x7第7章 S12脉宽调制模块及其应用实例

第7章

S12脉宽调制模块及其应用实例

PWM模块概述PWM模块结构组成和特点

PWM模块寄存器及设置PWM模块基础应用实例智能车系统中PWM模块的应用 7.1PWM模块概述 脉冲宽度调制（PWM）是产生精确脉冲序列输出和实现D/A转换的有效手段，微控制器的脉宽调制模块被广泛应用于工业控制和新型消费机电产品（例如智能空调、节能冰箱、电动自行车等）。PWM信号可以通过软件编程调节波形的占空比、周期和相位，能够用于直流电动机调速、伺服电动机控制、D/A转换器等应用。例如，电视机遥控部分普遍采用14位或16位的PWM产生调谐电压；在无人自动驾驶汽车系统中，常用伺服电动机来控制方向盘，伺服电动机的旋转角度与给定的PWM信号占空比一致，每个占空比数值都对应一个旋转角度；同时，在灯光亮度调节、直流电动机速度控制等方面，采用PWM都很容易实现。 MC9S12DG128产生PWM信号的方法主要有两种：利用输出比较功能和单片机内置的PWM模块实现。利用输出比较功能可以通过软件编程设定输出任意脉冲信号，但会占用CPU资源，而且不易产生精确的脉冲序列；而单片机内部集成的PWM模块专门用于输出PWM信号，使用时极少占用CPU资源。7.2PWM模块概述 MC9S12DG128单片机内置的PWM模块框图如图7.1所示。7.2PWM模块概述 由图7.1可知，MC9S12DG128的PWM模块具有8路8位独立PWM通道，通过相应设置也可以变为4个16位PWM通道，每个PWM通道由独立运行的8位脉冲计数器PWMCNT、两个比较寄存器PWMPER和PWMDTY等组成。通过对各寄存器的参数设置，确定PWM波形的输出周期和占空比，另外还可以通过极性寄存器PWMPOL和对齐方式选择寄存器PWMCAE设置PWM波形输入的极性和对齐方式。7.2PWM模块概述PWM模块具有以下基本特征：具有可编程周期和占空比的8个独立PWM通道；每个PWM通道具有独立的计数器；每个通道可编程允许/禁止PWM功能；每个通道可软件选择PWM脉冲极性；具有双缓冲的周期和占空比寄存器，当到达有效周期终点（PWM到达0）或通道禁止时，修改值生效；每个通道可编程中心对齐或左对齐输出；8个8位通道或4个16位通道PWM分辨率；4个时钟源（A、B、SA和SB）提供宽频带频率；可编程的时钟选择逻辑；紧急关闭。7.3PWM模块寄存器及设置

