C8051F350單片機在全自動(dòng)CCFL觀(guān)片儀亮度

引 言

跨入21世紀以來(lái)，信息的世界變換迅速，說(shuō)不定今天出了某高科技產(chǎn)品明天就會(huì )有更優(yōu)秀的同類(lèi)產(chǎn)品面世。其中電子計算機科學(xué)技術(shù)更新周期大概就是2到3年。隨著(zhù)電子計算機等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，醫療設備的現代化、智能化研究越來(lái)越受到人們的關(guān)注，大量的科學(xué)家及工程技術(shù)人員都積極地投入到這一場(chǎng)醫療設備的革命中，其中，對各種類(lèi)型射線(xiàn)底片觀(guān)片設備的研究也是醫療設備開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。由于傳統的觀(guān)片設備亮度低、均勻性差、容易引起視疲勞等缺點(diǎn)，已經(jīng)不能滿(mǎn)足現代化醫學(xué)診斷的要求。利用CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)開(kāi)發(fā)的觀(guān)片儀具有結構簡(jiǎn)單、燈管表面溫升小、燈管表面亮度高、使用壽命長(cháng)、顯色性好、發(fā)光均勻等優(yōu)點(diǎn)。醫療設備至關(guān)重要。擁有好的醫療設備，有些不能做的手術(shù)就能做了，能做的手術(shù)其成功概率也會(huì )大大提升。

本文我們介紹的是一種以C8051F350單片機作為主控芯片的全自動(dòng)CCFL觀(guān)片儀亮度調節系統。當環(huán)境光強發(fā)生變化后，該系統能夠使觀(guān)片儀的背景照明光強與環(huán)境光強比值保持最佳，觀(guān)測者看到的射線(xiàn)底片內容最為清晰而且不容易產(chǎn)生視覺(jué)疲勞。觀(guān)片儀亮度與環(huán)境光強的比值最初可由觀(guān)測者根據自己的具體情況設定。該系統還可以實(shí)現觀(guān)片儀的自動(dòng)開(kāi)關(guān)，插入射線(xiàn)底片后自動(dòng)點(diǎn)亮觀(guān)片儀，當系統閑置時(shí)，觀(guān)片儀會(huì )自動(dòng)關(guān)閉進(jìn)入省電模式，延長(cháng)了冷陰極(是指無(wú)需把陰極加熱，而是利用電場(chǎng)的作用來(lái)控制界面的勢能變化，使陰極內的電子把勢能轉換為動(dòng)能而向外發(fā)射。)燈管的使用壽命。與傳統的相比有很大的優(yōu)勢。既保證了醫生觀(guān)片的準確，也保證了醫生本身的視覺(jué)疲勞問(wèn)題。畢竟醫療方面的事情不容忽視，醫生的診斷結果關(guān)乎著(zhù)許多人的生活，一點(diǎn)點(diǎn)的錯誤會(huì )帶給1個(gè)甚至幾個(gè)家庭帶來(lái)悲劇。

1 CCFL觀(guān)片儀調光原理

利用CCFL開(kāi)發(fā)的觀(guān)片儀是一種由冷陰極高頻光源通過(guò)液晶背光技術(shù)(LCD)產(chǎn)生大面積的高亮度、均勻性好、噪聲低的環(huán)保節能設備。采用CCFL背光照明技術(shù)，將線(xiàn)光源轉變?yōu)榱炼染鶆虻拿婀庠?。CCFL發(fā)光強度由DC/AC逆變器控制，通過(guò)改變逆變器控制電壓從而改變CCFL的發(fā)光強度。為實(shí)現環(huán)境光強變化后觀(guān)片儀能夠自動(dòng)調節到最佳觀(guān)測亮度，利用光電傳感器動(dòng)態(tài)采集環(huán)境光強，由C8051F350對信號進(jìn)行A/D化，根據一定的算法處理后輸出CCFL控制的電壓，達到自動(dòng)調光的目的。使醫療設備在工作時(shí)給出最適合當時(shí)環(huán)境的光且光的強度穩定。

2 C8051F35簡(jiǎn)介

C8051F350是一款完全集成了單片復合信號系統的微控制器。C8051F350集成了24位8通道ADC和8位2通道DAC。C8051F350結合了高度精密的模擬數據轉換器和一個(gè)高吞吐量8051 CPU，是模擬和計算密集型應用的理想選擇。

C8051F350單片機主要特性：

(1)高速流水線(xiàn)結構的8051兼容的CIP-51內核，最高50MIPS執行速度;

(2)全速非侵入式的系統調試接口(片內，C2接口);

(3)24位1ksps的8通道單端/差分ADC，帶模擬多路器;

(4)2路8位電流型DAC;

(5)高精度可編程的24.5MHz內部震蕩器;

(6)8KB字節可在系統編程的FLASH存儲器;

(7)768(512+256)字節的片內RAM;

(8)硬件實(shí)現的SPI，SMBus/IIC和UART串行接口;

(9)4個(gè)通用的16位定時(shí)器;

(10)具有3個(gè)捕捉/比較模塊的可編程計數器/定時(shí)器陣列;

(11)片內上電復位，看門(mén)狗定時(shí)器，2個(gè)電壓比較器，VDD監視器和溫度傳感器;

(12)17個(gè)I/O端口;

(13)-40~85度工業(yè)級溫度范圍;

(14)2.7V~3.6V工作電壓，LQFP32封裝;

3 硬件設計

觀(guān)片儀控制系統主要由自動(dòng)開(kāi)關(guān)、調光控制、通信接口三部分構成，系統框圖如圖1所示。系統以C8051F350為主控芯片，紅外對射管實(shí)現觀(guān)片儀的自動(dòng)開(kāi)關(guān)。單片機通過(guò)實(shí)時(shí)采集環(huán)境光強和背景照明光強，實(shí)現觀(guān)片儀亮度的動(dòng)態(tài)調節。通信部分則采用RS 232接口方式，主要完成系統參數的設置以及固件程序的在系統升級(ISP)。

3.1 紅外對射管

觀(guān)片儀自動(dòng)開(kāi)關(guān)由紅外對射管傳感器實(shí)現。當紅外對射管之間插入射線(xiàn)底片后，紅外接收管則輸出信號，程序檢測到該信號從而打開(kāi)CCFL;當系統閑置時(shí)，觀(guān)片儀則自動(dòng)熄滅。由此可以更好地節約電能，從而達到低消耗的目的。相信與傳統的觀(guān)片儀相比會(huì )有很大的改觀(guān)。

紅外對射管選擇霍尼韋爾公司的SEP8505-002，其工作波長(cháng)為935nm，材料為GaAs(砷化鎵)，發(fā)光功率為7.8mW/cm(流明)，光譜寬度為80 nm，正向壓降為1.5V，輸出電流為20 mA。與其配對的紅外接收管為SDP8405—002，功率為70 mW，工作方式為三極管射極跟隨輸出方式。光電接收管的輸出飽和電流為0.4 mA，CE極的飽和電壓為0.4V，紅外檢測電路。