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．
: F2 I7 ~& P. P8 h! q
, T; O& c! x' B* A8 u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
2 }) {+ I+ D% Q/ F/ A$ u块：直流高压模块、控制电路和灯丝供电模块．这三
6 N& ^$ U' m: n) ?6 ?个模块之间的关系从图1可以看出．控制电路到直
9 ^0 k' J' a( B  p  c7 L流高压模块和灯丝供电模块之间的双向箭头分别
表示，控制电路不仅给直流高压和灯丝供电模块提
, b  X2 O7 j- g% X6 W供控制信号，也从这两个模块提取信号，从而形成
: o. j: `6 J; Y- D5 q2 i* b一个有反馈的闭环控制系统．信号的提取过程也就
形成了数据采集系统．设计数据采集系统的目的是
' R- n  ?1 o3 |6 l" B5 n# j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
  f+ l  X" o7 b+ O" ]( E部件就是x射线管，所以它的运行状态就需要了解，
/ B, V9 O/ g& w2 e! G* D9 F. K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
0 O! N- j9 }  d/ k9 _: M" a) }0 }1 A1 o外需要关注的是高压发生器中的电子开关，它发热
. f& u4 g7 k9 p, F量很大，所以它的表面温度参数就成为一个重点监
. C+ t3 h8 t; s! ~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
温度．
1．2 X光机工作性能指标及参数
; |! r: p2 H& }+ E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
% _0 {+ D; l- e: e% O) H1 J验，以及参看X光管的产品说明，了解到x射线管
- I1 s: k; n' c* F的灯丝电压正常工作范围在2．5—3．2V之间．
% m0 c0 d& A# t电子开关采用的是场效应管，这种元件在温度
  b0 ~% c: M2 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
# ?! V/ V. a/ [- O知道应在—40℃一+85℃比较好．
2．1 X光机电压参数的采集
X射线管的灯丝电压正常工作范围在2．5—
' h: _. F/ U1 F$ Q% \! T. j3．2V之间，而单片机AD转换的基准电压的范围在
8 ^# m3 P4 s/ b( t! t·0—2．5V．也就是说从x光机采来的电压是不能直接
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
4 O0 c3 n- ^4 O减到2．5V之内．
- M7 E6 r9 @" f1 o6 C' H经过计算可以得到3．2／2．5=1．28，则将x射线
. G0 s8 E4 p* w$ @3 L管接出的电压衰减1．28倍，衰减后的电压就可以进
行AD转换了．为了给定一定变换范围，这里取衰减
! x/ K* c( @, a3 A倍数为1．5． ‘
" ^5 `/ d6 T) ~+ e将衰减得到的电压接入AD转换输入口的第8
个引角，输入接口如图3所示．

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别的单片机也可以实现