專(zhuān)利名稱(chēng)：基于可編程邏輯的光子計(jì)數(shù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及處理微弱光電信息的技術(shù)中的光子信息計(jì)數(shù)裝置，具體是基于可編程邏輯的光子計(jì)數(shù)器。
背景技術(shù)：
目前，對(duì)微弱光信號(hào)處理技術(shù)中所采用的光子計(jì)數(shù)器，主要有EG&G的1109型光子計(jì)數(shù)器、美國(guó)普林斯頓的1190型和日本濱松的C5410系列的臺(tái)式計(jì)數(shù)器等；也有基于計(jì)算機(jī)的平臺(tái)上，采用接口技術(shù)(如PCI、ISA總線)，通過(guò)硬件接口卡和計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)光子計(jì)數(shù)。如日本濱松公司的M7824型和M8503型光子計(jì)數(shù)板。
上述計(jì)數(shù)器主要靠硬件電路的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，在針對(duì)一些具體的系統(tǒng)時(shí)，使用上會(huì)受到一定的限制。例如計(jì)數(shù)門(mén)的時(shí)間控制、計(jì)數(shù)位數(shù)的多少和計(jì)數(shù)輸出的總線(8位、16位、24位或者32位)設(shè)置等等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種基于可編程邏輯的光子計(jì)數(shù)器，能用于各種不同系統(tǒng)，達(dá)到計(jì)數(shù)位數(shù)和計(jì)數(shù)門(mén)控時(shí)間可調(diào)、以及能匹配8位、16位、24位或者32位系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線等效果。
如圖1所示，本發(fā)明的基于可編程邏輯的光子計(jì)數(shù)器包括——脈沖放大電路，將從光電倍增管輸出的微安級(jí)脈沖信號(hào)(典型的光子脈沖的脈寬僅為25ns)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并放大輸出；——脈沖甄別電路，從脈沖放大電路得到的放大的脈沖信號(hào)中識(shí)別光子信號(hào)，將噪聲干擾、電脈沖干擾和射線干擾進(jìn)行濾除；將脈沖信號(hào)的峰值電壓轉(zhuǎn)換為達(dá)到與數(shù)字系統(tǒng)的連接要求的+5V；——脈沖整形電路，對(duì)經(jīng)脈沖甄別電路甄別后的脈沖信號(hào)進(jìn)行整形輸出，通過(guò)光子計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)；——光子計(jì)數(shù)電路，固化在高速的可編程邏輯芯片內(nèi)，用于統(tǒng)計(jì)一段時(shí)間內(nèi)光子信號(hào)的數(shù)目，并鎖存輸出；通過(guò)中斷方式，提供中斷信號(hào)與外部CPU進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸出；——計(jì)數(shù)門(mén)控制電路，固化在高速的可編程邏輯芯片內(nèi)，根據(jù)具體的系統(tǒng)需要，控制光子計(jì)數(shù)模塊計(jì)數(shù)時(shí)間的長(zhǎng)短。
本發(fā)明的工作原理如下圖1中，光電倍增管輸出的電脈沖信號(hào)先進(jìn)入脈沖放大電路，脈沖電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖電壓信號(hào)；脈沖電壓信號(hào)再進(jìn)入脈沖甄別電路，該電路通過(guò)電壓的峰值比較，識(shí)別出光子信號(hào)所產(chǎn)生的電脈沖信號(hào)，濾除噪聲、電源和射線等干擾信號(hào)；同時(shí)，脈沖甄別電路還將脈沖信號(hào)的峰值電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字系統(tǒng)的+5V輸出；被識(shí)別出的脈沖電壓信號(hào)進(jìn)入脈沖整形電路進(jìn)行波形整形。最后，該信號(hào)進(jìn)入光子計(jì)數(shù)電路進(jìn)行計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)停止計(jì)數(shù)后數(shù)據(jù)將被存放在鎖存電路中緩沖輸出。如果光子計(jì)數(shù)電路啟動(dòng)，那么光子計(jì)數(shù)電路同時(shí)被清零，數(shù)據(jù)重新統(tǒng)計(jì)。
