基于C8051F350冷陰極熒光觀片儀調(diào)光系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文.doc

基于C8051F350冷陰極熒光觀片儀調(diào)光系統(tǒng)設(shè)計(jì)0引言隨著電子計(jì)算機(jī)等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)療設(shè)備的現(xiàn)代化、智能化研究越來(lái)越受到人們的關(guān)注，大量的科學(xué)家及工程技術(shù)人員都積極地投入到這一場(chǎng)醫(yī)療設(shè)備的革命中，其中，對(duì)各種類(lèi)型射線(xiàn)底片觀片設(shè)備的研究也是醫(yī)療設(shè)備開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。由于傳統(tǒng)的觀片設(shè)備亮度低、均勻性差、容易引起視疲勞等缺點(diǎn)，已經(jīng)不能滿(mǎn)足現(xiàn)代化醫(yī)學(xué)診斷的要求。利用CCFL開(kāi)發(fā)的觀片儀具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、燈管表面溫升小、燈管表面亮度高、使用壽命長(zhǎng)、顯色性好、發(fā)光均勻等優(yōu)點(diǎn)。本文介紹一種以C8051F350單片機(jī)作為主控芯片的全自動(dòng)CCFL觀片儀亮度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，當(dāng)環(huán)境光強(qiáng)發(fā)生變化后，該系統(tǒng)能夠使觀片儀的背景照明光強(qiáng)與環(huán)境光強(qiáng)比值保持最佳，觀測(cè)者看到的射線(xiàn)底片內(nèi)容最為清晰而且不容易產(chǎn)生視覺(jué)疲勞。觀片儀亮度與環(huán)境光強(qiáng)的比值最初可由觀測(cè)者根據(jù)自己的具體情況設(shè)定。該系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)觀片儀的自動(dòng)開(kāi)關(guān)，插入射線(xiàn)底片后自動(dòng)點(diǎn)亮觀片儀，當(dāng)系統(tǒng)閑置時(shí)，觀片儀會(huì)自動(dòng)關(guān)閉進(jìn)入省電模式，延長(zhǎng)了冷陰極燈管的使用壽命。1CCFL觀片儀調(diào)光原理基于CCFL的觀片儀是一種由冷陰極高頻光源通過(guò)液晶背光技術(shù)(LCD)產(chǎn)生大面積的高亮度、均勻性好、噪聲低的環(huán)保節(jié)能設(shè)備。采用CCFL背光照明技術(shù)，將線(xiàn)光源轉(zhuǎn)變?yōu)榱炼染鶆虻拿婀庠?。CCFL發(fā)光強(qiáng)度由DCAC逆變器控制，通過(guò)改變逆變器控制電壓從而改變CCFL的發(fā)光強(qiáng)度。為實(shí)現(xiàn)環(huán)境光強(qiáng)變化后觀片儀能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)到最佳觀測(cè)亮度，利用光電傳感器動(dòng)態(tài)采集環(huán)境光強(qiáng)，由C8051F350對(duì)信號(hào)進(jìn)行AD化，根據(jù)一定的算法處理后輸出CCFL控制的電壓，達(dá)到自動(dòng)調(diào)光的目的。2硬件設(shè)計(jì)觀片儀控制系統(tǒng)主要由自動(dòng)開(kāi)關(guān)、調(diào)光控制、通信接口三部分構(gòu)成，系統(tǒng)框圖如圖1所示。系統(tǒng)采用C8051F350為主控芯片，紅外對(duì)射管實(shí)現(xiàn)觀片儀的自動(dòng)開(kāi)關(guān)。單片機(jī)通過(guò)實(shí)時(shí)采集環(huán)境光強(qiáng)和背景照明光強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)觀片儀亮度的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。通信部分則采用RS232接口方式，主要完成系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置以及固件程序的在系統(tǒng)升級(jí)(ISP)。21紅外對(duì)射管觀片儀自動(dòng)開(kāi)關(guān)由紅外對(duì)射管傳感器實(shí)現(xiàn)。當(dāng)紅外對(duì)射管之間插入射線(xiàn)底片后，紅外接收管則輸出信號(hào)，程序檢測(cè)到該信號(hào)從而打開(kāi)CCFL；當(dāng)系統(tǒng)閑置時(shí)，觀片儀則自動(dòng)熄滅。紅外對(duì)射管選擇霍尼韋爾公司的SEP8505-002，其工作波長(zhǎng)為935nm，材料為GaAs(砷化鎵)，發(fā)光功率為78mWcm(流明)，光譜寬度為80nm，正向壓降為15V，輸出電流為20mA。與其配對(duì)的紅外接收管為SDP8405002，功率為70mW，工作方式為三極管射極跟隨輸出方式。光電接收管的輸出飽和電流為04mA，CE極的飽和電壓為04V，紅外檢測(cè)電路見(jiàn)圖2。22光強(qiáng)信號(hào)采集與調(diào)理光電傳感器在050000lux范圍的照度下產(chǎn)生O412mV的電壓，而單片機(jī)的AD輸入電壓范圍為O33V，因此系統(tǒng)采用LM324對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大調(diào)理，其放大電路見(jiàn)圖3。為實(shí)現(xiàn)將0412mV的電壓放大到O33V的范圍，設(shè)計(jì)放大倍數(shù)為8，放大倍數(shù)由式(1)確定：Av=1+R24R23(1)確定R23選擇10k電阻，R24選擇80k電阻。LM324由四個(gè)獨(dú)立的運(yùn)放組成，為了提高采集光強(qiáng)的準(zhǔn)確度，分別用兩個(gè)光電傳感采集CCFL光強(qiáng)，兩個(gè)采集環(huán)境光強(qiáng)，對(duì)這四路分別放大后直接輸入到C8051F350的高精度AD轉(zhuǎn)換通道03進(jìn)行AD化處理。23主控部分主控芯片采用了美國(guó)SiliconLaboratories公司的混合信號(hào)ISPFLAsH微控制器C8051F350，其內(nèi)部有一個(gè)全差分24位高精度Sigma-Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器