基于單片機(jī)控制的CT掃描床系統(tǒng)仿真研究

宿曼

摘 要方法：利用單片機(jī)控制電機(jī)及編碼系統(tǒng)，完成掃描床的移動(dòng)及計(jì)數(shù)；結(jié)論：可以輔助教學(xué)過(guò)程，完成復(fù)雜的CT掃描床移動(dòng)過(guò)程的簡(jiǎn)單化。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；控制；編碼系統(tǒng)

CT是Computed Tomography 的簡(jiǎn)稱，即電子計(jì)算機(jī)斷層掃描，在臨床診斷中具有重要的作用。CT技術(shù)廣泛應(yīng)用的今天，對(duì)于醫(yī)學(xué)及相關(guān)工程專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，了解和掌握CT技術(shù)的原理是很有必要的。但實(shí)際應(yīng)用中的CT裝置都十分龐大復(fù)雜，且價(jià)格昂貴，如果能開(kāi)發(fā)出一套用于教學(xué)的CT實(shí)驗(yàn)儀，將大大有助于學(xué)生了解和掌握CT技術(shù)原理。

CT結(jié)構(gòu)中，掃描檢查床的功能非常重要，因?yàn)槠洳粌H是把病人送進(jìn)掃描機(jī)架孔內(nèi)，還必須把被檢部位正確地定位在X線束掃描平面的位置上。CT掃描床水平移動(dòng)系統(tǒng)的研究正是為了清晰地體現(xiàn)CT技術(shù)的原理而研制的功能完整的小型CT掃描床結(jié)構(gòu)，不僅可用于CT掃描床原理的教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究，還可用于單片機(jī)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究。

1 整體開(kāi)發(fā)思路

以單片機(jī)控制系統(tǒng)為核心，通過(guò)輸入掃描床移動(dòng)距離，單片機(jī)控制掃描床的移動(dòng)并對(duì)掃描床移動(dòng)距離進(jìn)行計(jì)數(shù)測(cè)量。單片機(jī)發(fā)出指令，控制步進(jìn)電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)工作，步進(jìn)電機(jī)工作帶動(dòng)掃描床移動(dòng)，與掃描床一體的掃描床碼尺移動(dòng)，碼尺移動(dòng)的移動(dòng)使得編碼系統(tǒng)開(kāi)始工作，對(duì)碼尺的移動(dòng)距離進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)碼尺移動(dòng)距離超過(guò)設(shè)計(jì)范圍時(shí)，聲光報(bào)警裝置開(kāi)始報(bào)警工作。

2 硬件電路

2.1 編碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在硬件電路設(shè)計(jì)中，編碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心部分。首先利用開(kāi)關(guān)按鍵代替編碼系統(tǒng)，用開(kāi)關(guān)的“通”“斷”產(chǎn)生高低電平，實(shí)現(xiàn)編碼系統(tǒng)產(chǎn)生計(jì)數(shù)脈沖的作用。

如圖2所示，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，光耦中二極管未被短接，二極管導(dǎo)通發(fā)光，光耦為通路，此時(shí)光敏三極管集電極端為低電平，通過(guò)非門后，送往單片機(jī)P32引腳一個(gè)高電平。當(dāng)開(kāi)光按下時(shí)，光耦中二極管被短接，二極管斷開(kāi)不發(fā)光，光耦為斷路，此時(shí)光敏三極管集電極端為高電平，通過(guò)非門后，送往單片機(jī)P32引腳一個(gè)低電平。由此可見(jiàn)，當(dāng)開(kāi)關(guān)按下一次，即可以給單片機(jī)P32引腳送去一個(gè)脈沖，以便于單片機(jī)識(shí)別。

當(dāng)P32引腳收到脈沖后，可對(duì)該脈沖進(jìn)行技術(shù)，通過(guò)對(duì)單片機(jī)編程，P32引腳收到的脈沖個(gè)數(shù)，可以在數(shù)碼管中進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示計(jì)數(shù)。

2.2 步進(jìn)電機(jī)控制電路

在掃描床實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，是利用電機(jī)帶動(dòng)碼尺運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)光耦的通斷的，因此，在本設(shè)計(jì)中，開(kāi)關(guān)部分可以在后續(xù)電路中用步進(jìn)電機(jī)電路取代，如圖3所示。

3 軟件編程思路

程序編寫的核心主要是對(duì)編碼系統(tǒng)產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并將記錄的數(shù)值與輸入的指令相比較，當(dāng)脈沖數(shù)高于指令數(shù)時(shí)，單片機(jī)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。如圖4所示。

4 總結(jié)

通過(guò)試驗(yàn)，該系統(tǒng)可以準(zhǔn)確的記錄掃描床移動(dòng)距離。通過(guò)課堂實(shí)施環(huán)節(jié)，可以讓學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)、繪圖、電路搭建、程序編寫調(diào)試等環(huán)節(jié)更好的掌握CT掃描床水平移動(dòng)系統(tǒng)的原理。

作者單位

河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河北省石家莊市 050000