光子計(jì)數(shù)電路的計(jì)數(shù)操作受到計(jì)數(shù)門(mén)控制電路的控制。計(jì)數(shù)門(mén)控制電路將定時(shí)產(chǎn)生“啟動(dòng)計(jì)數(shù)”、“停止計(jì)數(shù)”和“數(shù)據(jù)鎖存”以及“數(shù)據(jù)輸出”等控制信號(hào)，并且這些信號(hào)將直接、迅速控制光子計(jì)數(shù)電路的相關(guān)動(dòng)作。
下面通過(guò)舉例對(duì)本發(fā)明光子計(jì)數(shù)器的各部分作更詳細(xì)的說(shuō)明，但本發(fā)明不僅限于此脈沖放大電路、脈沖甄別電路和脈沖整形電路其電路如圖2所示，圖中，脈沖放大電路主要包括運(yùn)放A1及其負(fù)載RF、運(yùn)放A2構(gòu)成的反相放大電路；運(yùn)放A1為脈沖輸出電流-電壓轉(zhuǎn)換電路，輸出的電壓為Vo＝-IpRF。RF的大小選擇可根據(jù)光電倍增管輸出的電流Ip大小決定。為了獲得比較大的輸出電壓信號(hào)，且電壓的幅度與后面甄別電路電壓相吻合，那么RF的值可用+5V電壓除以最大輸出電流而得到。由于一般光電倍增管的輸出電流大約為幾個(gè)至十幾個(gè)微安，那么RF的數(shù)值即可由此得到大約的范圍為幾百千歐姆至幾兆歐。運(yùn)放A2則實(shí)現(xiàn)了反相放大，增益為-1。得到了正向的脈沖輸出。并且經(jīng)過(guò)了限幅二極管D1后，光子脈沖信號(hào)的反相峰值被限制，成為單向脈沖信號(hào)。
脈沖甄別電路包括A3和A4所構(gòu)成的比較電路，形成雙門(mén)限的脈沖甄別電路，一般情況下，下門(mén)限為+3V，上門(mén)限為+5V。上下門(mén)限值可根據(jù)儀器系統(tǒng)情況調(diào)整。滿(mǎn)足此區(qū)間的脈沖信號(hào)是光子信號(hào)，并且使A3和A4兩個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成的比較器都同時(shí)輸出高電平“1”。并輸入到PLD的PHOTON1和PHOTON2兩端，相與運(yùn)算后得到了高電平輸出。除此之外，A3和A4采用了+5V的工作電壓，實(shí)現(xiàn)了電壓的轉(zhuǎn)換，很好地與數(shù)字系統(tǒng)相銜接。
脈沖整形電路包括一個(gè)固化在高速的可編程邏輯芯片內(nèi)的與門(mén)電路，通過(guò)與門(mén)電路實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸出和波形整形。
計(jì)數(shù)門(mén)控制電路計(jì)數(shù)門(mén)控制電路是計(jì)數(shù)的輔助部分，具體的電路原理設(shè)計(jì)如圖3所示。該計(jì)數(shù)門(mén)控制電路由7477鎖存電路、LPM_CLSHIFT兩位移位寄存器和LPM_COUNTER(設(shè)置為6位寄存器)三個(gè)集成電路及兩個(gè)16分頻電路組成。
7477用于鎖存CPU輸入的設(shè)置的計(jì)數(shù)時(shí)間。該電路總共有6根輸入線其中IN0～I(xiàn)N3為數(shù)據(jù)輸入線；而G1N和G2N則是將輸入數(shù)據(jù)鎖存的控制線，同時(shí)為低電平有效。LPM_CLSHIFT移位寄存器將設(shè)置的計(jì)數(shù)時(shí)間右移兩位，相當(dāng)于設(shè)置時(shí)間被放大4倍。在此計(jì)數(shù)時(shí)間控制下，光子計(jì)數(shù)的數(shù)據(jù)就是4倍設(shè)置時(shí)間的計(jì)數(shù)總和，可用于后期數(shù)據(jù)處理的求平均運(yùn)算。該移位寄存器的移動(dòng)方向、移動(dòng)的位數(shù)分別由direction和distance0~distance1共三根輸入線控制。該設(shè)置可通過(guò)軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行改變。LPM_COUNTER的計(jì)數(shù)時(shí)鐘為1秒的時(shí)鐘信號(hào)。它是經(jīng)過(guò)外部輸入256Hz的低頻時(shí)鐘和兩個(gè)16分頻電路(由4個(gè)D觸發(fā)器構(gòu)成)后得到的時(shí)鐘信號(hào)。該計(jì)數(shù)門(mén)控制電路設(shè)置為遞減方式計(jì)數(shù)，以及自動(dòng)重新裝入計(jì)數(shù)值。進(jìn)位的位為輸出端(storeout)，該信號(hào)反饋到同步載入的輸入信號(hào)端，實(shí)現(xiàn)設(shè)置計(jì)數(shù)時(shí)間重新裝入進(jìn)行計(jì)數(shù)。該電路共有兩個(gè)輸出端除了計(jì)數(shù)門(mén)控制信號(hào)輸出storeout，另一個(gè)為基準(zhǔn)的1秒時(shí)鐘信號(hào)輸出，可用于外部系統(tǒng)同步控制用。
