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标题: 医用自动洗片机控制器的研制 [打印本页]

作者: yuchengze 时间: 2016-8-22 11:09 标题: 医用自动洗片机控制器的研制

1　引　言　　洗片机是各医院影像科的必需设备。医院影像科每天要冲洗大量的x－射线透射胶片，工作量大，且洗片操作有一定难度，对操作人员专业技术要求高，另外，洗片时化学药液对人体有伤害。因此，目前医院大多采用医用自动洗片机。进口的自动洗片机效果好，但价格昂贵。本文介绍了一种自行研制的由微型机控制的医用自动洗片机控制器，主要介绍其软硬件设计方案，并重点介绍了温度检测模块及cpld（complex programmable logic device）在设计中的应用。
　　2　系统概述及功能要求
　　洗片过程主要由显影、定影、冲洗和烘干四部分组成，如图1所示。
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　　胶片先在装有显影药液的显影槽中放置一定时间，再在装有定影药液的定影槽中放置一定时间，接着在冲洗槽中用清水冲洗，最后烘干，洗片过程即完成。四个过程对温度、时间均有要求，且显影、定影过程对药液浓度有要求。
　　洗片机有四种状态：冷机、预热、洗片和自检。冷机状态即系统上电但不工作；预热状态即机内无胶片但工作区加热到一定温度，当有进片时可迅速升温到洗片温度；洗片状态时进行洗片流程；自检状态时可检查各执行机构是否正常。
　　控制器实现的主要功能有：（1）控制整个洗片工艺的流程；（2）检测并控制显影、定影、烘干三个工作区的温度，显影、定影的药液量及液面高度，洗片的速度（即胶片在各工作区的时间）及泵与阀；（3）判断进出片及胶片型号；（4）统计各型号胶片的洗片数量，统计药液使用量；（5）机内时钟，定时开、关机；（6）由键盘和液晶显示器组成的人机接口，方便操作，并可实现参数的设置。
　　3　硬件系统的设计
　　控制器由主控模块、键盘显示模块及执行机构三大部分组成，如图2所示。
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　　主控模块和键盘显示模块各由一片at89c52单片机控制，两部分之间采用串行通讯。设计采用双cpu，是考虑到执行机构在机箱下部，而主控模块与执行机构之间的距离应尽量小，以提高系统可靠性。液晶显示与键盘模块完成任务较多且功能独立，可单独采用一片cpu，另外，键盘显示模块与主控模块分开，可放在机箱上部，方便操作。
　　键盘显示模块主要由at89c52单片机、键盘、液晶显示和串行通讯接口等组成。
　　3．1　主控模块
　　主控模块包括at89c52单片机、温度检测、胶片检测、温度控制、泵和阀的控制、电机速度控制、串行通讯接口、扩充ram、实时时钟、译码电路和开关电源等模块，主控模块结构如图3所示。
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　　由于控制器要求能对药液使用量、各片型洗片数量进行统计并保存统计数据，需要外扩非易失性存储器。考虑到价格因素，没有采用内含实时时钟的存储器，而是采用了一片nv sram和单独的实时时钟。外扩的存储器采用了集成电路ds1225，其存储容量为64k。时钟电路采用了dallas公司的集成电路芯片 ds12887。ds12887可提供年月日时分秒的计时、定时报警、一个一百年的日历、可编程中断及114字节的非易失性ram。洗片机控制器的温度控制中采用了集成调压模块。
　　3．2　cpld在设计中的应用
　　cpld是一种新型的复杂可编程逻辑器件。这种器件具有可编程性和实现方案容易改动的特点。cpld器件的使用大大缩短了产品的设计周期，提高了系统的集成化程度、具可靠性和可扩充性，在电子产品设计中得到了广泛的应用。
　　设计中cpld采用了xilinx公司的集成芯片xc9572。xc9572内有72个宏单元，可多次编程，支持在线编程。cpld中实现的功能包括：译码；输出控制量、进／出片检测及过温检测的接口；中断控制；地址锁存。
　　cpld内中断控制的原理图如图4所示。int1接到cpu的外部中断脚int1。主控模块有四个外部中断源：实时时钟中断信号clk_int、过温中断信号ov_tem、进片中断信号pos_in和出片中断信号pos　out。当其中任何一个中断源有效时，d触发器被清零，int1为低电平，cpu执行中断程序。在中断程序中，cpu通过读int　ce 对应的i／o地址单元的数据辨认出相应的中断源，执行对应的处理。其中，int_是读中断源的使能信号,int_ce为低电平时，读中断源，同时d触发器被置位，int1恢复高电平。
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　　3．3　温度检测模块
　　温度检测电路如图5所示。温度传感器采用ad590，工作范围是－55℃～＋155℃，其线性度良好，且有恒流传输特性，便于远距离传送。ad590 的输出电流与绝对温度成正比，供电电源为＋4v～＋30v时，绝对温度每上升1k，输出电流上升1μa，电流变化范围很小，所以接一个9．8kω电阻及 511ω的可调电阻，增大电流变换范围，以满足lm324运算放大器的要求。　
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