CN2315589Y - 用于二维超声射频信号采集的数据采集器 - Google Patents
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Abstract
一种用于二维超声射频信号采集的数据采集器属于计算机技术领域,其特征在于包括由用于数据交换的总线板和与其相连的采集射频信号的A/D采集卡和存储采集信号的海量存储电路所组成的核心部件以及连接所说部件与采集系统中计算机进行双向信息交换的ISA总线板卡。本实用新型具有价格低廉、调试简单、抗干扰性能好等优点。
Description
本实用新型属于计算机技术领域，特别用于心肌的组织定征中超声仪器二维射频信号采集技术，也可广泛用于大容量的高频信号采集。
超声仪器中射频信号的采集是实施心肌的组织定征的重要前提。目前心肌的组织定征多数以一维信号采集为主，这主要是因为二维超声射频信号的获取难度较大。其主要原因是二维超声射频信号的数据量非常大，目前市场上现有的A/D采集卡的容量一般都很小，要象通常A/D采集卡插在计算机的总线槽当中这种思路，由于设计所需要的芯片数量太多，实现起来太困难。现有的二维超声射频信号采集系统基本上是利用十分高档的数据采集器作为前端数据采集器，但由于价格昂贵，难以推广使用。
本实用新型的目的就是要克服现有系统的不足之处，设计出一种用于二维超声射频信号采集的数据采集器，使其具有价格低廉、调试简单、抗干扰性能好等优点。
为了实现二维超声射频信号采集，需要较高的采样率以及海量存储器。本发明提出的一种用于二维超声射频信号采集系统的数据采集器，其特征在于，包括由用于数据交换的总线板和与其相连的采集射频信号的A/D采集卡和存储采集信号的海量存储电路所组成的核心部件以及连接所说核心部件与采集系统中计算机进行双向信息交换的ISA总线板卡。所说的总线板包括地址线、数据线、控制线以及电源线；所说的A/D采集卡包括由A/D转换器、模拟信号输入电路以及外围电路组成的A/D转换电路，由同步计数器并联组成的地址电路和由计数器满溢出停止计数功能、存储写信号实现电路构成的逻辑控制电路以及与所说的ISA总线板间的通讯接口电路；所说的海量存储器由多个静态存储器与其连为一体的存储空间扩展电路和地址分配电路组成；所说的ISA总线板包括I/O口扩展电路、地址选通电路以及与所说的总线板的连接的通讯接口电路；所说的存储器写信号实现电路由实现对时钟信号延时、再与原信号相与的两个与门构成；所说的地址分配电路由反相器、拨码开关和译码器构成。
本实用新型的基本原理如下：
本实用新型是把A/D采集卡，海量存储器电路，总线板连在一起作为数据采集器的核心部件做在采集系统的计算机的外部，再通过一块插入计算机中的ISA总线板与计算机进行双向信息交换。B超等仪器的射频信号由A/D采集卡采集下来，存入海量存储器中，再由PC机通过上述ISA总线板将数据从海量存储器中读入硬盘，再进行离线分析。其结构如图1所示。
所说的总线板的主要作用是提供上面所说的A/D采集卡，海量存储器电路之间的数据交换。
所说的A/D采集卡中的A/D转换器完成模拟信号到数字量的转化，模拟信号输入电路主要是完成输入信号范围的变换。外围电路主要完成A/D转换器的工作方式控制、输出数据锁存以及启动A/D转换器的时钟电路。所说的地址电路是指为海量存储器的读写提供地址信号，它由同步计数器并联实现，A/D采集卡上的时钟电路，一是为A/D转换器、存储器写操作提供时钟；二是为存储器读提供时钟。两组时钟的切换由数字开关来完成。所说的逻辑电路主要包括计数器满溢出停止计数功能、存储器写信号实现电路。当计数器满时，由同步计数器产生溢出标志信号，由此信号通过与来自计算机的控制信号一起控制数字开关的闭合。当数字开关关闭时，没有时钟信号提供给同步计数器，同步计数器停止计数。
本实用新型的存储器写信号实现电路是利用两个与门对时钟信号做延时，再与原信号相与，就产生了写信号。原理如图2所示。接口电路提供数据采集器与ISA总线板之间的通讯联系。
所说的海量存储器电路包括存储空间扩展电路、地址分配电路。所说的ISA总线板提供计算机与数据采集器之间的信息交换。它包括计算机对数据采集器进行的模拟信号放大倍数控制，RAM读/写操作控制，读取数据采集器中的计数满标志，产生对RAM的读时序以及读出RAM中的存储的数据。所有功能都是基于并行接口片子8255来完成的。利用8255扩展I/O口，由于8255具有3个并行数据端口，可以有丰富的资源来完成上述功能。利用Port B输入方式做为8位数据口，PortA输出方式作为控制信号，Port C输入方式以查询方式检测计数满标志。以Port A的一位作为放大倍数控制信号AMP，通过控制数据采集器中的数字开关来实现不同放大倍数模拟信号的输入以实现模拟信号放大倍数控制；一位作为RAM读/写操作控制信号AD/I；一位作为RAM的读时钟信号ISACP；一位作为RAM的读RD信号；一位作为数据采集器上计数器的清零信号MR；一位作为清除时钟信号ITSC。