MC9S12DG128的PWM模块共有37个寄存器，详见表7.1，其中PWM测试寄存器（PWMTST）、PWM预分频计数寄存器（PWMPRSC）、PWM比例因子A计数寄存器（PWMSCNTA）和PWM比例因子B计数寄存器（PWMSCNTB）仅用于出厂测试，所以后文不对其进行说明。7.3PWM模块寄存器及设置7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.1PWM允许寄存器 PWM允许寄存器（PWMEnableRegister，PWME）中的每个控制位对应相应的PWM通道，可以通过设置相应的控制位启动或者停止PWM信号输出。当任意一个PWMEx位被置位（PWMEx=1）时，相应的PWM信号产生输出。但是，由于PWMEx需要与时钟源同步，直到PWM模块时钟的下一个周期到来，才能输出正确的PWM波形。 当处于级联模式时，8个8位PWM通道通过两两级联构成4个16位的PWM通道，此时PWME1、PWME3、PWME5和PWME7对应控制4个16位PWM通道，而其他控制位无效，如图7.2所示。7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.1PWM允许寄存器 读：任何时刻；写：任何时刻。 PWME7：PWM通道7允许。 1表示允许PWM通道7输出； 0表示禁止PWM通道7输出。 PWME6：PWM通道6允许。 1表示允许PWM通道6输出，如果CON67=1，该位无效； 0表示禁止PWM通道6输出。 PWME5：PWM通道5允许。 1表示允许PWM通道5输出； 0表示禁止PWM通道5输出。 PWME4：PWM通道4允许。 1表示允许PWM通道4输出，如果CON45=1，该位无效； 0表示禁止PWM通道4输出。7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.1PWM允许寄存器 PWME3：PWM通道3允许。 1表示允许PWM通道3输出； 0表示禁止PWM通道3输出。 PWME2：PWM通道2允许。 1表示允许PWM通道2输出，如果CON23=1，该位无效； 0表示禁止PWM通道2输出。 PWME1：PWM通道1允许。 1表示允许PWM通道1输出； 0表示禁止PWM通道1输出。 PWME0：PWM通道0允许。 1表示允许PWM通道0输出；如果CON01=1，该位无效； 0表示禁止PWM通道0输出。7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.2PWM极性寄存器每个PWM通道波形开始的极性由PWMPOL寄存器中的相应PPOLx位决定，如果极性选择位是1，周期开始时PWM通道输出高电平，当通道计数器数值等于占空比计数值时翻转为低电平；相反，如果极性选择位是0，周期开始时PWM通道输出低电平，当通道计数器数值等于占空比计数值时翻转为高电平，PWM极性寄存器（PWMPolarityRegister，PWMPOL）如图7.3所示。7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.2PWM极性寄存器读：任何时刻；写：任何时刻。 注意：PPOLx寄存器的位可以在任何时刻写入。如果正在产生PWM信号时改变极性，在转换过程中可能截短或延长输出脉冲。 PPOLx：PWM通道x输出波形极性。 1=PWM通道x在周期开始时输出高电平，当到达占空比计数值时翻转为低电平； 0=PWM通道x在周期开始时输出低电平，当到达占空比计数值时翻转为高电平。7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.3PWM时钟选择寄存器 每一个PWM通道可以选择两个时钟作为该通道的时钟源。PWM时钟选择寄存器（PWMClockSelectRegister，PWMCLK）如图7.4所示。 读：任何时刻；写：任何时刻。 注意：PCLKx寄存器的位可以在任何时刻写入。如果正在产生PWM信号时改变极性，在转换过程中可能截短或延长输出脉冲。 PCLK7、PCLK6、PCLK3、PCLK2：PWM通道7、6、3、2时钟选择位。 1表示ClockSB作为相应通道时钟源； 0表示ClockB作为相应通道时钟源。 PCLK5、PCLK4、PCLK1、PCLK0：PWM通道5、4、1、0时钟选择位。 1表示ClockSA作为相应通道时钟源； 0表示ClockA作为相应通道时钟源。7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.3PWM时钟选择寄存器 PWM时钟选择框图如图7.5所示，从图中可知，PWM模块一共有4个时钟源，分别为ClockA、ClockB、ClockSA和ClockSB，其中ClockA和ClockB由总线时钟直接分频得到，分频因子由PWM预分频时钟选择寄存器（PWMPRCLK）中的Bit2～Bit0或Bit6～Bit4确定（见图7.6），PWM预分频时钟选择寄存器的介绍详见7.3.4节。ClockSA由ClockA通过PWM比例因子寄存器A（PWMSCLA）再次分频得到，ClockSB由ClockB通过PWM比例因子寄存器B（PWMSCLB）再次分频得到，PWM比例因子寄存器A和PWM比例因子寄存器B的介绍详见7.3.7节和7.3.8节。7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.3PWM时钟选择寄存器7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.4PWM预分频时钟选择寄存器 PWM预分频时钟选择寄存器（PWMPrescaleClockSelectRegister，PWMPRCLK）为ClockA和B选择独立的预分频因子。 读：任何时刻；写：任何时刻。 注意：PWMPRCLK寄存器的位可以在任何时刻写入。如果正在产生PWM信号时改变极性，在转换过程中可能截短或延长输出脉冲。 PCKB2～PCKB0：ClockB预分频因子选择。 ClockB是可以用做通道2、3、6或7的两个时钟源之一，这3位决定了ClockB的频率，如表7.2所示。7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.4PWM预分频时钟选择寄存器7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.4PWM预分频时钟选择寄存器 PCKA2～PCKA0：ClockA预分频因子选择。 ClockA是可以用做通道0、1、4或5的两个时钟源之一，这3位决定了ClockA的频率，如表7.3所示。7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.5PWM居中对齐允许寄存器 PWM居中对齐允许寄存器（PWMCenterAlignEnableRegister，PWMCAE）包含8个控制位，如图7.7所示。用于控制相应PWM通道输出波形为中心对齐输出或左对齐输出。如果CAEx=1，相应的PWM通道输出波形为中心对齐；如果CAEX=0，相应的PWM通道输出波形为左对齐。7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.5PWM居中对齐允许寄存器 PWM居中对齐允许寄存器（PWMCenterAlignEnableRegister，PWMCAE）包含8个控制位，如图7.7所示。用于控制相应PWM通道输出波形为中心对齐输出或左对齐输出。如果CAEx=1，相应的PWM通道输出波形为中心对齐；如果CAEX=0，相应的PWM通道输出波形为左对齐。 注意：仅当相应的通道被禁止输出时，才可以设置该寄存器。 SAEx：通道x居中对齐输出方式。 1表示通道x输出波形为居中对齐方式。 0表示通道x输出波形为居中左齐方式。7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.5PWM居中对齐允许寄存器 PWM左对齐输出波形如图7.8所示。当使用左对齐格式输出时，8位计数器只作加法计数；当计数器加法计数到占空比寄存器中设置的数值时，PWM通道输出波形就会发生变化；当计数器加法计数到周期寄存器中设置的数值时，计数器复位，输出波形电平发生变化，然后再次读取占空比和周期寄存器中的数值以作为下一次计数参考使用。