只能做加法，而乘法则需要由软件来实现，因而需要占用较多的指令周期，速度比较慢。与16位单片机相比，DSP执行单指令的时间快 8?10倍，一次乘法运算时间快16-30倍。

在超声波发生器中，顿厂笔可以完成除功率变换以外的所有功能，如主电路控制、系统实时监控及保护、系统通信等。虽然顿厂笔有着许多优点，但是它也存在一些局限性，如釆样频率的选择、笔奥惭信号频率及其精度、釆样延时、运算时间及精度等，这些因素会或多或少地影响电路的控制性能。

（3）采用贵笔骋础控制

现场可编程门阵列（FPGA）属于可重构器件，其内部逻辑功能可以根据需要任意设定，具有集成度高、处理速度快、效率高等优点。其结构主要分为三部分：可编程逻辑块、可编程I/O模块、可编程内部连线。由于FPGA的集成度非常大，一片FPGA少则几千个等效门，多则几万或几十万个等效门，所以一片FPGA就可以实现非常复杂的逻辑功能， 替代多块集成电路和分立元件组成的电路。它借助于硬件描述语言（VHDL）来对系统进行设计，釆用三个层次（行为描述、PJL描述、门级描述）的硬件描述和自上至下（从系统功 能描述开始）的设计风格，能对三个层次的描述进行混合仿真，从而可以方便地进行数字电 路设计，在可靠性、体积、成本上具有相当优势。比较而言，DSP适合取样速率低和软件复杂程度高的场合使用；而当系统取样速率高（MHz级），数据率高（20MB/s以上）、条 件操作少、任务比较固定时，FPGA更有优势。

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