X射线检测仪控制系统的设计

2．3 高压控制单元
X射线源的控制实质上是控制X射线管的管电压和灯丝电流，也就是控制管电压高压电源和灯丝电流电源。本系统采用杭州源谷TXR1010系列X射线高压电源，它需要两路0～10V电压分别控制管电压、灯丝电流，同时需要对实际管电压、灯丝电流进行采样，检测高压电源是否正常工作。而X射线的稳定性对成像质量相当重要，所以需要选择一款高性能DAC做为高压电源0～10 V模拟量输入，一款高性能ADC对高压电源进行模拟量采样。
AD5422是一款单通道16 bit DAC，通过软件可选择其输出配置，在电压模式下其输出选择范围为5 V，10 V，±5 V和±10 V；在电流模式下其输出选择范围为4～20 mA，0～20 mA和0～24 mA。因此选择这款DAC作为X射线高压电源管电压、灯丝电流的控制输入，原理图如图5所示。而AD7793适合高精度测量应用的低功耗、低噪声、完整模拟前端，内置一个低噪声24位∑-△型ADC，其中含有3个差分模拟输入，还集成了片内低噪声仪表放大器，可直接输入小信号。因此选择这款ADC对实际管电压、灯丝电流进行采样，原理图如图6所示。

3 软件设计
X射线检测仪控制系统是在MCU基础上进行开发的，其软件设计也就是对MCU进行程序编写。X射线检测仪控制系统由4个单元组成，所以本系统软件设计则是对这4个单元MCU进行程序编写。从各个单元实现功能上分析：运动控制单元和高压控制单元通过CAN总线接收计算机的控制命令，面板控制单元通过CAN总线来发送摇杆与按钮状态信息给计算机，因此程序编写可以分为数据接收和数据发送两种模式。
数据接收模式是指MCU不会主动发出控制指令，只有通过CAN总线接收到计算机控制指令后，才会进行相关操作，其流程图如图7所示。例如对步进电机进行控制，运动控制单元会一直等待着计算机的控制命令(即CAN接收中断)，如果有控制命令产生，则进入CAN中断，置接收状态标志位，接着退出中断，然后判断相关指令是否为控制步进电机，如果是，则对步进电机进行控制。

数据发送模式是指当状态信息有数据更新时，将通过CAN总线把更新的状态发送给计算机，其流程图如图8所示。例如当有一状态按钮按下，这时MCU会检测到这个变化，同时去请求数据的发送，如果CAN发送缓冲器释放，则装载需要发送的状态数据，然后通过CAN总线发送到计算机。

4 总结
X射线检测仪控制系统已经实现并完成联调，满足了X射线检测仪对控制系统可靠性和灵活性等高要求。同时实现了控制系统各单元相对独立，各单元之间的连线简洁，系统操作简单，使用可靠，在使用中取得了良好的效果。由于微控制器、数字隔离器、CAN总线、冗余设计、高精度模数／数模转换器等器件与技术的应用，使X射线检测仪的稳定性、抗干扰能力、智能控制水平进一步提高。