PWM通道计数寄存器介绍详见7.3.9节，PWM通道周期寄存器介绍详见7.3.10节，PWM通道占空比寄存器介绍详见7.3.11节。7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.5PWM居中对齐允许寄存器 PWM居中对齐输出波形如图7.9所示。当使用居中对齐格式输出时，8位计数器既作加法计数也能作减法计数；当计数器加法计数到占空比寄存器中设置的数值时，PWM通道输出波形就会发生变化；当计数器加法计数到周期寄存器中设置的数值时，计数器会从加法计数变为减法计数；当计数器再次减法计数到占空比寄存器中的数值时，PWM通道输出波形再次发生变化；当计数器中数值减到0时，计数器重新变为加法计数器，然后再次读取占空比和周期寄存器中的数值以作为下一次计数参考使用。7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.6PWM控制寄存器 PWM控制寄存器（PWMControlRegister，PWMCTL）包含8个转换完成标志，如图7.10所示。该寄存器用于PWM模块的各种控制，其中包括4个级联控制位，用于将一对8位PWM通道级联成一个16位通道。当通道6和通道7级联时，通道6的寄存器成为16位寄存器中的高8位字节；当通道4和通道5级联时，通道4的寄存器成为16位寄存器中的高8位字节；当通道2和通道3级联时，通道2的寄存器成为16位寄存器中的高8位字节；当通道0和通道1级联时，通道0的寄存器成为16位寄存器中的高8位字节。 读：任何时刻；写：任何时刻。7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.6PWM控制寄存器 注意：仅当需要级联的两个通道都被禁止输出时，才可以设置该寄存器中相应的控制位。 ①CON67：通道6、通道7级联。 1表示8位PWM通道6、7级联形成一个16位PWM通道。通道6作为高8位字节，通道7作为低8位字节，这时通道7输出引脚用做16位PWM的输出（端口PWMP的位7），通道7的时钟选择控制位、极性控制位、输出使能控制位、居中对齐允许位有效；通道6的相应寄存器控制位均无效。 0表示通道6、7作为两个独立的8位PWM通道。 ②CON45：通道4、通道5级联。 1表示8位PWM通道4、5级联形成一个16位PWM通道。通道4作为高8位字节，通道5作为低8位字节，这时通道5输出引脚用做16位PWM的输出（端口PWMP的位5），通道5的时钟选择控制位、极性控制位、输出使能控制位、居中对齐允许位有效；通道4的相应寄存器控制位均无效。 0表示通道4、5作为两个独立的8位PWM通道。7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.6PWM控制寄存器 ③CON23：通道2、通道3级联。 1表示8位PWM通道2、3级联形成一个16位PWM通道。通道2作为高8位字节，通道3作为低8位字节，这时通道3输出引脚用做16位PWM的输出（端口PWMP的位3），通道3的时钟选择控制位、极性控制位、输出使能控制位、居中对齐允许位有效；通道2的相应寄存器控制位均无效。 0表示通道2、3作为两个独立的8位PWM通道。 ④CON01：通道0、通道1级联。 1表示8位PWM通道0、1级联形成一个16位PWM通道。通道0作为高8位字节，通道1作为低8位字节，这时通道1输出引脚用做16位PWM的输出（端口PWMP的位1），通道1的时钟选择控制位、极性控制位、输出使能控制位、居中对齐允许位有效；通道0的相应寄存器控制位均无效。 0表示通道0、1作为两个独立的8位PWM通道。7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.6PWM控制寄存器 如果需要PWM输出精度更高，可以将2个8位PWM通道级联构成1个16位PWM通道，如图7.11所示。需要注意的是，如果需要级联的两个通道中有当前在工作的，必须先禁止其工作，然后再级联。表7.4总结了级联模式的控制寄存器。7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.6PWM控制寄存器 PSWAI：等待模式下PWM停止位。该位使能，通过禁止时钟输入到预分频器，可降低等待模式下的功耗。 1表示等待模式时，预分频器的时钟输入停止； 0表示等待模式时，允许预分频器的时钟输入。 PFRZ：冻结模式下PWM停止位。 1表示冻结模式时，预分频器的时钟输入停止； 0表示冻结模式时，允许PWM继续工作。7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.7PWM比例因子寄存器A PWM比例因子寄存器A（PWMScaleARegister，PWMSCLA）是可编程分频寄存器，如图7.12所示，用于将ClockA进行分频，产生ClockSA。通过将ClockA除以PWMSCLA寄存器中的值，再除以2，形成ClockSA，公式为 读：任何时刻；写：任何时刻（导致分频计数器装载新的比例因子值PWMSCLA）。 注意：当PWMSCLA=$00时，PWMSCLA默认值为256，此时ClockSA等于ClockA的频率除以512。7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.8PWM比例因子寄存器B PWM比例因子寄存器B（PWMScaleBRegister，PWMSCLB）是可编程分频寄存器，如图7.13所示，用于将ClockB进行分频，产生ClockSB。通过将ClockB除以PWMSCLB寄存器中的值，再除以2，形成ClockSB，其公式为 读：任何时刻；写：任何时刻（导致分频计数器装载新的比例因子值PWMSCLB）。 注意：当PWMSCLB=$00时，PWMSCLB默认值为256，此时ClockSB等于ClockB的频率除以512。7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.9PWM通道计数寄存器 每个通道有一个专用的8位加/减计数器，计数器的频率和时钟源频率相关。可以在任何时刻读取该计数器中数值，而不影响计数器和PWM通道的工作。当处于左对齐输出模式时，计数器从0开始做加法计数，直到增加到PWM周期寄存器1的值；当处于居中对齐输出模式时，计数器从0开始进行加法计数，直到增加到PWM周期寄存器的值，然后再进行减法，直至回到0。PWM通道计数寄存器（PWMChannelCounterRegisters，PWMCNTx）如图7.14所示。7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.9PWM通道计数寄存器 向计数器写入任何值将导致计数器复位到$00，计数器方向设置为向上计数，从周期寄存器和占空比寄存器的缓冲器中得到周期和占空比数值，然后根据极性选择位改变输出电平。当相应的PWM通道被禁止（PWMEx=0）时，PWMCNTx计数器不工作；当相应的PWM通道允许时（PWMEx=1），计数器以PWMCNTx中的值作为初始值开始计数。 在级联模式下，无论对16为计数器的访问，还是对高8位和低8位分开访问，都会使计数器复位。读取16位计数器必须用16位方式访问，以保持数据的一致性，高8位和低8位分开读取会得到不正确的结果。 读：任何时刻；写：任何时刻。 注意：当通道允许时写计数器可能会产生一个无效的PWM周期。7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.10PWM通道周期寄存器 每个PWM通道有一个独立的周期寄存器，该寄存器的值决定相应PWM通道的周期。PWM通道周期寄存器（PWMChannelPeriodRegisters，PWMPERx）如图7.15所示。 周期寄存器中的数值是双缓冲的，因此，当寄存器中的数值改变后，并不立即生效，直到下列事件中的一个发生：当前有效周期结束；写计数寄存器（计数器复位到$00）；通道被禁止。 因此，PWM将总是输出以前的波形或新波形，而不是两者之间的某种无效波形。如果PWM通道被禁止，写入周期寄存器的数值将直接进入锁存器和缓冲器。7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.10PWM通道周期寄存器