光子計(jì)數(shù)電路光子計(jì)數(shù)電路是光子計(jì)數(shù)器電路的核心部分，它實(shí)現(xiàn)的功能除了對(duì)光子信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)外，還包括控制光子計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)的鎖存和輸出。具體電路原理見(jiàn)圖4。光子計(jì)數(shù)電路由三個(gè)芯片組成三片74373、一片24位的計(jì)數(shù)器LPM_COUNTER和一個(gè)4位的計(jì)數(shù)電路組成。
4位的計(jì)數(shù)電路的輸入只有一個(gè)輸入端——“256Hz”。用于將256Hz的輸入時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行16分頻得到16Hz信號(hào)，與輸入的Store_signal信號(hào)進(jìn)行或非運(yùn)算后的輸出信號(hào)來(lái)控制光子計(jì)數(shù)電路的異步清零端。Store_signal信號(hào)用于控制光子計(jì)數(shù)電路的計(jì)數(shù)使能和數(shù)據(jù)鎖存的輸入端(cnt_en)，由計(jì)數(shù)門(mén)控制電路輸出的storeout信號(hào)直接提供得到。光子的輸入端為Photon1和Photon2，它們分別接脈沖甄別電路的輸出端(見(jiàn)圖2)。這兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行相與的運(yùn)算得到數(shù)字脈沖信號(hào)，即利用PLD的與門(mén)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)了波形整形的功能。與門(mén)輸出的脈沖信號(hào)作為時(shí)鐘信號(hào)輸入到電路中進(jìn)行計(jì)數(shù)。三片74373用于作為24位的輸出的緩沖電路，與CPU進(jìn)行連接。緩沖電路的數(shù)據(jù)輸出控制線分別是LOW_EN、HIGH_EN、24BIT_EN和RDN。它們分別控制低8位(PO
)緩沖電路輸出、高8位(PO[8-15])緩沖電路輸出、24位的最高8位(PO[16-24])緩沖電路輸出和讀數(shù)據(jù)控制信號(hào)。這四根輸入控制線與CPU相連實(shí)現(xiàn)24位的數(shù)據(jù)分3次讀取。
輸出線中PO
是連接8Bits硬件系統(tǒng)的PO口。輸出線overload是指示光子計(jì)數(shù)電路的計(jì)數(shù)溢出的標(biāo)志位，或者也可以作為級(jí)聯(lián)的進(jìn)位位。PHOTONCLEAR輸出線是光子計(jì)數(shù)電路清零信號(hào)的輸出，PHOTONSTORE是光子計(jì)數(shù)電路數(shù)據(jù)鎖存信號(hào)，這兩根輸出線都可以用于與CPU通信進(jìn)行中斷申請(qǐng)操作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信。
光子計(jì)數(shù)器的管腳設(shè)置和作用最終設(shè)計(jì)完成的計(jì)數(shù)門(mén)控制電路和光子計(jì)數(shù)電路分別創(chuàng)建newcount1和phoadd1兩個(gè)新的符號(hào)文件，按照?qǐng)D5的方式進(jìn)行連線，完成PLD內(nèi)部固化電路的設(shè)計(jì)。
MA_PO[7..0]是計(jì)數(shù)值輸出端口。GATE[3..0]是計(jì)數(shù)門(mén)時(shí)間設(shè)置輸入端口。MA_Y3N、MA_Y5N、MA_Y6N和MA_Y7N四個(gè)輸入端主要是指與外部系統(tǒng)74138中的Y3N、Y5N、Y6N和Y7N四個(gè)輸出端口相連接。MA_Y3N作為計(jì)數(shù)門(mén)控制電路的地址線(定義地址為3號(hào))，與G2N相連接。而G1N則與CPU的寫(xiě)信號(hào)線(MA_WRN)相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)3號(hào)地址寫(xiě)的操作。
MA_Y5N、MA_Y6N和MAY7N則分別與光子計(jì)數(shù)電路的LOW_EN、HIGH_EN、24BIT_EN三根輸入線相連。作為三個(gè)計(jì)數(shù)緩沖電路的輸出控制線。RDN則與CPU中的讀信號(hào)線相連，配合著上面的三根輸出控制線，實(shí)現(xiàn)對(duì)某個(gè)地址的緩沖電路讀的操作。以上的信號(hào)都采用低電平有效。
GATEOUT為光子計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)輸出的中斷請(qǐng)求輸出，直接與控制系統(tǒng)的INT0連接。256OUT為1秒的時(shí)鐘信號(hào)的輸出，可用于時(shí)間監(jiān)控等作用。
