X光機及其智能監(jiān)控系統(tǒng)

2025China.cn 2007年07月10日

　　1 引言

　　X光機在生產(chǎn)生活中的應用日益廣泛，尤其在醫(yī)療設(shè)備和安全檢查中應用越來越多，發(fā)揮越來越大的作用，給人們的生活帶來了極大的福利，同時還能及早發(fā)現(xiàn)安全隱患，防止危險的發(fā)生。本文介紹了一種用于安檢中的X光機的設(shè)計，以及其相應的監(jiān)控系統(tǒng)。

　　2 系統(tǒng)的總體設(shè)計

圖1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖

　　一般的X光機是給X光管上加上高壓和低電流來實現(xiàn)的，本系統(tǒng)也是基于這種原理設(shè)計的，電壓80－160KV，而電流在1.2MA以下。市電經(jīng)過PFC(Power Factor Corrector)后輸出約300V的直流，而后送入千伏（以下簡稱KV）發(fā)生器和毫安（以下簡稱MA）發(fā)生器，在KV發(fā)生器中經(jīng)過斬波和逆變再送入變壓器和倍壓電路產(chǎn)生高壓后加在X光管上，同時MA發(fā)生器給X光管加上低電流,X光管就會產(chǎn)生X光。X光管的電壓和電流經(jīng)過隔離和變換變成相應的電壓以后送入A/D芯片，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后在送入單片機系統(tǒng)，單片機系統(tǒng)通過RS232與上位PC機通信進行遠程控制，而后單片機通過控制D/A芯片來控制KV發(fā)生器和MA發(fā)生器的給定，從而完成遠程監(jiān)視與控制和閉環(huán)。

　　2.1主電路

　　該系統(tǒng)的主電路主要有三個部分組成PFC、KV發(fā)生器、MA發(fā)生器

　　市電經(jīng)過全橋整流和Boost電路是PFC部分，它將電壓穩(wěn)定在380V的直流輸出，Uc3854采集反饋信號，形成閉環(huán)。PFC的輸出分別是KV發(fā)生器的BUCK電路和MA發(fā)生器的BUCK電路的輸入，KV發(fā)生器再經(jīng)過全橋逆變輸出千伏信號，MA發(fā)生器直接輸出MA信號，KV發(fā)生器和MA發(fā)生器的BUCK電路的控制芯片是UC3825，其給定由D/A芯片MAX5822來確定。

　　2.2 監(jiān)控電路

監(jiān)控電路框圖

　　以PIC單片機為核心的監(jiān)控電路如上圖所示，由于PIC系列的單片機A/D精度比較低而且也沒有D/A，為了高精度的監(jiān)控X光設(shè)備，所以我們選用精度達到12位A/D芯片MAX1236和同樣是12位精度的D/A芯片MAX5822作為單片機系統(tǒng)的外圍芯片，來實現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)控。A/D芯片MAX1236主要完成對KV發(fā)生器的電壓及MA發(fā)生器的電流的采集，通過將數(shù)據(jù)傳給單片機。D/A芯片MAX5822是對KV，MA發(fā)生器的給定進行控制，也是通過完成的。單片機與上位的通訊是通過R-S232完成的，這樣就可以通過上位機完成對系統(tǒng)的遠控，及時的獲取系統(tǒng)的工作狀況以及設(shè)定系統(tǒng)的輸出給定。發(fā)光二極管主要是對故障進行指示。

　　總線由Philips公司推出，是近年來在微電子通信控制領(lǐng)域廣泛采用的一種新型總線標準。它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線少，控制方式簡化，器件封裝形式小，通信速率較高等優(yōu)點。在主從通信中，可以有多個總線器件同時接到I2C總線上，通過地址來識別通信對象。在該系統(tǒng)中MAX1236，MAX5822均采用總線，PIC單片機作為主機，用普通I/O口模擬總線的時序。相比并行12位的A/D，D/A芯片可以大大節(jié)省I/O口，同時也可以有較高的通訊速率。

　　3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計

　　系統(tǒng)的軟件主要由兩部分組成：上位PC機的軟件和下位單片機的軟件。

　　PC機軟件在WINDOWS環(huán)境下用VC編程實現(xiàn)的一個人機友好操作界面，實時對系統(tǒng)的電壓、電流以及故障進行監(jiān)控并顯示。

　　下位單片機的軟件主要有故障檢測、顯示以及與上位機的通訊。以下是主程序流程圖和串行通訊中斷流程圖。