读：任何时刻；写：任何时刻。 注意：读该寄存器返回最新写入的数值，而不是返回当前有效的周期值。 输出的PWM波形周期计算方法是，用选择的时钟周期（ClockA、ClockB、ClockSA或ClockSB）乘以周期寄存器中的数值。 左对齐方式输出（CAEx=0）： PWMx周期=通道时钟周期×PWMPERx 居中对齐方式输出（CAEx=1）： PWMx周期=通道时钟周期×2×PWMPERx7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.11PWM通道占空比寄存器 每个PWM通道有一个独立的占空比寄存器，该寄存器的值决定相应PWM通道的占空比。PWM通道占空比寄存器（PWMChannelDutyRegisters，PWMDTYx）如图7.16所示。 占空比寄存器中的数值是双缓冲的，因此，当寄存器中的数值改变后，并不立即生效，直到下列事件中的一个发生：当前有效周期结束；写计数寄存器（计数器复位到$00）；通道被禁止。 因此，PWM将总是输出以前的波形或新波形，而不是两者之间的某种无效波形。如果PWM通道被禁止，写入周期寄存器的数值将直接进入锁存器和缓冲器。7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.10PWM通道周期寄存器

读：任何时刻；写：任何时刻。 注意：读该寄存器返回最新写入的数值，而不是返回当前有效的周期值。 占空比寄存器中数值的含义，根据极性控制位的不同而不同。如果极性控制位是1，PWM输出波形开始为高电平，当计数器数值等于占空比计数值时变为低电平，此时占空比寄存器中的数值代表了高电平的持续时间；如果极性控制位是0，PWM输出波形开始为低电平，当计数器数值等于占空比计数值时变为高电平，此时占空比寄存器中的数值代表了低电平的持续时间。 PWM波形占空比计算公式如下： 极性为0时（PPOLx=0）

极性为1时（PPOLx=1）7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.10PWM通道周期寄存器

表7.5总结了忽略输出格式和精度情况下PWM的临界情况。7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.12PWM关断寄存器 PWM关断寄存器（PWMShutdownRegister，PWMSDN）具有紧急情况下立即关断PWM通道输出的功能，如图7.19所示。 读：任何时刻；写：任何时刻。 PWM7ENA：PWM紧急关断允许。如果该位为1，通道7的引脚会被强制配置为输入端口，并启用紧急关断功能。该寄存器中其他位仅在PWM7ENA=1时才有意义。 1表示紧急关断允许； 0表示紧急关断禁止。 PWM7IL：紧急关断有效输入电平选择位。如果启用紧急关断功能（PWM7ENA=1），该位确定PWM通道7处于什么电平时，PWM模块才会被紧急关断。 1表示高电平； 0表示低电平。7.3PWM模块寄存器及设置 7.3.12PWM关断寄存器

