1895年德國偉大的物理學(xué)家倫琴在研究陰極射線管中氣體放電現(xiàn)象時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)了X射線，由于X射線所具有的強(qiáng)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(shí)現(xiàn)對(duì)人體內(nèi)部器官的觀察,，從而開創(chuàng)了X線影像學(xué)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(jī)得到了迅速廣泛的應(yīng)用,。
隨著微電子技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的高速發(fā)展,，單片機(jī)的發(fā)明和廣泛使用也使X線機(jī)的控制電路隨之發(fā)生了巨大的變化。
所謂單片機(jī),，就是把中央處理器CPU（Central Processing Unit）,、存儲(chǔ)器（Memory）、定時(shí)器,、I/0（Input/Output）接口電路等一些計(jì)算機(jī)的主要功能部件集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī),。雖然單片機(jī)只是一個(gè)芯片，但從組成和功能上看,，它已具有了微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的含義,。單片機(jī)把微型計(jì)算機(jī)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(hào)傳送距離，從而提高了系統(tǒng)的可靠性及運(yùn)行速度,。因而在工業(yè)測控領(lǐng)域中,，單片機(jī)系統(tǒng)是最理想的控制系統(tǒng)。所以,，單片機(jī)是典型的嵌人式系統(tǒng),，是嵌入式系統(tǒng)低端應(yīng)用的最佳選擇。一個(gè)典型的單片機(jī)例如C8051f020具有64個(gè)數(shù)字I／O引腳,，12位的八通道ADC,，兩個(gè)12位DAC，22個(gè)矢量中斷源,，64K字節(jié)的可在系統(tǒng)編程片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器4352字節(jié)的片內(nèi)RAM,，以及兩個(gè)UART串行口，五個(gè)通用的16位定時(shí)器,。
單片機(jī)使用匯編語言或C語言編程,，其應(yīng)用于X線機(jī)控制電路大大簡化了硬件電路的復(fù)雜程度，使得傳統(tǒng)的必須用硬件實(shí)現(xiàn)的許多功能可用軟件控制實(shí)現(xiàn)，并且具備了一定的智能化能力,。過去的X線機(jī)一旦制成除非更換電路否則很難升級(jí),，而現(xiàn)代的單片機(jī)控制的X線機(jī)可通過軟件的更新使系統(tǒng)具備了升級(jí)的能力。單片機(jī)在X線機(jī)控制電路中的具體應(yīng)用可見：
傳統(tǒng)的X線機(jī)在調(diào)節(jié)管電壓,、管電流時(shí)是通過旋轉(zhuǎn)控制面板上的旋鈕通過拉線帶動(dòng)炭刷在變壓器表面滑動(dòng)從而改變初次級(jí)線圈的變壓比來達(dá)到調(diào)節(jié)的目的,，拉線的松緊，按鈕的松動(dòng)均會(huì)帶來調(diào)節(jié)精度的下降,，其存在操作不便,，人機(jī)工效不好，調(diào)節(jié)精度不高等等弊病,。而使用單片機(jī)控制的X線機(jī),，通過按動(dòng)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(diào)節(jié)曝光所需的管電壓,、管電流,，設(shè)定好的管電壓、管電流數(shù)字由單片機(jī)處理后按照精度要求通過八位DA或十位DA（數(shù)模轉(zhuǎn)換）后將二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)地模擬電壓或電流信號(hào)控制步進(jìn)電機(jī)等帶動(dòng)炭刷精確移動(dòng),。由于步進(jìn)電機(jī)的高精度其受機(jī)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(fù)性、精確性均較傳統(tǒng)X線機(jī)有了質(zhì)的提高,。且單片機(jī)控制電路尚可在曝光時(shí)對(duì)管電壓,、管電流采樣，通過AD（模數(shù)轉(zhuǎn)換）將得到的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)通過I／O口輸入單片機(jī),，與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比對(duì),，對(duì)差值部分在今后的曝光過程中進(jìn)行補(bǔ)償，通過這種負(fù)反饋的控制方式,，即使在經(jīng)過一段較長時(shí)間的使用后X線機(jī)的管電壓,、管電流仍然能保持較高的重復(fù)性、精確性,。
