基于AVR單片機的核磁共振儀床體運動控制與檢測系統(tǒng).pdf

1、本課題以通用電氣醫(yī)療集團的Ovation5型核磁共振儀的床體為控制對象，研制了核磁共振成像儀床體運動控制與檢測系統(tǒng)。論文具體分析了系統(tǒng)的設計要求，闡述了系統(tǒng)的功能，介紹了系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計。 本系統(tǒng)的控制對象是核磁共振成像儀的床體，實現(xiàn)床體的縱向運動和橫向運動控制及檢測功能，縱向運動采用直流伺服電機驅動，橫向運動采用直流步進電機驅動。床體同時具有現(xiàn)場手動控制和主機遠程控制兩種控制方式?？刂葡到y(tǒng)主要由控制單元、執(zhí)行機構、檢測

2、單元和顯示單元四部分構成。系統(tǒng)設計了AVR系列單片機與MAX Ⅱ系列CPLD相結合的核心控制器，采用PWM方式控制直流伺服電機。閉環(huán)PI調節(jié)調節(jié)器的應用，使控制系統(tǒng)具有良好的動態(tài)和靜態(tài)性能。對直流步進電機采用驅動器開環(huán)控制方式。 為了降低系統(tǒng)內不同等級電壓間的相互干擾，本設計將控制部分與功率部分放置在不同電路板上。系統(tǒng)的硬件電路板主要包括主控制板、顯示按鍵板、電機驅動板。主控制板是系統(tǒng)的核心部分，包括以單片機和CPID為主控元件

3、控制核心，位置信號濾波電路，電平轉換電路，串口通信電路，電流信號處理電路和一些外圍輔助電路。顯示按鍵板是系統(tǒng)中的人機對話部分，操作人員通過對操作面板上的按鍵和開關的操作實現(xiàn)系統(tǒng)的控制和檢測功能。電機驅動板是系統(tǒng)直接連接兩臺被控電機的執(zhí)行部分，主要包括直流伺服電機驅動電路、步進電機驅動電路和過流保護電路。 本系統(tǒng)的軟件設計包括兩個部分，單片機程序設計和CPID程序設計。AVR單片機采用ICC語言，采用模塊化設計，增加了程序的可讀性

4、和可移植性。主要的程序模塊有：主程序、按鍵掃描模塊、動態(tài)顯示輸出模塊、PWM波控制模塊、縱向運動測試模塊、橫向運動測試模塊、壽命測試模塊等。CPID采用QuartusⅡ平臺開發(fā)，采用原理圖輸入的方式，實現(xiàn)顯示信號編碼、步進電機驅動脈沖計數(shù)、橫向位置計算等功能。 本文最后在對運動控制與檢測系統(tǒng)在實際應用中的情況進行了實驗研究，并提出了部分改進方案。目前該系統(tǒng)已應用于GE公司的核磁共振成像儀床體的生產與實驗。系統(tǒng)能夠對床體部分獨立進