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[摘 要]为取得MRI中腹部扫描的清晰图像，排除患者因为呼吸波动造成的脏器位置变化，特开发本门控系统。本系统使用台湾联兴公司的US9116-006-N惠斯通电桥压力检测芯片，结合使用意法半导体的STM32F031芯片及MAX 3232串口收发器，检测患者呼吸时的腹部压力信号，根据腹部压力信号的情况输出触发信号，从而使得MRI系统的扫描开始于最佳时机，以得到最佳的人体医学图像。对于整个采集系统，给出原理图，软件设计及关键节点描述。通过实验验证，整个系统达到设计要求，系统可以正常运行。
[关键词]UART 惠斯通电桥 MRI
[Abstract]In order to obtain a clear image of the abdominal scan in MRI and eliminate the changes in the position of the organs caused by the patient's respiratory fluctuations， this door control system was developed. The system uses Taiwan Lianxing's US 9116-006- power bridge pressure detection chip， combined with STM32F031 chip and MAX 3232 serial transceiver to detect the abdominal pressure signal when the patient breathes. According to the abdominal pressure signal， the trigger signal is output， so that the scan of the MRI system begins at the best time to obtain the best human medical image. For the whole collection system， the schematic diagram， software design and key node description are given. Through experimental verification， the entire system meets the design requirements， and the system can run normally.
[Key word]UART Whistler Power Bridge MRI
中圖分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）01-0174-02
1、引言
MRI临床医学诊断图像的清晰度在医生的诊断过程具有重要作用，但由于患者呼吸造成的脏器位置移动会造成图像的不清晰，需要使用门控系统去检测患者腹部压力，给出最佳的扫描时机。在综合考虑了功耗、性价比、可实现性等主要因素后，选用US9116-006-N芯片作为采集系统的关键器件，并结合STM32F031进行系统设计。
2、系统结构设计
压力传感器具有众多型号，考虑到领域的特殊性，结合实际情况等因素，本系统采用意法半导体的STM32F031 ARM芯片作为中心控制单元，US9116-006-N芯片作为AD采集的关键部件，并采用MAX 3232芯片作为通讯接口，用于和主机进行通讯。
STM32F031通过自带的AD口接收压力传感器输出的信号，为保证此压力信号的准确稳定，对压力传感器信号进行调理放大。MAX 3232芯片作为通讯接口和主机进行RS-232通讯，接收主机下发的个体腹部压力基准信号，同时向上位机反馈实时腹部压力信号。以三极管S8050为功能中心的电路输出高低电平，用以触发谱仪扫描的启停。
3、硬件设计实现
STM32F031作为意法半导体公司中低端的AMR微控制器，具有32位字长，高达48 MHz的系统时钟，具有1路UART接口，具有SWD调试串口，3.3V供电。
4 、软件设计
本系统的软件开发平台基于ARM公司的Keil V5.0，同时使用意法半导体的HAL库函数。和意法半导体之前提供的标准库函数相比，HAL库函数具有更严谨的特点，表现出更高的抽象整合水平，HAL API集中关注各外设的公共函数功能，这样便于定义一套通用的用户友好的API函数接口，从而可以轻松实现从一个STM32产品移植到另一个不同的STM32系列产品。
软件实现的目标是通过STM32F031的AD口读取到患者的实时腹压信号，将此腹压信号与通过串口接收到的基准腹压值进行比较，决定是输出高电平还是低电平。其整体构架依次是系统时钟树的生成、I/O引脚的初始化、UART外设初始化、UART中断接收及轮询发送、AD外设初始化、AD中断接收共6大部分。
关键描述
通过实验发现，US9116-006-N芯片直接输出的电压信号非常微弱，约0.3伏～0.6伏且不稳定。如果直接采集不经过进一步放大和调理，容易引起误触发动作。所以在其后级增加了AD620N运放芯片，解决了上述问题。
5、结束语
笔者从项目的实际需求入手，设计了本MRI用呼吸门控系统。并从系统设计、硬件设计、软件设计及关键部分等方面进行阐述。该系统已经应用于MRI成像系统，腹压信号采集准确，触发电平信号输出正确快速，达到了预期目的。
参考文献
[1]谭浩强 C程序设计 清华大学出版社，2001.6.
[2]RM0090，2013.2 www.st.com.
[3]STM32F03 DATA SHEET 2016.9 www.st.com.
[4]UM1725 2016.9 www.st.com.
[5]李宁 ARM开发工具RealView MDK使用入门，北京航空航天大学出版社，2008.3.