OVERLOAD為光子計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)溢出標(biāo)志位。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明基于可編程邏輯(簡(jiǎn)稱(chēng)PLD)的芯片，采用MAXPLUSII軟件設(shè)計(jì)的方式實(shí)現(xiàn)光子計(jì)數(shù)。該設(shè)計(jì)方法具有以下的幾個(gè)特點(diǎn)(1)、用軟件設(shè)計(jì)電路程序，利用ByteBlaster并口下載線和JTAG接口下載到電路板上；(2)、能通過(guò)軟件的更改，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明對(duì)光子計(jì)數(shù)器的改進(jìn)和配合不同的硬件系統(tǒng)；(3)、可以應(yīng)用軟件MAXPLUSII中的圖形設(shè)計(jì)輸入的方法設(shè)計(jì)光子計(jì)數(shù)電路和計(jì)數(shù)門(mén)控制電路。
2、本發(fā)明的光子計(jì)數(shù)電路和計(jì)數(shù)門(mén)控制電路是采用的可編程邏輯(簡(jiǎn)稱(chēng)PLD)器件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。利用PLD芯片也固化了整形電路在芯片內(nèi)，在一定程度上簡(jiǎn)化了電路，實(shí)現(xiàn)了電路的匹配。
3、本發(fā)明采用的計(jì)數(shù)門(mén)控制電路，可以做到針對(duì)多種不同的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)光子計(jì)數(shù)。特別是對(duì)光子數(shù)極其稀少的情況下，計(jì)數(shù)門(mén)控制電路可以十分簡(jiǎn)便的通過(guò)改變時(shí)鐘信號(hào)和增加計(jì)數(shù)門(mén)控制電路的計(jì)數(shù)位數(shù)移位寄存器移位的位數(shù)來(lái)延長(zhǎng)計(jì)數(shù)時(shí)間，從而提高光子計(jì)數(shù)的精度。
4、光子計(jì)數(shù)電路同樣也可以根據(jù)系統(tǒng)精度的要求和計(jì)數(shù)值的大小，用更改軟件設(shè)置的方法來(lái)提高精度和計(jì)數(shù)值，可以從8位～32位之間變化。而且利用溢出標(biāo)志位可以十分簡(jiǎn)便的做到光子計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)。而且數(shù)據(jù)總線的位數(shù)可以根據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行8位或者16位，甚至是32位來(lái)調(diào)整。數(shù)據(jù)輸出采用了數(shù)據(jù)的緩沖，采用了中斷申請(qǐng)方式與CPU通信，8位并行數(shù)據(jù)輸出的方式易于與低速8位儀器系統(tǒng)進(jìn)行通信和兼容。
5、易于嵌入到智能微型儀器系統(tǒng)。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖；圖2是圖1中脈沖放大電路圖、脈沖甄別電路、脈沖整形電路原理圖；圖3是圖1中固化在芯片內(nèi)的計(jì)數(shù)門(mén)控制電路圖；圖4是圖1中固化在芯片內(nèi)的光子計(jì)數(shù)電路圖；圖5是圖3與圖4結(jié)合的電路原理圖；圖6是從脈沖甄別電路PHOTON1端輸出測(cè)量得到的脈沖信號(hào)圖；
圖7是光子計(jì)數(shù)電路進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存、停止計(jì)數(shù)與數(shù)據(jù)清零、啟動(dòng)計(jì)數(shù)時(shí)序圖；圖8是計(jì)數(shù)門(mén)控制電路對(duì)計(jì)數(shù)時(shí)間從1秒更改為2秒設(shè)置時(shí)仿真波形。
具體實(shí)施例方式
甄別后輸出的脈沖信號(hào)圖6為從脈沖的甄別電路PHOTOM1端輸出的電脈沖信號(hào)圖，該信號(hào)與相同的PHOTON2信號(hào)一起在PLD內(nèi)的與門(mén)運(yùn)算得到整形的、峰值為+5V的脈沖信號(hào)，輸入到光子計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)。
