超声波讯息全速数控搜集线路

　　系统硬件组成超声波信号高速数据采集电路超声波高速采集电路包含两路ADC通道，分别记录探头TR1、探头TR2上所出现的信号。它由两路半闪烁式高速8位模数转换器TLC5540、64kB数据缓存、地址发生器、采样时钟分频器及时序控制器组成。根据所用超声波探头的不同，可以选择40MSPS、20MSPS、10MSPS、5MSPS及2.5MSPS的采样频率。对于不同的测量管径，采样数据存储深度可以选择32kB、16kB、8kB及4kB。

　　MCU1在启动数据采集的同时发射一次超声波脉冲。数据采集启动后，时序控制器将按所选的采样频率产生ADC的读出时序和数据缓存的写入时序，地址发生器产生数据缓存的地址序列，实现两路超声波信号同时采集，这一过程无需MCU1干预。当存储深度达到设定值时自动停止采样，并产生数据采集结束信号。在信号采样过程中，可以通过查询数据采集电路状态寄存器来判断采样过程是否结束。采样结束后，MCU1通过一个外部端口读取数据缓存中的采样值，地址发生器自动产生数据缓存的读出地址序列，使数据读取按采样数据写入的顺序进行。

　　数据采集实时记录了探头TRA、TRB上超声波发射及接收过程中所出现的一切信号。通过对两组超声波采样数据进行分析处理，可以准确的定位回波首波，判断噪声的干扰情况，剔除质量差的信号，避免回波首波出现缺陷或幅值太小对时间差测量可能带来的影响，并在此基础上计算出时差Δt。

　　共享数据区电路共享数据区是处理器MCU1和处理器MCU2进行数据交换的场所，由双口静态存储器IDT7130及相应的辅助电路构成，它既是MCU1外部数据存储器的一部分，也是MCU2外部数据存储器的一部分。共享数据区和双处理器结构的采用大大提高了系统的响应速度，实验表明流量检测结果的刷新率不小于60Hz，高可达到75Hz（检测结果刷新率与信号质量成正比，系统在进行时差计算前按一定的规则识别并剔除存在波形畸变或干扰严重的测量点，以保证时差测量的准确性）。

　　IDT7130是1kB双口SRAM，MCU1、MCU2可以通过两组独立的地址总线和数据总线对其内部的任何一个单元进行操作。共享数据区采用IDT7130的中断功能，当MCU2需要向MCU1传送数据时，首先对IDT7130的0x03FE单元进行写操作引起MCU1中断，MCU1在中断后进行中断清除操作，这样MCU1就可以从IDT7130中读取MCU2写入的数据。

　　MCU1向MCU2传送数据也采用类似的方式。整个操作均是对外部扩展数据存储器进行读写，操作简单快捷，数据传送量大。人机交互电路人机交互电路包括小键盘和LCD显示两部分。键盘用于运行参数的设定及功能菜单的选择，LCD显示采用MCG12864液晶模块，用于显示中文菜单、超声波接收区波形、流速、流量、累积流量、信号强度、逆流指示及日期、时间等。

　　通过功能菜单，用户只需输入管道的尺寸，选择管道材料及被测流体种类，系统即可准确的测量各项参数。特殊的“探头安装向导”功能可以引导用户将探头安装在信号质量好的位置，此时LCD将为用户显示理论的安装距离、超声波接收区波形、超声波接收区起始位置及信号强度，一旦信号稳定即可进入流量测量，极大简化了测量操作。对于信号幅度需要更改的场合，通过调整“探头安装向导”菜单中“信号增益控制”可获得理想的信号幅值。

　　系统设置了128kB的FLASH数据存储器，根据不同的测量需求，可以按不小于1s的时间间隔储存12000组测量数据。通过“数据上传”功能选项，可随时将数据上传到具有RS－232串口的计算机，或者通过“数据打印”选项，将测量数据进行打印存档。