基于TDC-GP2的时差式超声流量计的设计
该系统使用AVR单片机ATmega32作为系统控制器。其中En_Start，En_Stop1，En_Stop2分别为TDC-GP2的start，stop1，stop2的使能控制端，连接至ATmega32控制芯片的I／O口。INTN为TDC-GP2的中断信号输出端，RSTN为TDC-GP2复位信号输入端。TDC-GP2的SPI口(图3中SSN，SCK，MOSI，MISO端)与ATmega32的SPI口直接相连，进行数据通信。TDC测量单元中，所有工作模式的选择、数据传输以及最终数据的分析与计算都是由单片机来完成的。TDC-GP2提供的SPI接口的数据位为8 b，方便与单片机通信，由单片机对其进行寄存器的配置、工作状态的设定和数据传输。
TDC-GP2主要由TDC测量模块，16位算术逻辑模块(ALU)，温度测量模块以及4线SPI串行数据接口组成。通过4线SPI与控制器相连，具有最高1 MHz的连续数据输出。通过配置内部寄存器，设置TDC-GP2的测量范围、信号触发方式等，使得用户能够对该芯片进行灵活应用。
时间测量单元使用的是TDC-GP2的测量范围2，其时间计算图如图4所示。此时，只有一个stop通道对应start通道；典型的分辨率为50 ps RMS；间隔脉冲对的分辨率为2Tref；有3次采样能力；测量范围为2Tref～4 ms；可选上升／下降沿触发；每个单独stop信号都有一个精度为10 ns的可调窗口，可提供准确的stop使能。TDC的核心测量单元并不时刻都在工作，仅测量从start和stop到相邻的基准时钟上升沿之间的间隔时间，如图4所示。测量时间为：
time=Tref×[Coasecount+(Finecount2-Finecount1)]／(cal2-cal1)本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/193981.htm
在本系统中，start信号由I／O口产生，用来触发TDC启动测量。当激励端使得一换能器发出超声信号后，另一超声波换能器在接收到声信号后，将其转换成电信号，此时的电信号幅值很小，仅为毫伏级，而且会带有较多的干扰和噪声，模拟电路部分需要经过隔直选频和放大(信号幅值为3 V左右)，得到幅值较大、波形规整的近似变幅正弦波，该波的幅值由零递增，在达到最大值后再缓慢衰减。最后进行过零检测，确定stop信号到来时刻。
2．2 系统的软件设计
系统上电后，首先进行系统初始化并从存储芯片读取必要的参数，然后程序就会进入测量功能的大循环。人们关注的是累积流量的数值，实际应用中．一般认为在短时间内的瞬时流量是不变的，因此只需每隔一段时间测量一次瞬时流量值，此瞬时流量值与时间的乘积就作为这段时间内的累积流量。为了降低系统功耗，只有在系统到达定时时间或者有按键触发中断时，系统由休眠状态被唤醒，进入工作状态。
系统总流程图如图5所示。
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