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基于DSP的X光机控制系统研究

发布时间:2018-04-14 20:50

  本文选题:X光机 + 控制系统 ; 参考:《沈阳师范大学》2017年硕士论文


【摘要】:随着X射线在医疗、工业检测、食品安全、安检、生物、考古等领域的广泛应用,促使X光机取得了长足发展。传统的X光机多采用工频技术,具有体积大、重量沉、操作不方便以及控制系统主体功能单一、速度慢、性能低、稳定性差、集成度低等缺点,已逐渐被市场所淘汰。随着高压开关电源、高频灯丝电源技术的发展与引入,X光机由传统的工频提升到高频,加之DSP、ARM、FPGA、单片机及计算机技术的发展与应用,使X光机的发展趋势更加趋于高频化、智能化、体积小型化、数字化。本文针对传统X光机存在的缺点,对原有X光机的控制系统进行分析研究,设计了一种基于DSP的X光机智能控制系统。本研究分析并设计了高压发生电路、灯丝电源电路,并将新型高压开关电源和高频灯丝电源技术应用到以TMS320F28335DSP为控制系统核心的控制电路中,实现整套系统的集成数字化控制。本研究构建了双路DA输出、双路AD转换、实时控制及报警信息反馈、数字PID调节的闭环控制电路。并对DSP控制系统的软硬件进行设计,其中硬件设计主要包括DSP芯片电源、复位、时钟振荡、JTAG、DA及AD转换、外扩矩阵键盘等电路。为了保证X射线的稳定输出,本研究设计了以HCNR200作为隔离器件,加之性能较高的CA3130A运算放大器组成电压采样电路;设计了以HCNR200为隔离器,加之运算放大器HA17324组成的电流采样电路。软件设计主要包括初始化、灯丝预热、灯丝PID、高压PID、双路DA输出、双路AD转换、保护等程序。最后对所研究设计的控制系统进行测验和调试。经多次测验与调试,其结果表明,本研究设计的控制系统能够达到预期功能及所要求的技术指标。该智能控制系统采用DSP控制,实现了集成数字化,具有外围电路简单、操作简便、工作稳定、精度高、软件开发周期短、设计灵活等优点,具有良好的应用价值。
[Abstract]:With the wide application of X-ray in medical treatment, industrial detection, food safety, safety inspection, biology, archaeology and other fields, X-ray machine has made great progress.The traditional X-ray machine adopts the power frequency technology, which has the disadvantages of large volume, heavy weight, inconvenient operation, single main function of the control system, slow speed, low performance, poor stability, low integration and so on, and has been gradually eliminated by the market.With the development and application of high voltage switching power supply, the introduction of high frequency filament power supply technology from traditional power frequency to high frequency, coupled with the development and application of DSP ARM FPGA, single chip microcomputer and computer technology, the development trend of X-ray machine tends to be more high frequency.Intelligent, miniaturized and digitized.Aiming at the shortcomings of the traditional X-ray machine, this paper analyzes and studies the control system of the original X-ray machine, and designs an intelligent control system of the X-ray machine based on DSP.In this paper, the high voltage generating circuit and filament power supply circuit are analyzed and designed, and the new high voltage switching power supply and high frequency filament power supply technology are applied to the control circuit with TMS320F28335DSP as the core of the control system to realize the integrated digital control of the whole system.In this paper, a closed loop control circuit with double DA output, double AD conversion, real-time control and alarm information feedback, and digital PID regulation is constructed.The hardware and software of DSP control system are designed. The hardware design mainly includes DSP chip power supply, reset, clock oscillation JTAGDA and AD conversion, extraneous matrix keyboard and so on.In order to ensure the stable output of X-ray, this paper designs a voltage sampling circuit using HCNR200 as isolation device and CA3130A operational amplifier with high performance, and uses HCNR200 as isolator.In addition, the current sampling circuit composed of operational amplifier HA17324.Software design mainly includes initialization, filament preheating, filament PID, high voltage PID, double DA output, double AD conversion, protection and other programs.Finally, the control system is tested and debugged.After many tests and tests, the results show that the control system designed in this paper can achieve the expected function and the required technical specifications.The intelligent control system adopts DSP control, realizes the integration digitization, has the peripheral circuit simple, the operation simple, the work stable, the precision is high, the software development cycle is short, the design is flexible and so on, has the good application value.
【学位授予单位】:沈阳师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP273;O434.1

【参考文献】

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本文编号:1750961

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