X射線檢測儀控制系統(tǒng)的設(shè)計

2．3 高壓控制單元
X射線源的控制實質(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，同時需要對實際管電壓、燈絲電流進行采樣，檢測高壓電源是否正常工作。而X射線的穩(wěn)定性對成像質(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對高壓電源進行模擬量采樣。
AD5422是一款單通道16 bit DAC，通過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適合高精度測量應(yīng)用的低功耗、低噪聲、完整模擬前端，內(nèi)置一個低噪聲24位∑-△型ADC，其中含有3個差分模擬輸入，還集成了片內(nèi)低噪聲儀表放大器，可直接輸入小信號。因此選擇這款A(yù)DC對實際管電壓、燈絲電流進行采樣，原理圖如圖6所示。

3 軟件設(shè)計
X射線檢測儀控制系統(tǒng)是在MCU基礎(chǔ)上進行開發(fā)的，其軟件設(shè)計也就是對MCU進行程序編寫。X射線檢測儀控制系統(tǒng)由4個單元組成，所以本系統(tǒng)軟件設(shè)計則是對這4個單元MCU進行程序編寫。從各個單元實現(xiàn)功能上分析：運動控制單元和高壓控制單元通過CAN總線接收計算機的控制命令，面板控制單元通過CAN總線來發(fā)送搖桿與按鈕狀態(tài)信息給計算機，因此程序編寫可以分為數(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不會主動發(fā)出控制指令，只有通過CAN總線接收到計算機控制指令后，才會進行相關(guān)操作，其流程圖如圖7所示。例如對步進電機進行控制，運動控制單元會一直等待著計算機的控制命令(即CAN接收中斷)，如果有控制命令產(chǎn)生，則進入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電機，如果是，則對步進電機進行控制。

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，將通過CAN總線把更新的狀態(tài)發(fā)送給計算機，其流程圖如圖8所示。例如當(dāng)有一狀態(tài)按鈕按下，這時MCU會檢測到這個變化，同時去請求數(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CAN總線發(fā)送到計算機。

4 總結(jié)
X射線檢測儀控制系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)并完成聯(lián)調(diào)，滿足了X射線檢測儀對控制系統(tǒng)可靠性和靈活性等高要求。同時實現(xiàn)了控制系統(tǒng)各單元相對獨立，各單元之間的連線簡潔，系統(tǒng)操作簡單，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、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射線檢測儀的穩(wěn)定性、抗干擾能力、智能控制水平進一步提高。