X光机及其智能监控系统

2007年07月10日

　　1 引言

　　X光机在生产生活中的应用日益广泛，尤其在医疗设备和安全检查中应用越来越多，发挥越来越大的作用，给人们的生活带来了极大的福利，同时还能及早发现安全隐患，防止危险的发生。本文介绍了一种用于安检中的X光机的设计，以及其相应的监控系统。

　　2 系统的总体设计

图1 系统的总体结构框图

　　一般的X光机是给X光管上加上高压和低电流来实现的，本系统也是基于这种原理设计的，电压80－160KV，而电流在1.2MA以下。市电经过PFC(Power Factor Corrector)后输出约300V的直流，而后送入千伏（以下简称KV）发生器和毫安（以下简称MA）发生器，在KV发生器中经过斩波和逆变再送入变压器和倍压电路产生高压后加在X光管上，同时MA发生器给X光管加上低电流,X光管就会产生X光。X光管的电压和电流经过隔离和变换变成相应的电压以后送入A/D芯片，经过A/D转换后在送入单片机系统，单片机系统通过RS232与上位PC机通信进行远程控制，而后单片机通过控制D/A芯片来控制KV发生器和MA发生器的给定，从而完成远程监视与控制和闭环。

　　2.1主电路

　　该系统的主电路主要有三个部分组成PFC、KV发生器、MA发生器

　　市电经过全桥整流和Boost电路是PFC部分，它将电压稳定在380V的直流输出，Uc3854采集反馈信号，形成闭环。PFC的输出分别是KV发生器的BUCK电路和MA发生器的BUCK电路的输入，KV发生器再经过全桥逆变输出千伏信号，MA发生器直接输出MA信号，KV发生器和MA发生器的BUCK电路的控制芯片是UC3825，其给定由D/A芯片MAX5822来确定。

　　2.2 监控电路

监控电路框图

　　以PIC单片机为核心的监控电路如上图所示，由于PIC系列的单片机A/D精度比较低而且也没有D/A，为了高精度的监控X光设备，所以我们选用精度达到12位A/D芯片MAX1236和同样是12位精度的D/A芯片MAX5822作为单片机系统的外围芯片，来实现系统的监控。A/D芯片MAX1236主要完成对KV发生器的电压及MA发生器的电流的采集，通过将数据传给单片机。D/A芯片MAX5822是对KV，MA发生器的给定进行控制，也是通过完成的。单片机与上位的通讯是通过R-S232完成的，这样就可以通过上位机完成对系统的远控，及时的获取系统的工作状况以及设定系统的输出给定。发光二极管主要是对故障进行指示。

　　总线由Philips公司推出，是近年来在微电子通信控制领域广泛采用的一种新型总线标准。它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简化，器件封装形式小，通信速率较高等优点。在主从通信中，可以有多个总线器件同时接到I2C总线上，通过地址来识别通信对象。在该系统中MAX1236，MAX5822均采用总线，PIC单片机作为主机，用普通I/O口模拟总线的时序。相比并行12位的A/D，D/A芯片可以大大节省I/O口，同时也可以有较高的通讯速率。

　　3 系统的软件设计

　　系统的软件主要由两部分组成：上位PC机的软件和下位单片机的软件。

　　PC机软件在WINDOWS环境下用VC编程实现的一个人机友好操作界面，实时对系统的电压、电流以及故障进行监控并显示。

　　下位单片机的软件主要有故障检测、显示以及与上位机的通讯。以下是主程序流程图和串行通讯中断流程图。