基于單片機控制的CT掃描床系統仿真研究

宿曼

摘 要方法：利用單片機控制電機及編碼系統，完成掃描床的移動及計數；結論：可以輔助教學過程，完成復雜的CT掃描床移動過程的簡單化。

【關鍵詞】單片機；控制；編碼系統

CT是Computed Tomography 的簡稱，即電子計算機斷層掃描，在臨床診斷中具有重要的作用。CT技術廣泛應用的今天，對于醫學及相關工程專業的學生來說，了解和掌握CT技術的原理是很有必要的。但實際應用中的CT裝置都十分龐大復雜，且價格昂貴，如果能開發出一套用于教學的CT實驗儀，將大大有助于學生了解和掌握CT技術原理。

CT結構中，掃描檢查床的功能非常重要，因為其不僅是把病人送進掃描機架孔內，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掃描床水平移動系統的研究正是為了清晰地體現CT技術的原理而研制的功能完整的小型CT掃描床結構，不僅可用于CT掃描床原理的教學實驗和科學研究，還可用于單片機控制系統的開發研究。

1 整體開發思路

以單片機控制系統為核心，通過輸入掃描床移動距離，單片機控制掃描床的移動并對掃描床移動距離進行計數測量。單片機發出指令，控制步進電機開始轉動工作，步進電機工作帶動掃描床移動，與掃描床一體的掃描床碼尺移動，碼尺移動的移動使得編碼系統開始工作，對碼尺的移動距離進行計數。當碼尺移動距離超過設計范圍時，聲光報警裝置開始報警工作。

2 硬件電路

2.1 編碼系統設計

在硬件電路設計中，編碼系統設計是整個系統設計的核心部分。首先利用開關按鍵代替編碼系統，用開關的“通”“斷”產生高低電平，實現編碼系統產生計數脈沖的作用。

如圖2所示，開關斷開時，光耦中二極管未被短接，二極管導通發光，光耦為通路，此時光敏三極管集電極端為低電平，通過非門后，送往單片機P32引腳一個高電平。當開光按下時，光耦中二極管被短接，二極管斷開不發光，光耦為斷路，此時光敏三極管集電極端為高電平，通過非門后，送往單片機P32引腳一個低電平。由此可見，當開關按下一次，即可以給單片機P32引腳送去一個脈沖，以便于單片機識別。

當P32引腳收到脈沖后，可對該脈沖進行技術，通過對單片機編程，P32引腳收到的脈沖個數，可以在數碼管中進行實時顯示計數。

2.2 步進電機控制電路

在掃描床實際運行過程中，是利用電機帶動碼尺運動，從而實現光耦的通斷的，因此，在本設計中，開關部分可以在后續電路中用步進電機電路取代，如圖3所示。

3 軟件編程思路

程序編寫的核心主要是對編碼系統產生的脈沖進行計數，并將記錄的數值與輸入的指令相比較，當脈沖數高于指令數時，單片機產生報警信號。如圖4所示。

4 總結

通過試驗，該系統可以準確的記錄掃描床移動距離。通過課堂實施環節，可以讓學生通過設計、繪圖、電路搭建、程序編寫調試等環節更好的掌握CT掃描床水平移動系統的原理。

作者單位

河北化工醫藥職業技術學院 河北省石家莊市 050000