計(jì)數(shù)門(mén)控制電路時(shí)間設(shè)置實(shí)例計(jì)數(shù)門(mén)控制電路的工作流程為假設(shè)外部CPU對(duì)計(jì)數(shù)時(shí)間進(jìn)行設(shè)置或者修改，該修改數(shù)據(jù)首先被7477鎖存，然后經(jīng)過(guò)兩次的移位操作后，輸入到LPM-COUNTER輸入端。根據(jù)外部時(shí)鐘(256Hz)，LPM-COUNTER自動(dòng)計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)溢出后，電路將自動(dòng)載入計(jì)數(shù)時(shí)間，那么計(jì)數(shù)門(mén)的時(shí)間就會(huì)自動(dòng)不斷循環(huán)計(jì)數(shù)。并不斷輸出storeout定時(shí)控制信號(hào)。
從圖7中所示的是當(dāng)初始化時(shí)間為1秒，而后再更改為2秒時(shí)仿真的計(jì)數(shù)門(mén)控制電路輸出波形。在圖7的方框中表示了設(shè)置計(jì)數(shù)門(mén)控制電路時(shí)間的方式當(dāng)G2N和G1N均為低電平的時(shí)候，計(jì)數(shù)門(mén)控制電路的鎖存電路打開(kāi)。當(dāng)兩個(gè)輸入端只要有任何一端恢復(fù)為高電平后，計(jì)數(shù)門(mén)控制電路將鎖存輸入的計(jì)數(shù)時(shí)間。此后，計(jì)數(shù)門(mén)控制電路將重復(fù)不斷載入初始化的計(jì)數(shù)時(shí)間。同理，在計(jì)數(shù)過(guò)程中，更新設(shè)置計(jì)數(shù)時(shí)間的命令出現(xiàn)，見(jiàn)圖7中的第二個(gè)方框。此次設(shè)置的計(jì)數(shù)時(shí)間為二進(jìn)制的0010(即2秒)，那么，在完成最后一次1秒的計(jì)數(shù)控制后，計(jì)數(shù)門(mén)控制電路將載入刷新后的計(jì)數(shù)時(shí)間2秒。隨后的計(jì)數(shù)門(mén)控制時(shí)間為2秒。
目前，本系統(tǒng)的根據(jù)系統(tǒng)具體需要和系統(tǒng)特點(diǎn)(主要是熒光信號(hào)的大小)，這里設(shè)置的最大計(jì)數(shù)門(mén)控制時(shí)間為15秒。當(dāng)然，設(shè)計(jì)者可根據(jù)自己具體要求更改計(jì)數(shù)門(mén)控制電路LPM COUNTER的計(jì)位數(shù)，或者移位寄存器LPM CLSHIFT的位數(shù)，甚至是輸入時(shí)鐘的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所需要的計(jì)數(shù)時(shí)間長(zhǎng)短的要求。
光子計(jì)數(shù)電路停止計(jì)數(shù)、鎖存數(shù)據(jù)以及啟動(dòng)計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)清零仿真時(shí)序8顯示了光子計(jì)數(shù)電路“停止計(jì)數(shù)”、“鎖存數(shù)據(jù)”以及“啟動(dòng)計(jì)數(shù)”、“數(shù)據(jù)零”的仿真時(shí)序圖，也演示了光子計(jì)數(shù)電路的工作時(shí)序。當(dāng)計(jì)數(shù)門(mén)的控制信號(hào)GATEOUT的上升沿出現(xiàn)時(shí)，光子計(jì)數(shù)電路馬上停止計(jì)數(shù)，并且在GATEOUT處于“1”的狀態(tài)時(shí)都保持計(jì)數(shù)的結(jié)果，讓單片機(jī)有足夠的時(shí)間進(jìn)行讀取數(shù)據(jù)。當(dāng)計(jì)數(shù)門(mén)的GATEOUT信號(hào)的下降沿出現(xiàn)時(shí)，光子計(jì)數(shù)電路將馬上清零而且打開(kāi)計(jì)數(shù)門(mén)，光子脈沖輸入并進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)GATEOUT的上升沿再度到來(lái)時(shí)，光子計(jì)數(shù)電路將重復(fù)鎖存數(shù)據(jù)信號(hào)和停止計(jì)數(shù)，如此循環(huán)。這里的GATEOUT信號(hào)就是由計(jì)數(shù)門(mén)控制電路的輸出storeout信號(hào)直接連接得到(見(jiàn)圖5所示)。
該光子計(jì)數(shù)電路可以根據(jù)計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)的多少設(shè)置鎖存電路的位數(shù)。見(jiàn)圖4光子計(jì)數(shù)電路圖所示，該圖是一電路實(shí)例。即利用此光子計(jì)數(shù)電路實(shí)現(xiàn)的、且8位數(shù)據(jù)總線的二氧化硫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該光子計(jì)數(shù)電路采用了3個(gè)鎖存電路，即24位數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)(最大計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)為16777215)。如果系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線為32位，則只需要多提供一條地址線即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的鎖存和讀取。
