X射線(xiàn)檢測儀控制系統的設計

2．3 高壓控制單元
X射線(xiàn)源的控制實(shí)質(zhì)上是控制X射線(xiàn)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。本系統采用杭州源谷TXR1010系列X射線(xiàn)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)需要對實(shí)際管電壓、燈絲電流進(jìn)行采樣，檢測高壓電源是否正常工作。而X射線(xiàn)的穩定性對成像質(zhì)量相當重要，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(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(xiàn)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適合高精度測量應用的低功耗、低噪聲、完整模擬前端，內置一個(gè)低噪聲24位∑-△型ADC，其中含有3個(gè)差分模擬輸入，還集成了片內低噪聲儀表放大器，可直接輸入小信號。因此選擇這款ADC對實(shí)際管電壓、燈絲電流進(jìn)行采樣，原理圖如圖6所示。

3 軟件設計
X射線(xiàn)檢測儀控制系統是在MCU基礎上進(jìn)行開(kāi)發(fā)的，其軟件設計也就是對MCU進(jìn)行程序編寫(xiě)。X射線(xiàn)檢測儀控制系統由4個(gè)單元組成，所以本系統軟件設計則是對這4個(gè)單元MCU進(jìn)行程序編寫(xiě)。從各個(gè)單元實(shí)現功能上分析：運動(dòng)控制單元和高壓控制單元通過(guò)CAN總線(xiàn)接收計算機的控制命令，面板控制單元通過(guò)CAN總線(xiàn)來(lái)發(fā)送搖桿與按鈕狀態(tài)信息給計算機，因此程序編寫(xiě)可以分為數據接收和數據發(fā)送兩種模式。
數據接收模式是指MCU不會(huì )主動(dòng)發(fā)出控制指令，只有通過(guò)CAN總線(xiàn)接收到計算機控制指令后，才會(huì )進(jìn)行相關(guān)操作，其流程圖如圖7所示。例如對步進(jìn)電機進(jìn)行控制，運動(dòng)控制單元會(huì )一直等待著(zhù)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(jìn)入CAN中斷，置接收狀態(tài)標志位，接著(zhù)退出中斷，然后判斷相關(guān)指令是否為控制步進(jìn)電機，如果是，則對步進(jìn)電機進(jìn)行控制。

數據發(fā)送模式是指當狀態(tài)信息有數據更新時(shí)，將通過(guò)CAN總線(xiàn)把更新的狀態(tài)發(fā)送給計算機，其流程圖如圖8所示。例如當有一狀態(tài)按鈕按下，這時(shí)MCU會(huì )檢測到這個(gè)變化，同時(shí)去請求數據的發(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)數據，然后通過(guò)CAN總線(xiàn)發(fā)送到計算機。

4 總結
X射線(xiàn)檢測儀控制系統已經(jīng)實(shí)現并完成聯(lián)調，滿(mǎn)足了X射線(xiàn)檢測儀對控制系統可靠性和靈活性等高要求。同時(shí)實(shí)現了控制系統各單元相對獨立，各單元之間的連線(xiàn)簡(jiǎn)潔，系統操作簡(jiǎn)單，使用可靠，在使用中取得了良好的效果。由于微控制器、數字隔離器、CAN總線(xiàn)、冗余設計、高精度模數／數模轉換器等器件與技術(shù)的應用，使X射線(xiàn)檢測儀的穩定性、抗干擾能力、智能控制水平進(jìn)一步提高。