应用于双能X射线骨密度仪的扫描控制及数据采集系统研制

论文摘要

骨密度测量是评价骨质丢失、诊断骨质疏松的重要手段之一。本文首先介绍了骨密度测量技术的发展现状以及各种骨密度测量方法,随后详细介绍了应用于双能X射线骨密度仪的扫描控制及数据采集系统的研制。扫描控制及数据采集系统是双能X射线骨密度仪中的重要组成部分,该系统设计选择C8051F020单片机为主控器,在此基础上,通过对扫描控制和数据采集电路的反复规划,并完成了各模块电路实现采集、扫描、控制等工作需要的相关软件程序开发,完成了整个设计的开发工作。该项目设计的双路脉冲计数器是由单片机的定时器T2作为标准计时器,定时T0和定时器T4分别作为高能和低能计数器;X射线源和探测器的步进电机由MS-3H090M驱动器来驱动;单片机和PC机之间的数据通过串口进行传输;人机交互操作界面由Visual C++设计完成。通过实验测试,计数率大于1M,单路扫描长度为30cm时测试时间为120s,两路扫描时间小于300s。实验测试结果表明该扫描控制及数据采集系统现已满足设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 选题依据及研究意义
• 1.2 国内外现状及发展方向
• 1.2.1 经典骨密度测量法
• 1.2.2 单光子吸收法
• 1.2.3 双光子吸收法
• 1.2.4 双能X线测量法
• 1.2.5 定量断层成象骨密度测量法
• 1.2.6 超声波骨密度测量法
• 1.3 骨密度测量方法比较
• 1.4 双能X线骨密度仪设计原理
• 1.5 双能X线骨密度仪结构原理图
• 1.6 通信接口方式和标准
• 1.7 课题的主要内容
• 第2章 骨密度仪数据采集系统设计
• 2.1 数据采集系统硬件结构设计
• 2.1.1 高低能量幅度甄别
• 2.1.2 单片机系统设计
• 2.1.3 双路脉冲计数器
• 2.1.4 端口输入输出
• 2.1.5 串行接口电路
• 2.1.6 供电电路
• 2.2 数据采集系统软件程序设计
• 2.2.1 定时器T2 定时服务程序
• 2.2.2 定时器T0计数服务程序
• 2.2.3 定时器T4 计数服务程序
• 2.2.4 上位机接收数据及串口事件处理
• 2.3 数据采集系统基本参数测试
• 2.3.1 固定信号脉冲测量
• 2.3.2 随机信号脉冲测量
• 2.3.3 双路脉冲现场计数测试
• 第3章 骨密度仪扫描控制系统设计
• 3.1 扫描控制系统硬件结构设计
• 3.1.1 X射线源和探测器的步进电机控制
• 3.1.2 步进电机驱动器的控制
• 3.1.3 步进电机接口电路
• 3.1.4 步进电机驱动器控制要求
• 3.1.5 硬件抗干扰措施
• 3.2 扫描控制系统软件程序设计
• 3.2.1 探测器的步进电机控制程序
• 3.2.2 下位机串行通信程序
• 3.2.3 上位机串行通信程序
• 3.2.4 串口发送部分的程序实现
• 3.3 骨密度仪扫描控制系统基本参数测试
• 3.3.1 步进电机步进角的测试
• 3.3.2 步进角与探测器运动距离关系
• 3.3.3 步进电机控制和双路脉冲计数同步测试
• 第4章 总结与展望
• 参考文献
• 谢辞
• 在攻读硕士学位期间发表的学位论文
• 附件一:电路总图