X射線檢測(cè)儀控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2．3 高壓控制單元
X射線源的控制實(shí)質(zhì)上是控制X射線管的管電壓和燈絲電流，也就是控制管電壓高壓電源和燈絲電流電源。本系統(tǒng)采用杭州源谷TXR1010系列X射線高壓電源，它需要兩路0～10V電壓分別控制管電壓、燈絲電流，同時(shí)需要對(duì)實(shí)際管電壓、燈絲電流進(jìn)行采樣，檢測(cè)高壓電源是否正常工作。而X射線的穩(wěn)定性對(duì)成像質(zhì)量相當(dāng)重要，所以需要選擇一款高性能DAC做為高壓電源0～10 V模擬量輸入，一款高性能ADC對(duì)高壓電源進(jìn)行模擬量采樣。
AD5422是一款單通道16 bit DAC，通過(guò)軟件可選擇其輸出配置，在電壓模式下其輸出選擇范圍為5 V，10 V，±5 V和±10 V；在電流模式下其輸出選擇范圍為4～20 mA，0～20 mA和0～24 mA。因此選擇這款DAC作為X射線高壓電源管電壓、燈絲電流的控制輸入，原理圖如圖5所示。而AD7793適合高精度測(cè)量應(yīng)用的低功耗、低噪聲、完整模擬前端，內(nèi)置一個(gè)低噪聲24位∑-△型ADC，其中含有3個(gè)差分模擬輸入，還集成了片內(nèi)低噪聲儀表放大器，可直接輸入小信號(hào)。因此選擇這款A(yù)DC對(duì)實(shí)際管電壓、燈絲電流進(jìn)行采樣，原理圖如圖6所示。

3 軟件設(shè)計(jì)
X射線檢測(cè)儀控制系統(tǒng)是在MCU基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)的，其軟件設(shè)計(jì)也就是對(duì)MCU進(jìn)行程序編寫(xiě)。X射線檢測(cè)儀控制系統(tǒng)由4個(gè)單元組成，所以本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)則是對(duì)這4個(gè)單元MCU進(jìn)行程序編寫(xiě)。從各個(gè)單元實(shí)現(xiàn)功能上分析：運(yùn)動(dòng)控制單元和高壓控制單元通過(guò)CAN總線接收計(jì)算機(jī)的控制命令，面板控制單元通過(guò)CAN總線來(lái)發(fā)送搖桿與按鈕狀態(tài)信息給計(jì)算機(jī)，因此程序編寫(xiě)可以分為數(shù)據(jù)接收和數(shù)據(jù)發(fā)送兩種模式。
數(shù)據(jù)接收模式是指MCU不會(huì)主動(dòng)發(fā)出控制指令，只有通過(guò)CAN總線接收到計(jì)算機(jī)控制指令后，才會(huì)進(jìn)行相關(guān)操作，其流程圖如圖7所示。例如對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，運(yùn)動(dòng)控制單元會(huì)一直等待著計(jì)算機(jī)的控制命令(即CAN接收中斷)，如果有控制命令產(chǎn)生，則進(jìn)入CAN中斷，置接收狀態(tài)標(biāo)志位，接著退出中斷，然后判斷相關(guān)指令是否為控制步進(jìn)電機(jī)，如果是，則對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制。

數(shù)據(jù)發(fā)送模式是指當(dāng)狀態(tài)信息有數(shù)據(jù)更新時(shí)，將通過(guò)CAN總線把更新的狀態(tài)發(fā)送給計(jì)算機(jī)，其流程圖如圖8所示。例如當(dāng)有一狀態(tài)按鈕按下，這時(shí)MCU會(huì)檢測(cè)到這個(gè)變化，同時(shí)去請(qǐng)求數(shù)據(jù)的發(fā)送，如果CAN發(fā)送緩沖器釋放，則裝載需要發(fā)送的狀態(tài)數(shù)據(jù)，然后通過(guò)CAN總線發(fā)送到計(jì)算機(jī)。

4 總結(jié)
X射線檢測(cè)儀控制系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)并完成聯(lián)調(diào)，滿足了X射線檢測(cè)儀對(duì)控制系統(tǒng)可靠性和靈活性等高要求。同時(shí)實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)各單元相對(duì)獨(dú)立，各單元之間的連線簡(jiǎn)潔，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，使用可靠，在使用中取得了良好的效果。由于微控制器、數(shù)字隔離器、CAN總線、冗余設(shè)計(jì)、高精度模數(shù)／數(shù)模轉(zhuǎn)換器等器件與技術(shù)的應(yīng)用，使X射線檢測(cè)儀的穩(wěn)定性、抗干擾能力、智能控制水平進(jìn)一步提高。