PWM7IL：紧急关断有效输入电平选择位。如果启用紧急关断功能（PWM7ENA=1），该位确定PWM通道7处于什么电平时，PWM模块才会被紧急关断。 1表示高电平； 0表示低电平。 PWMRSTRT：PWM重新启动控制位。只有当PWM通道7处于无效状态（非紧急关闭）是，才可以重新启动PWM模块。向PWMRSTRT位写1（触发事件）之后，当计数器返回0时，PWM通道才开始运行。如果PWM7ENA位被复位到0，只有当计数器回到0后，PWM才开始工作。读取该位始终返回0。 PWMIE：PWM中断允许。 1表示PWM中断允许； 0表示PWM中断禁止。 PWMIF：PWM中断标志。当PWM7ENA=1时，PWM通道7上电平的任意变化将产生中断并使PWMIF置位。 1表示PWM7IN输入有变化； 0表示PWM7IN输入无变化。7.4PWM模块基础应用实例 本实例使用某一路PWM输出实现D/A转换效果，通过调节PWM输出波形占空比，控制LED灯的亮度，硬件连接如图7.20所示， PWM波用做D/A输出时，最简单的方法就使PWM波通过一个一阶低通滤波器（如图7.20中R1、C1构成一阶低通滤波器的），为了使电压保持，要是输出阻抗尽可能的大，为此，在低通滤波器后再加上一级电压跟随器（图7.20中由LM324和R2构成）。软件编程首先PWM输出占空比不断增大，可以观察到LED灯的亮度不断增加；之后PWM输出占空比不断减小，可以观察到LED灯的亮度不断降低。7.4PWM模块基础应用实例程序清单：7.4PWM模块基础应用实例程序清单：7.4PWM模块基础应用实例程序清单：7.5智能车系统中PWM模块的应用 在智能车竞赛系统设计中，直流电动机和伺服电动机的控制涉及智能车的速度与方向控制，是智能车控制好坏两大关键因素。鉴于篇幅有限，在此仅叙述运用MC9S12DG128的PWM模块实现对直流电动机和伺服电动机的简单控制应用。更详细的速度控制算法和方向（角度）控制算法，请读者参见书中参考文献。7.5智能车系统中PWM模块的应用 7.5.1应用PWM模块控制直流电动机

直流电动机是智能车前行的动力所在。要驱动、控制一个直流电动机需要设计直流电动机驱动电路，既可以使用分立的功率元件（如MOSFET）搭建驱动电路，也可以使用集成的直流电动机功率驱动芯片。在此，以Freescale公司的H桥功率驱动芯片MC33887为例，介绍应用PWM模块控制直流电动机，其芯片内部结构及引脚图分别如图7.21和图7.22所示（芯片详细资料请读者参考MC33887数据手册）。7.5智能车系统中PWM模块的应用 7.5.1应用PWM模块控制直流电动机

MC33887引脚功能如表7.6所示。7.5智能车系统中PWM模块的应用 7.5.1应用PWM模块控制直流电动机

在智能车系统中，运用MC33887驱动直流电动机的原理图如图7.23所示。7.5智能车系统中PWM模块的应用 7.5.1应用PWM模块控制直流电动机

在此用MC9S12DG128的PWM7和PWM3分别作为MC33887的IN1和IN2引脚下的输入，并通过MC9S12DG128的ADC模块采样MC33887的反馈电流信号（FB引脚），以实时监控H桥的高边电流输出，实现对电动机的转速和转矩的闭环控制；将D1（PIN18）和D2（PIN13）分别通过下拉电阻和上拉电阻接到GND和5V，以使能OUT1（PIN6、PIN7）和OUT2（PIN14、PIN15）的输出。运用PWM模块控制直流电动机的源代码如下。7.5智能车系统中PWM模块的应用 7.5.1应用PWM模块控制直流电动机7.5智能车系统中PWM模块的应用 7.5.1应用PWM模块控制直流电动机7.5智能车系统中PWM模块的应用 7.5.1应用PWM模块控制直流电动机7.5智能车系统中PWM模块的应用 7.5.1应用PWM模块控制直流电动机7.5智能车系统中PWM模块的应用 7.5.2应用PWM模块控制伺服电动机

伺服电动机（俗称为舵机）是车模标准配件，它是一种位置（角度）伺服驱动器，用于需要角度调整变化并可以保持某个角度的控制应用要求。目前在高档遥控玩具，如各种航模，包括飞机模型，潜艇模型，遥控机器人等装置中已得到普遍应用。7.5智能车系统中PWM模块的应用 7.5.2应用PWM模块控制伺服电动机

