多功能数字X射线机控制系统设计与实现

发布时间：2017-07-17 02:14

  本文关键词：多功能数字X射线机控制系统设计与实现

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【摘要】：X射线机是医学影像科的主要医疗设备之一,在临床中广泛使用。传统X射线机存在功能单一,成像质量差,控制方式落后等缺点。随着我国医疗体制改革的大力推进,广大基层医院亟需配备性能优良、价格实惠的医疗设备。目前,X射线机正朝着专有化、数字化、多功能、动态等方向发展。多功能x射线机已成为国内外科研机构和医疗设备企业研究开发的热点。本文通过调研X射线机的临床需求和发展方向,分析传统X射线机在功能上的缺陷和性能上的不足,综合考虑其稳定性、经济性和易操作性,设计了一套运用于多功能数字X射线机的机械控制系统,并对控制系统的硬件电路、控制软件和配电系统进行了详细设计。本文主要工作包括：1,通过分析X射线机的发展历程、国内外研究现状及发展趋势,确立以多功能数字X射线机的控制系统为研究对象,并阐述课题研究目的及研究意义。2.通过论述多功能数字X射线机的整机结构,剖析多功能机的整体优势,确立以STM32为主控芯片,以不同类型的电机为驱动机构,并匹配检测和限位装置,设计了控制系统总体方案,重点分析了控制对象、功能需求、器件选型等关键性问题。3.硬件方面,根据机电一体化系统的组成要素,将整个控制系统分为人机交互系统、下位机控制系统、检测系统、电机驱动及执行系统,重点设计人机交互和下位机系统,并实现了控制部分与动力部分的有效隔离。具体包括STM32最小系统、液晶显示与按键输入电路、电源电路、隔离电路、传感器电路、串口通信电路、继电器控制电路、系统启动电路、电机驱动电路、系统供配电电路等。4.软件方面,首先阐述控制系统软件部分所需实现的功能,然后详细设计了人机交互系统和下位机系统的程序部分,最后对控制系统软硬件联调部分进行详述。选用RVMDK集成开发环境,运用模块化思想编写驱动程序。人机交互通过RS485通信将命令下发给下位机,下位机处理完信息后再通过RS485通信返回给上位机。具体包括STM32系统初始化、按键输入、位置检测、液晶驱动、串口通信等。5.对电气控制柜进行详细设计,包括电气原理图的设计、电气布局图的设计、电气系统布线。最后,详细说明了系统联调部分,对系统可靠性及系统应用价值进行了分析。经过现场调试,本控制系统实现了运行稳定、成本合理、功能完善、操作方便、易于扩展等功能,大大提高了普通x射线机的数字化水平,系统满足医生的临床需求。
【关键词】：X射线机 STM32 RS485通信 变频调速 控制系统
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH774;TP273
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-11
• CONTENTS11-14
• 第一章 绪论14-19
• 1.1 课题研究背景14-15
• 1.2 国内外发展历史及现状15-17
• 1.2.1 X射线机发展历程15-16
• 1.2.2 国内外研究现状及发展趋势16-17
• 1.3 课题研究目的及意义17-18
• 1.4 本文研究内容18-19
• 第二章 多功能数字X射线机控制系统总体设计19-30
• 2.1 多功能数字X射线机整机概述19-23
• 2.1.1 多功能X射线机整体优势19
• 2.1.2 整机介绍19-21
• 2.1.3 X射线发生和成像装置21-22
• 2.1.4 机械控制系统22-23
• 2.2 控制需求分析23-24
• 2.3 总体方案设计24-26
• 2.4 主要器件选型与分析26-29
• 2.4.1 主控芯片的选型26-27
• 2.4.2 执行元件的选型27-28
• 2.4.3 变频器的选型28
• 2.4.4 检测和限位装置的选型28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 数字X射线机控制系统硬件设计30-46
• 3.1 人机交互系统31-36
• 3.1.1 硬件构成31-32
• 3.1.2 电源电路32-33
• 3.1.3 液晶显示与按键输入33-34
• 3.1.4 RS232通信电路34-35
• 3.1.5 RS485通信电路35-36
• 3.1.6 光耦隔离电路36
• 3.2 下位机控制系统36-42
• 3.2.1 受控模块硬件构成36-37
• 3.2.2 单片机最小系统设计37-39
• 3.2.3 继电器模块硬件构成39
• 3.2.4 继电器控制电路39-40
• 3.2.5 PCB设计40-42
• 3.3 检测系统42-43
• 3.3.1 位置检测电路42
• 3.3.2 电流检测电路42-43
• 3.3.3 限位装置43
• 3.4 电机驱动与执行系统43-45
• 3.4.1 系统启动电路43-44
• 3.4.2 电机控制电路44-45
• 3.4.3 系统供配电电路45
• 3.5 本章小结45-46
• 第四章 数字X射线机控制系统软件设计46-60
• 4.1 软件总体设计46-48
• 4.1.1 软件功能分析46
• 4.1.2 软件开发平台46-48
• 4.1.3 软件总体结构48
• 4.2 人机交互系统软件设计48-54
• 4.2.1 人机交互系统设计流程48-50
• 4.2.2 系统初始化程序设计50-51
• 4.2.3 按键驱动程序设计51-52
• 4.2.4 液晶显示界面开发52-54
• 4.3 下位机控制系统软件设计54-57
• 4.3.1 受控模块设计流程54-55
• 4.3.2 位置检测子程序55-56
• 4.3.3 通信程序设计56-57
• 4.4 控制系统软硬件联调57-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第五章 控制系统实现与验证60-70
• 5.1 电气柜设计与安装60-64
• 5.1.1 电气柜布局与安装60-61
• 5.1.2 电气元器件清单61-62
• 5.1.3 电气布线注意事项62-64
• 5.2 系统联调64-67
• 5.2.1 电气柜调试64-65
• 5.2.2 整机联调65-67
• 5.3 系统可靠性分析67-68
• 5.4 系统应用价值68-69
• 5.5 本章小结69-70
• 总结与展望70-73
• 总结70-72
• 展望72-73
• 参考文献73-77
• 致谢77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 方海玲;;我国医疗器械市场现状分析与市场营销[J];安徽科技;2012年12期

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中国硕士学位论文全文数据库 前2条

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本文编号：551564