● 摘要
近几年来，随着我国国民经济的稳定增长，放疗设备的保有量高速增加,高精度放射性治疗迅速发展,与之相应对放疗射线分析设备的需求也迅速增加。专家预测放疗射线分析设备市场规模达到上百亿元。中国计量科学研究院根据这个市场需求立项开发一套放疗射线分析设备，本人全权负责项目软件开发。 此测量系统由硬件和软件两部分组成：硬件包括测量仪器、运动控制设备和工控机；软件包括测量仪器控制程序、运动控制程序和电脑控制台软件。硬件设计是基础，软件设计是核心，基于嵌入式开发软硬件紧密耦合特性，本文介绍了软硬件两方面设计，以软件设计为论述主题。控制程序包括硬件驱动程序、前后台操作系统程序和应用程序。驱动程序主要根据各控制器和接口芯片数据手册提供的控制方式、控制时序等资料开发，使之成为系统内可控的有机整体。前后台操作系统构造了控制程序的运行框架，如前台程序、后台程序、消息机制等，其中前台程序处理常规进程；后台程序处理异常进程；消息机制是通过消息队列的插入、提取等操作管理键盘消息。应用程序是在前后台操作系统框架内，通过调用驱动程序和编写各种算法来实现测量仪器或运动控制设备的功能。电脑控制台软件使用VC6开发，通过串口和下位机进行交互，协调测量仪器和运动控制设备工作，使两者配合完成对放疗射线场的扫场分析。电脑控制台软件可以给下位机发送控制指令并接收下位机上传的数据，电脑控制台软件要和下位机的控制程序配合开发，电脑发送指令而由下位机编程指令实现。除控制程序和电脑软件外，本文还论述了程序开发中涉及的重要算法及其原理，如测量仪器测量过程中遇到工频干扰、空间干扰和环境温度变化等干扰，通过设计滤波算法、修正算法保证测量稳定性和重复性；根据电机矩-频特性和振动特性设计步进电机变速曲线控制算法，保证电机控制精度和运行稳定性；根据液晶显示原理设计显示算法等。 截止论文撰写完毕，本课题设计开发的设备已在实验室中完成了对其软件功能、可靠性、测量精度和重复性的测试，同时还进行了多次实地测试，证实本仪器在精度、稳定性、功能、响应速度等多方面均达到标准。目前已正式上交中国计量科学研究院运营。