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基于超声波换能器的数据采集系统设计
资料介绍
超声检测属于无损检测的一种，它是以超声波为信息载体来检测材料内部缺陷的方法。本文以超声波换能器CTS-22作为传感器，利用STC公司生产的89C52型单片机作为微处理器，根据项目的实际要求，提出了基于超声波换能器的高速数据采集系统设计方案。对于高速数据采集系统，采样频率是系统的主要指标之一，通常，超声换能器的探头工作频率为0.5～10MHz。由于受单片机指令周期的限制，数据采集系统的采样频率也受到限制。本系统是在单片机的控制下，完全由硬件实现的高速数据采集系统。单片机只在数据采集的开始和结束时动作，在数据采集的过程中，单片机不执行任何操作，而是由16位的地址发生器在每个时钟周期产生逐次加一的地址信号送给外部存储器，然后A/D将采集转换后的数字量直接存入到存储器相应的地址单元中。这样就使得系统的采集频率完全不受单片机速度的限制，大大提高了系统的采样频率。对于采集到外部数据存储器中的数据，再由单片机控制，通过USB接口送至上位机对数据进行处理。
本研究分别对数据采集系统的软、硬件进行了设计。硬件方面给出了地址发生器、地址选择器的设计电路，扩展了两片外部数据存储器IS61C256，并给出了A/D转换器TLC5510和USB芯片PDIUSBD12的接口电路。软件方面编写了数据采集程序，将高频模拟超声回波信号转换为数字量写入外部RAM中，同时还对USB程序进行了设计，包括：USB固件程序、驱动程序和上位机应用程序。经测试，本系统能够以20MHz的采样速率，正确采集并重现超声探伤的回波波形。
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