傳統(tǒng)的X線機(jī)其曝光時(shí)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(shí)間,，其精確度較差,，實(shí)現(xiàn)電路復(fù)雜，需要較多的元器件,。采用單片機(jī)控制電路后僅僅需要利用單片機(jī)片內(nèi)的定時(shí)器,，使用軟件編程，設(shè)定定時(shí)器的控制寄存器（TCON），指定定時(shí)器的工作方式,、工作狀態(tài),，裝定定時(shí)器的低字節(jié)（TL）和高字節(jié)（TH）。使用時(shí)在控制面板上設(shè)定曝光時(shí)間,，在定時(shí)時(shí)間到達(dá)后,，單片機(jī)響應(yīng)中斷，發(fā)出曝光停止指令使曝光終止,。16位定時(shí)器可以達(dá)到非常高的定時(shí)精確度,，其電路的簡潔性、可靠性,、精確性,、重復(fù)性均是傳統(tǒng)定時(shí)電路所無法比擬的。
X線機(jī)的自動(dòng)曝光控制通常采用電離室或光電管,，傳統(tǒng)的X線機(jī)將電離室或光電管輸出的信號(hào)通過硬件比較器與預(yù)設(shè)亮度值進(jìn)行比較,，達(dá)到預(yù)設(shè)亮度，信號(hào)反轉(zhuǎn)終止曝光,。單片機(jī)控制的X線機(jī)則可將硬件比較器電路精簡,，通過AD轉(zhuǎn)換將電離室或光電管輸出的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)，使用軟件與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較,，達(dá)到預(yù)設(shè)亮度值則單片機(jī)發(fā)出指令終止曝光,。其優(yōu)點(diǎn)在于簡化了電路，提高了自動(dòng)曝光精度,，且預(yù)設(shè)亮度值范圍較寬,。
傳統(tǒng)的X線機(jī)控制面板上僅有數(shù)個(gè)控制旋鈕按鈕等，顯示由數(shù)個(gè)機(jī)械儀表完成,；而現(xiàn)代先進(jìn)的單片機(jī)控制X線機(jī),，其控制面板上常常使用薄膜按鈕或者觸摸屏等進(jìn)行操作控制，采用液晶顯示屏等顯示參數(shù)與機(jī)器狀態(tài)等信息,，單片機(jī)需要處理的任務(wù)較多,，一些較高檔的機(jī)器往往采用兩個(gè)或多個(gè)單片機(jī)，一個(gè)單片機(jī)作為上位機(jī)專門負(fù)責(zé)按鍵輸入,、液晶屏顯示,、故障處理等功能，而另一個(gè)單片機(jī)作為下位機(jī)主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采樣,、管電壓,、管電流、曝光時(shí)間,、自動(dòng)曝光等的控制,，兩臺(tái)單片機(jī)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(jī)內(nèi)的一個(gè)定時(shí)器作為波特率發(fā)生器,，使上,、下位機(jī)的串行口工作在同一波特率下，使用軟件編程為單片機(jī)之間的通訊制定協(xié)議,，當(dāng)上位機(jī)對(duì)下位機(jī)發(fā)出指令后,，下位機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生中斷，經(jīng)過校驗(yàn)如果指令符合通訊協(xié)議則執(zhí)行,，如果校驗(yàn)后不符合協(xié)議則舍棄指令不予處理,，下位機(jī)對(duì)上位機(jī)的通訊與此相同。
傳統(tǒng)的X線機(jī)沒有故障診斷顯示功能,，一旦發(fā)生故障需要工程師進(jìn)行繁雜的故障診斷工作,。而現(xiàn)代單片機(jī)控制的X線機(jī)，從曝光按鈕按下開始其單片機(jī)不斷地監(jiān)視各個(gè)組成部分的工作狀態(tài),，大部分故障均可準(zhǔn)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(jī)產(chǎn)生中斷發(fā)出命令使旋轉(zhuǎn)陽極開始旋轉(zhuǎn),，如果轉(zhuǎn)速低于曝光要求則單片機(jī)采樣值會(huì)低于預(yù)設(shè)值,，此情況下單片機(jī)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(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,，單片機(jī)在體積不斷縮小集成度不斷增加的同時(shí)功能不斷提升，我們有理由相信未來單片機(jī)在包括X線機(jī)在內(nèi)的醫(yī)療儀器上的應(yīng)用將會(huì)日益廣泛,，而隨著單片機(jī)應(yīng)用的增加以及其功能的提升,，未來的X線機(jī)其智能化、易用化程度將會(huì)不斷邁上一個(gè)個(gè)新臺(tái)階,。
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