基于AVR單片機的核磁共振儀床體運動控制與檢測系統(tǒng)的研究與設計

3．1．2 伺服電機的控制

直流伺服電機是由單片機發(fā)出的PWM驅(qū)動信號經(jīng)過放大后驅(qū)動電機動作。通過接在電機上的編碼器的反饋信號和前后極限位置傳感器判斷床體當前的縱向位置，實現(xiàn)了直流伺服電機的閉環(huán)控制?？刂齐姍C驅(qū)動信號，就可以實現(xiàn)電機的起/停、正/反轉(zhuǎn)和加/減速功能，從而實現(xiàn)床體的簡單運動、復雜運動和指定運動狀態(tài)。伺服電機的驅(qū)動是由主控制板發(fā)出控制信號，由驅(qū)動電路驅(qū)動直流伺服電機動作，配以脈沖發(fā)生器（編碼器）測量電機的轉(zhuǎn)角，經(jīng)濾波后反饋給單片機，從而構(gòu)成了電機的閉環(huán)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了對直流伺服電機的精確控制。

3．2 AVR單片機固化程序

AVR單片機固化程序采用ICC語言編寫，并使用模塊化的設計方法，分為主程序、鍵盤掃描模塊、顯示模塊、運動控制模塊、橫向運動測試模塊、縱向運動測試模塊和壽命測試模塊。模塊化設計使軟件更加靈活，便于調(diào)用和移植，并且在錯誤發(fā)生的時候，可以很快的找到錯誤，極大的提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

3．2．1 主程序

主程序要完成系統(tǒng)的初始化，中斷設置，全局變量設置和看門狗設置等。在初始化結(jié)束后，系統(tǒng)進入主查詢循環(huán)過程，判斷當前進行的操作，并進入相應的功能模塊。系統(tǒng)程序中采用了狀態(tài)位的方式，實現(xiàn)主程序和各個功能模塊，以及各個功能模塊之間的運動狀態(tài)的通信，保證了在各個功能模塊之間切換時，系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定性。系統(tǒng)主程序的流程圖如圖3所示。

圖3 主程序流程圖

圖4 鍵盤掃描模塊程序流程圖

3．2．2 鍵盤掃描模塊

由于對系統(tǒng)響應速度要求不高，所以鍵盤掃描采用了查詢的方式。鍵盤掃描模塊程序流程圖如圖4所示，縱向運動的優(yōu)先級大于橫向運動的優(yōu)先級，當縱向按鍵和橫向按鍵同時按下時，床體將會縱向運動，橫向運動按鍵被屏蔽。

3．2．3 壽命測試模塊

壽命測試部分是本系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)最復雜，涉及變量最多的一個功能模塊，并且同時存在系統(tǒng)狀態(tài)位和壽命測試狀態(tài)位變量，所以各個功能模塊之間的狀態(tài)通信也比其他功能模塊復雜。在這個模塊中，主要實現(xiàn)了床體自動進行復雜運動的功能，并且能夠?qū)Ω鞣N預先設定的循環(huán)運動計數(shù)，從而實現(xiàn)對床體的壽命測試。

圖5 壽命測試模塊

3．3 CPLD固化程序

CPLD固化程序采用VHDL語言編寫。主要功能為：

①驅(qū)動“縱向位置”數(shù)碼管顯示當前縱向位置或壽命測試計數(shù)；

②對極限位置傳感器的差分信號解碼后，輸出給MCU；

③接收橫向位置信號，并驅(qū)動“橫向位置”數(shù)碼管，顯示橫向位置；

④驅(qū)動極限位置指示LED；

4結(jié)論

通過在核磁共振儀的床體上進行的實際應用，證明本系統(tǒng)能夠完全實現(xiàn)對床體的控制功能，并且滿足對床體各種測試的要求，具有較高的穩(wěn)定可靠性。本系統(tǒng)能夠獨立對核磁共振儀的床體進行檢測，大大降低了生產(chǎn)成本，縮短了生沒產(chǎn)周期，具有較高的應用價值。