權(quán)利要求
1.一種基于可編程邏輯的光子計(jì)數(shù)器，其特征在于主要包括——脈沖放大電路，將從光電倍增管輸出的微安級(jí)脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并放大輸出；——脈沖甄別電路，從脈沖放大電路得到的放大的脈沖信號(hào)中識(shí)別光子信號(hào)，將噪聲干擾、電脈沖干擾和射線干擾進(jìn)行濾除；將脈沖信號(hào)的峰值電壓轉(zhuǎn)換為達(dá)到與數(shù)字系統(tǒng)的連接要求的+5V；——脈沖整形電路，對(duì)經(jīng)脈沖甄別電路甄別后的脈沖信號(hào)進(jìn)行整形輸出，通過(guò)光子計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)；——光子計(jì)數(shù)電路，固化在高速的可編程邏輯芯片內(nèi)，用于統(tǒng)計(jì)一段時(shí)間內(nèi)光子信號(hào)的數(shù)目，并鎖存輸出；通過(guò)中斷方式，提供中斷信號(hào)與外部CPU進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸出；——計(jì)數(shù)門(mén)控制電路，固化在高速的可編程邏輯芯片內(nèi)，根據(jù)具體的系統(tǒng)需要，控制光子計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)時(shí)間的長(zhǎng)短。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可編程邏輯的光子計(jì)數(shù)器，其特征在于所述脈沖放大電路主要包括運(yùn)放A1及其負(fù)載RF、運(yùn)放A2構(gòu)成的反相放大電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于可編程邏輯的光子計(jì)數(shù)器，其特征在于所述脈沖甄別電路包括A3和A4所構(gòu)成的比較電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于可編程邏輯的光子計(jì)數(shù)器，其特征在于所述計(jì)數(shù)門(mén)控制電路由7477鎖存電路、LPM_CLSHIFT兩位移位寄存器和LPM_COUNTER三個(gè)集成電路及兩個(gè)16分頻電路組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于可編程邏輯的光子計(jì)數(shù)器，其特征在于所述光子計(jì)數(shù)電路由三片74373、一片24位的計(jì)數(shù)器LPM_COUNTER和一個(gè)4位的計(jì)數(shù)電路組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及微弱光電信息處理技術(shù)中專(zhuān)門(mén)針對(duì)光子信息的基于可編程邏輯的光子計(jì)數(shù)器，主要由脈沖放大電路、脈沖甄別電路、脈沖整形電路、計(jì)數(shù)門(mén)控制電路和光子計(jì)數(shù)電路構(gòu)成。脈沖放大、甄別和整形電路實(shí)現(xiàn)了對(duì)微弱光電流的放大、脈沖信號(hào)的識(shí)別及其波形的整形等功能；并實(shí)現(xiàn)了與基于可編程邏輯(簡(jiǎn)稱(chēng)PLD)硬件電路上的銜接。本發(fā)明的特點(diǎn)是應(yīng)用PLD器件實(shí)現(xiàn)了光子計(jì)數(shù)電路和計(jì)數(shù)門(mén)控制電路的設(shè)計(jì)，光子計(jì)數(shù)電路用于光子計(jì)數(shù)、數(shù)值鎖存和數(shù)值輸出等，計(jì)數(shù)門(mén)控制電路則控制著光子計(jì)數(shù)電路的計(jì)數(shù)時(shí)間，其計(jì)數(shù)時(shí)間可調(diào)、可自動(dòng)載入設(shè)置時(shí)間和重復(fù)計(jì)時(shí)。
文檔編號(hào)G06M1/272GK1932859SQ20051003597
公開(kāi)日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2005年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月21日
發(fā)明者邱健, 楊冠玲, 何振江 申請(qǐng)人:華南師范大學(xué)