图7.24是车模伺服电动机的机械结构图。车模伺服电动机的工作原理：控制信号（这里为PWM信号）输出作用到控制电路板上的信号调制芯片，获得一个直流偏置电压。在伺服电动机的控制电路板上有一个内部基准电路，该电路可以产生一个周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，获得的直流偏置电压与电位器的当前电压进行比较，产生一个输出电压差；输出电压差的正值或负值输入到控制电路板上确定小型直流电动机的正转或反转。当小型直流电动机转速一定时，通过级联的变速齿轮组带动可调电位器旋转，最终使得输出电压差为0，此时小型直流电动机转动到某一位置，并保持该位置，停止转动。7.5智能车系统中PWM模块的应用 7.5.2应用PWM模块控制伺服电动机

伺服电动机的输出转角与输入PWM波控制信号的占空比存在如图7.25所示的关系。7.5智能车系统中PWM模块的应用 7.5.2应用PWM模块控制伺服电动机

由伺服电动机的工作原理和图7.25可知，只需改变输入PWM波的占空比便能获得不同的转角，实现智能车系统的转向功能。在此应用MC9S12DG128的PWM5模块控制伺服电动机，伺服电动机的工作电源电压是4.8V～6.0V，为了提高智能车系统的转向性能，在此使用最高工作电压6.0V，原理如图7.26所示。7.5智能车系统中PWM模块的应用 7.5.2应用PWM模块控制伺服电动机

有关PWM5的初始化代码已经在前面7.5.1节中给出，以下仅给出伺服电动机控制的相关代码，即设置PWM波的占空比值，实现伺服电动机的相应转向要求。TheEndMagneticResonanceImaging磁共振成像发生事件作者或公司磁共振发展史1946发现磁共振现象BlochPurcell1971发现肿瘤的T1、T2时间长Damadian1973做出两个充水试管MR图像Lauterbur1974活鼠的MR图像Lauterbur等1976人体胸部的MR图像Damadian1977初期的全身MR图像

Mallard1980磁共振装置商品化1989

0.15T永磁商用磁共振设备中国安科

2003诺贝尔奖金LauterburMansfierd时间MR成像基本原理实现人体磁共振成像的条件:人体内氢原子核是人体内最多的物质。最易受外加磁场的影响而发生磁共振现象(没有核辐射)有一个稳定的静磁场（磁体）梯度场和射频场：前者用于空间编码和选层，后者施加特定频率的射频脉冲，使之形成磁共振现象信号接收装置：各种线圈计算机系统：完成信号采集、传输、图像重建、后处理等

人体内的H核子可看作是自旋状态下的小星球。自然状态下，H核进动杂乱无章，磁性相互抵消zMyx进入静磁场后，H核磁矩发生规律性排列（正负方向），正负方向的磁矢量相互抵消后，少数正向排列（低能态）的H核合成总磁化矢量M，即为MR信号基础ZZYYXB0XMZMXYA:施加90度RF脉冲前的磁化矢量MzB:施加90度RF脉冲后的磁化矢量Mxy.并以Larmor频率横向施进C:90度脉冲对磁化矢量的作用。即M以螺旋运动的形式倾倒到横向平面ABC在这一过程中，产生能量

三、弛豫（Relaxation）回复“自由”的过程

1.

纵向弛豫（T1弛豫）：

M0（MZ）的恢复，“量变”高能态1H→低能态1H自旋—晶格弛豫、热弛豫

吸收RF光子能量（共振）低能态1H高能态1H

放出能量（光子，MRS）T1弛豫时间：

MZ恢复到M0的2/3所需的时间

T1愈小、M0恢复愈快T2弛豫时间：MXY丧失2/3所需的时间；T2愈大、同相位时间长MXY持续时间愈长MXY与ST1加权成像、T2加权成像

所谓的加权就是“突出”的意思

T1加权成像（T1WI）----突出组织T1弛豫（纵向弛豫）差别

T2加权成像（T2WI）----突出组织T2弛豫（横向弛豫）差别。

磁共振诊断基于此两种标准图像磁共振常规h检查必扫这两种标准图像.T1的长度在数百至数千毫秒（ms）范围T2值的长度在数十至数千毫秒（ms）范围

在同一个驰豫过程中,T2比T1短得多

如何观看MR图像：首先我们要分清图像上的各种标示。分清扫描序列、扫描部位、扫描层面。正常或异常的所在部位---即在同一层面观察、分析T1、T2加权像上信号改变。绝大部分病变T1WI是低信号、T2WI是高信号改变。只要熟悉扫描部位正常组织结构的信号表现，通常病变与正常组织不会混淆。一般的规律是T1WI看解剖,T2WI看病变。磁共振成像技术－－图像空间分辨力，对比分辨力一、如何确定MRI的来源（一）层面的选择1.MXY产生（1H共振）条件

RF=ω=γB02.梯度磁场Z（GZ）

GZ→B0→ω

不同频率的RF

特定层面1H激励、共振

3.层厚的影响因素

RF的带宽↓

GZ的强度↑层厚↓〈二〉体素信号的确定1、频率编码2、相位编码

M0↑--GZ、RF→相应层面MXY----------GY→沿Y方向1H有不同ω

各1H同相位MXY旋进速度不同同频率一定时间后→→GX→沿X方向1H有不同ω沿Y方向不同1H的MXYMXY旋进频率不同位置不同（相位不同）〈三〉空间定位及傅立叶转换

