2.3 運算、補償模塊

　　運算、補償模塊分為計算和補償兩個部分。其作用是根據計數器的計數結果和補償電路對溫度修正后的結果計算液體的密度。本設計中發射和接收探頭之間的距離為2cm；聲波在兩探頭之間傳遞的時間可由計數器的計數結果（cntvalue）得到，因為單位計數的時間是計數頻率的倒數，所以有：

　　(2-1)

　　運算器結構如圖3所示。輸入c1和c2是計數值，經過并行乘法器運算后的結果送入并行除法器；因為壓縮系數K是常數，但每一種液體的K都不相同，因此整個密度計需要有對液體進行選擇的功能，圖中的sel模塊是實現這一功能的部分，輸入信號用來選擇待測液體，本設計中的密度計能夠測量300種液體，因此選擇信號為9位編碼的二進制數，選擇模塊的實質是一個存儲了各種液體壓縮系數的存儲器，根據選擇信號尋找待測液體密度的系數，其結果也送入除法器。

圖3 運算、補償模塊結構

　　圖中的tem為溫度補償模塊。溫度對聲速的影響很大，在液體中，溫度每變化1℃將引起聲速約為2%的變化，而在實際環境中，一般會有40℃以上的溫度變化范圍，由此造成的聲速8%以上的變化就可能給實際測量引入8%以上的誤差。在利用超聲波聲速對液體密度進行測量時，為了提高精度，勢必就要對溫度進行補償[2]。

　　2.4 控制和運算電路

　　控制和運算電路的整體結構如圖4所示。其中pulse為方脈沖產生模塊；count為高速計數器；operate為運算和補償模塊；ADC為A/D轉換控制模塊。整個系統的工作過程為：pulse模塊的使能端為高電平時，模塊開始工作，產生方脈沖；因為計數器的使能端與pulse的使能端共用，所以計數器在產生方脈沖的同時開始計數；pulse 的輸出pulse_out 經過處理后送入后續的模擬電路；計數器（count）在接收到rdreq端的高電平時停止計數，該信號來自于接收電路，此時計數結果送入運算補償模塊（operate）進行后續運算，同時，計數器的clr端清零，等待下一次計數；adc模塊控制A/D轉換器將溫度補償電路的信號轉換成數字量并且送入到運算補償模塊的補償部分進行查表運算。運算模塊負責最后的運算輸出。

圖4 控制、運算整體結構圖