基于单片机控制的CT扫描床系统仿真研究

宿曼

摘 要方法：利用单片机控制电机及编码系统，完成扫描床的移动及计数；结论：可以辅助教学过程，完成复杂的CT扫描床移动过程的简单化。

【关键词】单片机；控制；编码系统

CT是Computed Tomography 的简称，即电子计算机断层扫描，在临床诊断中具有重要的作用。CT技术广泛应用的今天，对于医学及相关工程专业的学生来说，了解和掌握CT技术的原理是很有必要的。但实际应用中的CT装置都十分庞大复杂，且价格昂贵，如果能开发出一套用于教学的CT实验仪，将大大有助于学生了解和掌握CT技术原理。

CT结构中，扫描检查床的功能非常重要，因为其不仅是把病人送进扫描机架孔内，还必须把被检部位正确地定位在X线束扫描平面的位置上。CT扫描床水平移动系统的研究正是为了清晰地体现CT技术的原理而研制的功能完整的小型CT扫描床结构，不仅可用于CT扫描床原理的教学实验和科学研究，还可用于单片机控制系统的开发研究。

1 整体开发思路

以单片机控制系统为核心，通过输入扫描床移动距离，单片机控制扫描床的移动并对扫描床移动距离进行计数测量。单片机发出指令，控制步进电机开始转动工作，步进电机工作带动扫描床移动，与扫描床一体的扫描床码尺移动，码尺移动的移动使得编码系统开始工作，对码尺的移动距离进行计数。当码尺移动距离超过设计范围时，声光报警装置开始报警工作。

2 硬件电路

2.1 编码系统设计

在硬件电路设计中，编码系统设计是整个系统设计的核心部分。首先利用开关按键代替编码系统，用开关的“通”“断”产生高低电平，实现编码系统产生计数脉冲的作用。

如图2所示，开关断开时，光耦中二极管未被短接，二极管导通发光，光耦为通路，此时光敏三极管集电极端为低电平，通过非门后，送往单片机P32引脚一个高电平。当开光按下时，光耦中二极管被短接，二极管断开不发光，光耦为断路，此时光敏三极管集电极端为高电平，通过非门后，送往单片机P32引脚一个低电平。由此可见，当开关按下一次，即可以给单片机P32引脚送去一个脉冲，以便于单片机识别。

当P32引脚收到脈冲后，可对该脉冲进行技术，通过对单片机编程，P32引脚收到的脉冲个数，可以在数码管中进行实时显示计数。

2.2 步进电机控制电路

在扫描床实际运行过程中，是利用电机带动码尺运动，从而实现光耦的通断的，因此，在本设计中，开关部分可以在后续电路中用步进电机电路取代，如图3所示。

3 软件编程思路

程序编写的核心主要是对编码系统产生的脉冲进行计数，并将记录的数值与输入的指令相比较，当脉冲数高于指令数时，单片机产生报警信号。如图4所示。

4 总结

通过试验，该系统可以准确的记录扫描床移动距离。通过课堂实施环节，可以让学生通过设计、绘图、电路搭建、程序编写调试等环节更好的掌握CT扫描床水平移动系统的原理。

作者单位

河北化工医药职业技术学院 河北省石家庄市 050000