GZ----某一层面产生MXYGX----MXY旋进频率不同

GY----MXY旋进相位不同（不影响MXY大小）

↓某一层面不同的体素，有不同频率、相位

MRS（FID）第三节、磁共振检查技术检查技术产生图像的序列名产生图像的脉冲序列技术名TRA、COR、SAGT1WT2WSETR、TE…….梯度回波FFE快速自旋回波FSE压脂压水MRA短TR短TE－－T1W长TR长TE－－T2W增强MR最常用的技术是：多层、多回波的SE（spinecho，自旋回波）技术磁共振扫描时间参数：TR、TE磁共振扫描还有许多其他参数：层厚、层距、层数、矩阵等序列常规序列自旋回波（SE）,快速自旋回波（FSE）梯度回波（FE）反转恢复（IR），脂肪抑制（STIR）、水抑制（FLAIR）高级序列水成像（MRCP,MRU,MRM）血管造影（MRA,TOF2D/3D）三维成像（SPGR）弥散成像（DWI）关节运动分析是一种成像技术而非扫描序列自旋回波（SE）必扫序列图像清晰显示解剖结构目前只用于T1加权像快速自旋回波（FSE）必扫序列成像速度快多用于T2加权像梯度回波（GE）成像速度快对出血敏感T2加权像水抑制反转恢复（IR）水抑制（FLAIR）抑制自由水梗塞灶显示清晰判断病灶成份脂肪抑制反转恢复（IR）脂肪抑制（STIR）抑制脂肪信号判断病灶成分其它组织显示更清晰血管造影（MRA）无需造影剂TOF法PC法MIP投影动静脉分开显示水成像（MRCP，MRU，MRM）含水管道系统成像胆道MRCP泌尿路MRU椎管MRM主要用于诊断梗阻扩张超高空间分辨率扫描任意方位重建窄间距重建技术大大提高对小器官、小病灶的诊断能力三维梯度回波（SPGR） 早期诊断脑梗塞

弥散成像MRI的设备一、信号的产生、探测接受1.磁体（Magnet）:静磁场B0（Tesla,T）→组织净磁矩M0

永磁型（permanentmagnet）常导型（resistivemagnet）超导型（superconductingmagnet）磁体屏蔽（magnetshielding）2.梯度线圈（gradientcoil）:

形成X、Y、Z轴的磁场梯度功率、切换率3.射频系统（radio-frequencesystem，RF）

MR信号接收二、信号的处理和图象显示数模转换、计算机，等等；MRI技术的优势1、软组织分辨力强（判断组织特性）2、多方位成像3、流空效应（显示血管）4、无骨骼伪影5、无电离辐射，无碘过敏6、不断有新的成像技术MRI技术的禁忌证和限度1.禁忌证

体内弹片、金属异物各种金属置入：固定假牙、起搏器、血管夹、人造关节、支架等危重病人的生命监护系统、维持系统不能合作病人，早期妊娠，高热及散热障碍2.其他钙化显示相对较差空间分辨较差（体部，较同等CT）费用昂贵多数MR机检查时间较长1.病人必须去除一切金属物品，最好更衣，以免金属物被吸入磁体而影响磁场均匀度，甚或伤及病人。2.扫描过程中病人身体（皮肤）不要直接触碰磁体内壁及各种导线，防止病人灼伤。3.纹身（纹眉）、化妆品、染发等应事先去掉，因其可能会引起灼伤。4.病人应带耳塞，以防听力损伤。扫描注意事项颅脑MRI适应症颅内良恶性占位病变脑血管性疾病梗死、出血、动脉瘤、动静脉畸形（AVM）等颅脑外伤性疾病脑挫裂伤、外伤性颅内血肿等感染性疾病脑脓肿、化脓性脑膜炎、病毒性脑炎、结核等脱髓鞘性或变性类疾病多发性硬化（MS）等先天性畸形胼胝体发育不良、小脑扁桃体下疝畸形等脊柱和脊髓MRI适应证1.肿瘤性病变椎管类肿瘤（髓内、髓外硬膜内、硬膜外），椎骨肿瘤（转移性、原发性）2.炎症性疾病脊椎结核、骨髓炎、椎间盘感染、硬膜外脓肿、蛛网膜炎、脊髓炎等3.外伤骨折、脱位、椎间盘突出、椎管内血肿、脊髓损伤等4.脊柱退行性变和椎管狭窄症椎间盘变性、膨隆、突出、游离，各种原因椎管狭窄，术后改变，5.脊髓血管畸形和血管瘤6.脊髓脱髓鞘疾病（如MS），脊髓萎缩7.先天性畸形胸部MRI适应证呼吸系统对纵隔及肺门区病变显示良好，对肺部结构显示不如CT。胸廓入口病变及其上下比邻关系纵隔肿瘤和囊肿及其与大血管的关系其他较CT无明显优越性心脏及大血管大血管病变各类动脉瘤、腔静脉血栓等心脏及心包肿瘤，心包其他病变其他（如先心、各种心肌病等）较超声心动图无优势，应用不广腹部MRI适应证主要用于部分实质性器官的肿瘤性病变肝肿瘤性病变，提供鉴别信息胰腺肿瘤，有利小胰癌、胰岛细胞癌显示宫颈、宫体良恶性肿瘤及分期等，先天畸形肿瘤的定位（脏器上下缘附近）、分期胆道、尿路梗阻和肿瘤，MRCP，MRU直肠肿瘤骨与关节MRI适应证X线及CT的后续检查手段－－钙质显示差和空间分辨力部分情况可作首选：1.累及骨髓改变的骨病（早期骨缺血性坏死，早期骨髓炎、骨髓肿瘤或侵犯骨髓的肿瘤）2.结构复杂关节的损伤（膝、髋关节）3.形状复杂部位的检查（脊柱、骨盆等）软件登录界面软件扫描界面图像浏览界面胶片打印界面报告界面报告界面2合理应用抗菌药物预防手术部位感染概述外科手术部位感染的2/3发生在切口医疗费用的增加病人满意度下降导致感染、止血和疼痛一直是外科的三大挑战，止血和疼痛目前已较好解决感染仍是外科医生面临的重大问题，处理不当，将产生严重后果外科手术部位感染占院内感染的14%～16%，仅次于呼吸道感染和泌尿道感染，居院内感染第3位严重手术部位的感染——病人的灾难，医生的梦魇

