c8051f单片机在x光机数据采集系统中的应用

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摘要：根据小型x光机的特点，利用C8051F023单片机提出一种廉价的x光机数据采集系统的设计方案，使
x光机达到对数据的准确采集．本文着重阐述了x光机系统构成及对数据采集的实现．

从图l可以看到，小型X光机主要由X射线产
生和图像显示两部分组成．其中，重点研究3个模
块：直流高压模块、控制电路和灯丝供电模块．这三
个模块之间的关系从图1可以看出．控制电路到直
流高压模块和灯丝供电模块之间的双向箭头分别
( ^; A9 g) X( H. y3 ]表示，控制电路不仅给直流高压和灯丝供电模块提
+ a- c. F7 _! m9 d9 T1 w供控制信号，也从这两个模块提取信号，从而形成
6 G0 ~# u) y0 x: G/ \一个有反馈的闭环控制系统．信号的提取过程也就
& B. U2 x) A1 s! E* s$ ^形成了数据采集系统．设计数据采集系统的目的是
9 Q. g6 k8 w! |  b$ u为了让小型X光机系统长时间安全稳定地运行，提
高产品的可靠性和耐用度．在这个系统中最关键的
8 c6 T) E( @- f5 d' V3 b* c  Q+ y部件就是x射线管，所以它的运行状态就需要了解，
) O: @' S: t6 K3 w% I& x包括它的运行温度和灯丝电流，因为灯丝是电阻元
件所以可以监测它两端的电压来实现这一目的．另
) d: \6 ?' i: t5 Q; |+ j外需要关注的是高压发生器中的电子开关，它发热
! H  X5 K# H, \  p5 m: h量很大，所以它的表面温度参数就成为一个重点监
控对象．单片机所用的电路板上的C8051F330内集
成了温度传感器，可以用它直接测量单片机的工作
! ~# a4 F( v' s0 r+ R- w! q6 [温度．
. W4 U4 D* J' ?* i) B1．2 X光机工作性能指标及参数
本设计中所用到的x光机主要有电源、x射线
管、感光板、摄像机、显示屏等几部分组成，见图2．
为了使x光机可以正常工作，结合小型x光机的实
验，以及参看X光管的产品说明，了解到x射线管
: N% f! q) X5 M7 C  @* i的灯丝电压正常工作范围在2．5—3．2V之间．
; y6 A. n3 w$ r4 u) j, @电子开关采用的是场效应管，这种元件在温度
) a8 {6 B* G* `  t达到80℃以上，工作特性就会变得比较差，所以要
控制在这个温度以下．单片机的工作温度根据手册
知道应在—40℃一+85℃比较好．
; z* l; A; z  m2．1 X光机电压参数的采集
  z3 M9 J$ P, {9 F$ n! fX射线管的灯丝电压正常工作范围在2．5—
; D9 X0 \  ?  C. i' o3．2V之间，而单片机AD转换的基准电压的范围在
6 V% z, C) Q/ y; [: t5 P; V·0—2．5V．也就是说从x光机采来的电压是不能直接
9 Q$ Y/ _# G& Z# p用于采集和处理的．所以首先要对于从X光机接出
来的电压接一个衰减电路，使其将接出来的电压衰
$ M. ^! X0 D  G% l3 B, [减到2．5V之内．
: ^/ g$ k, k  I经过计算可以得到3．2／2．5=1．28，则将x射线
管接出的电压衰减1．28倍，衰减后的电压就可以进
: E/ ^7 w+ h7 T3 d$ s行AD转换了．为了给定一定变换范围，这里取衰减
' S" W- s# _$ Y8 b/ T6 g倍数为1．5． ‘
6 J: \6 D1 F% E$ O将衰减得到的电压接入AD转换输入口的第8
, S: z, ~. l5 }" ]' X1 M* r, R个引角，输入接口如图3所示．

, {# W0 {  b2 {- ~4 D+ v+ e! C附件下载：
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别的单片机也可以实现