采样时由计算机控制首先清除时钟信号ITSC(置零)，使计数器不计数，然后给出清零信号MR(置零)使计数器置零，最后启动A/D采样(MR、ITSC信号置1，同时给出放大倍数AMP以及A/D采集卡处于RAM写状态AD/I置零)。然后计算机开始处于查询状态，当A/D采集数据满时，计数器满标志置零(其它时刻为1)，同时停止计数。当计算机检测到这一信号时，使AD/I信号置1，这样A/D采集卡处于存储器读状态。然后由计算机给出RAM的读时钟信号ISACP以及RAM的读RD信号，使计数器从零开始重新计数，并从存储器中读取采集的数据，读出的数据经过Port B端口存入计算机的硬盘当中，依据这些数据可进行心肌的组织定征。
本实用新型数据采集器的主要特点：
1、海量存储方式(存储空间可达16Mbytes)。对比市场上的A/D采集卡(一般只有几十Kbytes-几百Kbytes)，它可以存储更多的数据，适用性更强。
2、采集仪器的主体部分做在计算机的外部的结构模式。通常与计算机相连的A/D采集卡一般直接做在计算机的总线插槽当中，但这一结构模式对于该数据采集器来说实现起来十分困难，现在采用的结构模式使得该数据采集器的设计十分方便，调试简单，而且抗干扰性能好(在计算机内部各种高频信号彼此间的干扰比较强，在计算机的外部再加屏蔽后提高了抗干扰性能)。
3、海量存储器采用静态存储器HM628512-7，这是一种大容量的高速静态存贮器，利用它可以用较少的芯片就实现海量存贮器电路，降低芯片数量，同时也降低了成本。
4、在该数据采集器的RAM的写信号的实现，利用了与门的延时特性，用较简单的电路就准确实现了写信号的脉冲宽度控制。
附图简要说明：
图1为本实用新型一种实施例数据采集器的结构示意图。
图2为本实施例写信号实现的原理图。
图3为本实施例A/D采集卡电路图。
图4为本实施例MEM板实现电路图。
图5为本实施例ISA总线卡板电路图。
图6为本实施例ISA总线卡接口示意图。
本实用新型设计的一种二维超声射频信号采集的数据采集器实施例，包括由A/D采集卡电路，海量存储器电路与总线板连在一起的数据采集器，通过一块ISA总线板由计算机控制采集二维超声射频信号。各部分构成及功能结合附图详细描述如下：
A/D采集卡电路如图3所示，该电路中采用的A/D转换芯片AD是HARRIS公司的CA3318,U8(74F573)作为数据锁存器。U7(74HCO4)与晶体C1，电容C2,C3组成时钟电路；为A/D转换器，存贮器写操作提供时钟，另外存贮器读操作的时钟由计算机通过ISA总线给出。模拟信号输入电路采用了MAX466高频数字开关U16(共有4个通道，每个通道有2倍固定增益)，当每个通道的两个输入端短接在一起时就成为了一个2倍增益的缓冲器，利用它做放大器电路。U1,U2,U3,U4,U5,U6(6片74HC163)组成24位计数器作为地址信号，计数器满标志由U6的TC端产生。U9,U10,U11(3片74F573)作为地址信号锁存器。U13为数字开关(74HC257)，利用它的1通道进行两组时钟信号的选择。U15:A,U15:B,U15:C(74HC08)以及U12:B(74HC32)共同组成写信号的实现电路。由于存储器的写操作要求低电平至少55ns的时间，而上述振荡电路脉冲的低电平宽度只有42ns的时间，无法满足上述要求。该电路将42ns的低电平宽度信号转换成56ns的低电平宽度信号，满足存贮器写操作要求。
本实施例的总线板这里利用了工业控制中常用的STD总线机笼(为6槽结构)，但是与它不同的是在这里总线标准为了满足实际的需要进行了重新定义，自定义的总线标准见表1、2所示。
表1
| 1 | +5 | 15 | A11 | 29 | A4 | 43 | |
| 3 | GND | 17 | A10 | 31 | A3 | 45 | |
| 5 | 19 | A9 | 33 | A2 | 47 | ||
| 7 | D3 | 21 | A8 | 35 | A1 | 49 | |
| 9 | D2 | 23 | A7 | 37 | A0 | 51 | |
| 11 | D1 | 25 | A6 | 39 | 53 | GND | |
| 13 | D0 | 27 | A5 | 41 | WR | 55 |
表2
| 2 | +5 | 16 | B23 | 30 | A16 | 44 | |
| 4 | GND | 18 | B22 | 32 | A15 | 46 | |
| 6 | 20 | B21 | 34 | A14 | 48 | ||
| 8 | D7 | 2222 | B20 | 36 | A13 | 50 | |
