C8051F350單片機在全自動CCFL觀片儀亮度調節系統中的應用方案

引 言

跨入21世紀以來，信息的世界變換迅速，說不定今天出了某高科技產品明天就會有更優秀的同類產品面世。其中電子計算機科學技術更新周期大概就是2到3年。隨著電子計算機等科學技術的發展，醫療設備的現代化、智能化研究越來越受到人們的關注，大量的科學家及工程技術人員都積極地投入到這一場醫療設備的革命中，其中，對各種類型射線底片觀片設備的研究也是醫療設備開發的重點。由于傳統的觀片設備亮度低、均勻性差、容易引起視疲勞等缺點，已經不能滿足現代化醫學診斷的要求。利用CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)開發的觀片儀具有結構簡單、燈管表面溫升小、燈管表面亮度高、使用壽命長、顯色性好、發光均勻等優點。醫療設備至關重要。擁有好的醫療設備，有些不能做的手術就能做了，能做的手術其成功概率也會大大提升。

本文我們介紹的是一種以C8051F350單片機作為主控芯片的全自動CCFL觀片儀亮度調節系統。當環境光強發生變化后，該系統能夠使觀片儀的背景照明光強與環境光強比值保持最佳，觀測者看到的射線底片內容最為清晰而且不容易產生視覺疲勞。觀片儀亮度與環境光強的比值最初可由觀測者根據自己的具體情況設定。該系統還可以實現觀片儀的自動開關，插入射線底片后自動點亮觀片儀，當系統閑置時，觀片儀會自動關閉進入省電模式，延長了冷陰極(是指無需把陰極加熱，而是利用電場的作用來控制界面的勢能變化，使陰極內的電子把勢能轉換為動能而向外發射。)燈管的使用壽命。與傳統的相比有很大的優勢。既保證了醫生觀片的準確，也保證了醫生本身的視覺疲勞問題。畢竟醫療方面的事情不容忽視，醫生的診斷結果關乎著許多人的生活，一點點的錯誤會帶給1個甚至幾個家庭帶來悲劇。

1 CCFL觀片儀調光原理

利用CCFL開發的觀片儀是一種由冷陰極高頻光源通過液晶背光技術(LCD)產生大面積的高亮度、均勻性好、噪聲低的環保節能設備。采用CCFL背光照明技術，將線光源轉變為亮度均勻的面光源。CCFL發光強度由DC/AC逆變器控制，通過改變逆變器控制電壓從而改變CCFL的發光強度。為實現環境光強變化后觀片儀能夠自動調節到最佳觀測亮度，利用光電傳感器動態采集環境光強，由C8051F350對信號進行A/D化，根據一定的算法處理后輸出CCFL控制的電壓，達到自動調光的目的。使醫療設備在工作時給出最適合當時環境的光且光的強度穩定。

2 C8051F35簡介

C8051F350是一款完全集成了單片復合信號系統的微控制器。C8051F350集成了24位8通道ADC和8位2通道DAC。C8051F350結合了高度精密的模擬數據轉換器和一個高吞吐量8051 CPU，是模擬和計算密集型應用的理想選擇。

C8051F350單片機主要特性：

(1)高速流水線結構的8051兼容的CIP-51內核，最高50MIPS執行速度;

(2)全速非侵入式的系統調試接口(片內，C2接口);

(3)24位1ksps的8通道單端/差分ADC，帶模擬多路器;

(4)2路8位電流型DAC;

(5)高精度可編程的24.5MHz內部震蕩器;

(6)8KB字節可在系統編程的FLASH存儲器;

(7)768(512+256)字節的片內RAM;

(8)硬件實現的SPI，SMBus/IIC和UART串行接口;

(9)4個通用的16位定時器;

(10)具有3個捕捉/比較模塊的可編程計數器/定時器陣列;

(11)片內上電復位，看門狗定時器，2個電壓比較器，VDD監視器和溫度傳感器;

(12)17個I/O端口;

(13)-40~85度工業級溫度范圍;

(14)2.7V~3.6V工作電壓，LQFP32封裝;

3 硬件設計

觀片儀控制系統主要由自動開關、調光控制、通信接口三部分構成，系統框圖如圖1所示。系統以C8051F350為主控芯片，紅外對射管實現觀片儀的自動開關。單片機通過實時采集環境光強和背景照明光強，實現觀片儀亮度的動態調節。通信部分則采用RS 232接口方式，主要完成系統參數的設置以及固件程序的在系統升級(ISP)。

3.1 紅外對射管

觀片儀自動開關由紅外對射管傳感器實現。當紅外對射管之間插入射線底片后，紅外接收管則輸出信號，程序檢測到該信號從而打開CCFL;當系統閑置時，觀片儀則自動熄滅。由此可以更好地節約電能，從而達到低消耗的目的。相信與傳統的觀片儀相比會有很大的改觀。

紅外對射管選擇霍尼韋爾公司的SEP8505-002，其工作波長為935nm，材料為GaAs(砷化鎵)，發光功率為7.8mW/cm(流明)，光譜寬度為80 nm，正向壓降為1.5V，輸出電流為20 mA。與其配對的紅外接收管為SDP8405—002，功率為70 mW，工作方式為三極管射極跟隨輸出方式。光電接收管的輸出飽和電流為0.4 mA，CE極的飽和電壓為0.4V，紅外檢測電路。