1895年德國偉大的物理學家倫琴在研究陰極射線管中氣體放電現(xiàn)象時偶然發(fā)現(xiàn)了X射線,，由于X射線所具有的強大穿透力和成像能力使得人們第一次有可能在近似無創(chuàng)的前提下實現(xiàn)對人體內(nèi)部器官的觀察,，從而開創(chuàng)了X線影像學的先河,。1896年由德國西門子公司最早生產(chǎn)X線管，在接下來的幾十年中X線機得到了迅速廣泛的應用,。
隨著微電子技術和自動控制技術的高速發(fā)展,，單片機的發(fā)明和廣泛使用也使X線機的控制電路隨之發(fā)生了巨大的變化。
所謂單片機，就是把中央處理器CPU（Central Processing Unit）,、存儲器（Memory）,、定時器、I/0（Input/Output）接口電路等一些計算機的主要功能部件集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機,。雖然單片機只是一個芯片,，但從組成和功能上看，它已具有了微型計算機系統(tǒng)的含義,。單片機把微型計算機的各主要部分集成在一塊芯片上,大大縮短了系統(tǒng)內(nèi)信號傳送距離,，從而提高了系統(tǒng)的可靠性及運行速度。因而在工業(yè)測控領域中,，單片機系統(tǒng)是最理想的控制系統(tǒng)。所以,，單片機是典型的嵌人式系統(tǒng),，是嵌入式系統(tǒng)低端應用的最佳選擇。一個典型的單片機例如C8051f020具有64個數(shù)字I／O引腳,，12位的八通道ADC,，兩個12位DAC，22個矢量中斷源,，64K字節(jié)的可在系統(tǒng)編程片內(nèi)Flash存儲器4352字節(jié)的片內(nèi)RAM,，以及兩個UART串行口，五個通用的16位定時器,。
單片機使用匯編語言或C語言編程,，其應用于X線機控制電路大大簡化了硬件電路的復雜程度，使得傳統(tǒng)的必須用硬件實現(xiàn)的許多功能可用軟件控制實現(xiàn),，并且具備了一定的智能化能力,。過去的X線機一旦制成除非更換電路否則很難升級，而現(xiàn)代的單片機控制的X線機可通過軟件的更新使系統(tǒng)具備了升級的能力,。單片機在X線機控制電路中的具體應用可見：
傳統(tǒng)的X線機在調節(jié)管電壓,、管電流時是通過旋轉控制面板上的旋鈕通過拉線帶動炭刷在變壓器表面滑動從而改變初次級線圈的變壓比來達到調節(jié)的目的，拉線的松緊,，按鈕的松動均會帶來調節(jié)精度的下降,，其存在操作不便，人機工效不好,，調節(jié)精度不高等等弊病,。而使用單片機控制的X線機，通過按動控制面板表面的按鈕或觸摸屏,，觀察LED或液晶屏的示數(shù)來精確調節(jié)曝光所需的管電壓,、管電流，設定好的管電壓、管電流數(shù)字由單片機處理后按照精度要求通過八位DA或十位DA（數(shù)模轉換）后將二進制數(shù)字信號轉換為相應地模擬電壓或電流信號控制步進電機等帶動炭刷精確移動,。由于步進電機的高精度其受機械磨損的影響很小,，其操作的便利性、直觀性,、管電壓,、管電流的重復性、精確性均較傳統(tǒng)X線機有了質的提高,。且單片機控制電路尚可在曝光時對管電壓,、管電流采樣，通過AD（模數(shù)轉換）將得到的二進制數(shù)字信號通過I／O口輸入單片機,，與預設值進行比對,，對差值部分在今后的曝光過程中進行補償，通過這種負反饋的控制方式,，即使在經(jīng)過一段較長時間的使用后X線機的管電壓,、管電流仍然能保持較高的重復性、精確性,。
傳統(tǒng)的X線機其曝光時間控制電路通常采用RC充放電電路等方式,，通過改變電阻或電容數(shù)值的大小來改變曝光時間，其精確度較差,，實現(xiàn)電路復雜,，需要較多的元器件。采用單片機控制電路后僅僅需要利用單片機片內(nèi)的定時器,，使用軟件編程,，設定定時器的控制寄存器（TCON），指定定時器的工作方式,、工作狀態(tài),，裝定定時器的低字節(jié)（TL）和高字節(jié)（TH）。使用時在控制面板上設定曝光時間,，在定時時間到達后,，單片機響應中斷，發(fā)出曝光停止指令使曝光終止,。16位定時器可以達到非常高的定時精確度,，其電路的簡潔性、可靠性,、精確性,、重復性均是傳統(tǒng)定時電路所無法比擬的。
X線機的自動曝光控制通常采用電離室或光電管,，傳統(tǒng)的X線機將電離室或光電管輸出的信號通過硬件比較器與預設亮度值進行比較,，達到預設亮度,，信號反轉終止曝光。單片機控制的X線機則可將硬件比較器電路精簡,，通過AD轉換將電離室或光電管輸出的模擬電壓信號轉換為二進制數(shù)字信號輸入單片機,，使用軟件與預設值進行比較，達到預設亮度值則單片機發(fā)出指令終止曝光,。其優(yōu)點在于簡化了電路,，提高了自動曝光精度，且預設亮度值范圍較寬,。
傳統(tǒng)的X線機控制面板上僅有數(shù)個控制旋鈕按鈕等,，顯示由數(shù)個機械儀表完成；而現(xiàn)代先進的單片機控制X線機,，其控制面板上常常使用薄膜按鈕或者觸摸屏等進行操作控制,，采用液晶顯示屏等顯示參數(shù)與機器狀態(tài)等信息，單片機需要處理的任務較多,，一些較高檔的機器往往采用兩個或多個單片機,，一個單片機作為上位機專門負責按鍵輸入、液晶屏顯示,、故障處理等功能，而另一個單片機作為下位機主要負責數(shù)據(jù)采樣,、管電壓,、管電流、曝光時間,、自動曝光等的控制,，兩臺單片機之間通過（UART）串行口通信協(xié)同工作。在這種工作方式下,，往往需要單片機內(nèi)的一個定時器作為波特率發(fā)生器,，使上、下位機的串行口工作在同一波特率下,，使用軟件編程為單片機之間的通訊制定協(xié)議,，當上位機對下位機發(fā)出指令后，下位機自動產(chǎn)生中斷,，經(jīng)過校驗如果指令符合通訊協(xié)議則執(zhí)行,，如果校驗后不符合協(xié)議則舍棄指令不予處理，下位機對上位機的通訊與此相同,。
傳統(tǒng)的X線機沒有故障診斷顯示功能,，一旦發(fā)生故障需要工程師進行繁雜的故障診斷工作。而現(xiàn)代單片機控制的X線機,，從曝光按鈕按下開始其單片機不斷地監(jiān)視各個組成部分的工作狀態(tài),，大部分故障均可準確顯示,，從而大大降低了工程師的工作量。例如曝光按鈕按下單片機產(chǎn)生中斷發(fā)出命令使旋轉陽極開始旋轉,，如果轉速低于曝光要求則單片機采樣值會低于預設值,，此情況下單片機發(fā)出指令終止曝光，并在面板上顯示故障情況,。
隨著微電子技術的進一步發(fā)展,，單片機在體積不斷縮小集成度不斷增加的同時功能不斷提升，我們有理由相信未來單片機在包括X線機在內(nèi)的醫(yī)療儀器上的應用將會日益廣泛,，而隨著單片機應用的增加以及其功能的提升,，未來的X線機其智能化、易用化程度將會不斷邁上一個個新臺階,。
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