| 10 | D6 | 24 | B19 | 38 | A12 | 52 | |
| 12 | D5 | 26 | A18 | 40 | 54 | GND | |
| 14 | D4 | 28 | A17 | 42 | ISAR | 56 | -5 |
本实施例海量存储器电路如图4所示，本实施例选用4M位的静态存贮器作为基本存贮器单元，该数据采集器至少需要128兆位的空间，也就是说至少要32片芯片。本实施例把8片RAM做成一块板，8片级联成32兆位，共4块板。为了保证各块板的通用性与兼容性，每块板都设计了地址分配电路，可随意设置为0～4Mbytes,4～8Mbytes,8～12Mbytes,12～16Mbytes四种地址的任意一种，这样系统无需考虑每块板的地址，只是把它们作为一个整体，使得系统结构简单。每块RAM板由8片HM628512-7(512Kbytes)组成，每个芯片加上一个0.01uf的电容作为褪耦电容。另外，地址分配电路由U1(SW-DIP4),U2(74HC138),U3(74HC04)组成。当U1的1-8,3-6闭合时，该板的地址为0~4Mbytes，当U1的1-8,4-5闭合时，该板的地址为4~8Mbytes,当U1的2-7,3-6闭合时，该板的地址为8~12Mbytes，当U1的2-7,4-5闭合时，该板的地址为12~16Mbytes空间。
本实施例ISA总线板包括I/O口扩展电路，地址选通电路，以及与数据采集器的通讯接口，如图5所示。I/O口扩展电路由8255来完成(芯片81)，地址选通电路由U2(74HC688),U3(SW-DIP8)以及8个上拉电阻组成。与数据采集器的通讯接口如图6所示。
本实施例具有如下的技术指标：A/D转换： 单通道，8bits,12MHz采样率。电压输入范围： 最大-1V~1V。存储空间： 16Mbytes。工作方式： 由计算机启动，然后连续采样。通讯连接： 通过ISA卡板与PC连接。
Claims (6)
1、一种用于二维超声射频信号采集系统的数据采集器，其特征在于包括由用于数据交换的总线板和与其相连的采集射频信号的A/D采集卡和存储采集信号的海量存储电路所组成的核心部件以及连接所说核心部件与采集系统中计算机进行双向信息交换的ISA总线板卡。
2、如权利要求1所说的用于二维超声射频信号采集系统的数据采集器，其特征在于，所说的总线板包括地址线、数据线、控制线以及电源线。
3、如权利要求1所说的用于二维超声射频信号采集系统的数据采集器，其特征在于，所说的A/D采集卡包括由A/D转换器、模拟信号输入电路以及外围电路组成的A/D转换电路，由同步计数器并联组成的地址电路和由计数器满溢出停止计数功能、存储写信号实现电路构成的逻辑控制电路以及与所说的ISA总线板间的通讯接口电路。
4、如权利要求1所说的用于二维超声射频信号采集系统的数据采集器，其特征在于，所说的海量存储器由多个静态存储器与其连为一体的存储空间扩展电路和地址分配电路组成。
5、如权利要求1所说的用于二维超声射频信号采集系统的数据采集器，其特征在于，所说的ISA总线板包括I/O口扩展电路、地址选通电路以及与所说的总线板的连接的通讯接口。
6、如权利要求3所说的用于二维超声射频信号采集系统的数据采集器，其特征在于，所说的存储器写信号实现电路由实现对时钟信号延时、再与原信号相与的两个与门构成。
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| CN 98203234 CN2315589Y (zh) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | 用于二维超声射频信号采集的数据采集器 |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN101089869B (zh) * | 2006-06-15 | 2010-04-14 | 晨星半导体股份有限公司 | 利用rfid技术作为计算机安全登录机制的方法及装置 |
| CN1900731B (zh) * | 2006-07-27 | 2011-08-10 | 华为技术有限公司 | 逻辑模块测试系统和测试方法 |
| CN104361375A (zh) * | 2014-11-27 | 2015-02-18 | 成都龙腾中远信息技术有限公司 | 一种射频信号的采集与处理系统 |
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1998
- 1998-04-10 CN CN 98203234 patent/CN2315589Y/zh not_active Expired - Fee Related
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