超声波液位计自动校正液位的探讨  二十八

5 超声波检测系统软件设计

在整个超声液位测量系统中，信号处理和软件设计占有重要的地位。测量系统的软件主要完成超声波的发射控制、功率电源选择、放大增益控制、采样控制、波形数据的读取、回波波形识别、回波时刻计算、距离计算和人机界面、波形及测量值显示、串行通信和模拟输出控制等功能。

5.1 超声液位测量系统软件总体方案

考虑到超声液位测量系统软件实现的功能之间彼此相对独立，本文采用了模块化的设计方法。模块化的设计可以把原本复杂的设计分解成若干个独立模块，从而使设计思路变得简单清晰；同时也有利于单个模块的调试，使其不受其它模块的制约。根据模块化设计要求，软件系统划分为以下几个模块：人机界面模块(实现波形和结果显示、键盘输入)、控制与计算模块(包括发射及增益控制、波形识别和计算)、串行通信模块、模拟输出模块等。

软件系统运行在PC104 工控机的386 硬件平台和DOS6.0 的操作系统中，以BORLAND C++3.1 为开发工具。

5.2 人机界面和系统控制

人机界面主要是提供简洁明了、操作方便的用户界面，用来显示测量波形、测量结果和接收键盘输入。

测量系统的软件基本流程，其中在“识别各个回波” 步骤前的都是软件系统对硬件的控制，该步骤和该步骤之后是软件系统计算步骤。

硬件初始化

等待测量命令

PC104启动发射控制模块

8254定时器发出脉冲控制

信号触发超声发射电路

发射结束

采集系统存储器中开设时

间窗搜索回波数据

识别各个回波

计算出各回波到来时刻

计算出液面距离

该脉冲信号的前沿启动

高速AD采集电路

自动切换发射脉冲电源

和放大增益倍数

声速校正

是否达到5次

统计测量值有效值

Kalman滤波去处噪音

完毕

是

否

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