预防手术部位感染（surgicalsiteinfection,SSI)

手术部位感染的40%–60%可以预防围手术期使用抗菌药物的目的外科医生的困惑★围手术期应用抗生素是预防什么感染？★哪些情况需要抗生素预防？★怎样选择抗生素？★什么时候开始用药？★抗生素要用多长时间？定义：指发生在切口或手术深部器官或腔隙的感染分类：切口浅部感染切口深部感染器官／腔隙感染一、SSI定义和分类二、SSI诊断标准——切口浅部感染

指术后30天内发生、仅累及皮肤及皮下组织的感染，并至少具备下述情况之一者：

1．切口浅层有脓性分泌物

2．切口浅层分泌物培养出细菌

3．具有下列症状体征之一：红热，肿胀，疼痛或压痛，因而医师将切口开放者（如培养阴性则不算感染）

4．由外科医师诊断为切口浅部SSI

注意：缝线脓点及戳孔周围感染不列为手术部位感染二、SSI诊断标准——切口深部感染

指术后30天内（如有人工植入物则为术后1年内）发生、累及切口深部筋膜及肌层的感染，并至少具备下述情况之一者：

1.切口深部流出脓液

2.切口深部自行裂开或由医师主动打开，且具备下列症状体征之一：①体温＞38℃；②局部疼痛或压痛

3.临床或经手术或病理组织学或影像学诊断，发现切口深部有脓肿

4.外科医师诊断为切口深部感染

注意：感染同时累及切口浅部及深部者，应列为深部感染

二、SSI诊断标准—器官／腔隙感染

指术后30天内（如有人工植入物★则术后1年内）、发生在手术曾涉及部位的器官或腔隙的感染，通过手术打开或其他手术处理，并至少具备以下情况之一者：

1.放置于器官/腔隙的引流管有脓性引流物

2.器官/腔隙的液体或组织培养有致病菌

3.经手术或病理组织学或影像学诊断器官/腔隙有脓肿

4.外科医师诊断为器官/腔隙感染

★人工植入物：指人工心脏瓣膜、人工血管、人工关节等二、SSI诊断标准—器官／腔隙感染

不同种类手术部位的器官/腔隙感染有：

腹部：腹腔内感染（腹膜炎，腹腔脓肿）生殖道：子宫内膜炎、盆腔炎、盆腔脓肿血管：静脉或动脉感染三、SSI的发生率美国1986年～1996年593344例手术中，发生SSI15523次，占2.62%英国1997年～2001年152所医院报告在74734例手术中，发生SSI3151例，占4.22%中国？SSI占院内感染的14～16%，仅次于呼吸道感染和泌尿道感染三、SSI的发生率SSI与部位：非腹部手术为2%～5%腹部手术可高达20%SSI与病人：入住ICU的机会增加60%再次入院的机会是未感染者的5倍SSI与切口类型：清洁伤口 1%～2%清洁有植入物 ＜5%可染伤口＜10%手术类别手术数SSI数感染率(%)小肠手术6466610.2大肠手术7116919.7子宫切除术71271722.4肝、胆管、胰手术1201512.5胆囊切除术8222.4不同种类手术的SSI发生率：三、SSI的发生率手术类别SSI数SSI类别（%）切口浅部切口深部器官/腔隙小肠手术6652.335.412.3大肠手术69158.426.315.3子宫切除术17278.813.57.6骨折开放复位12379.712.28.1不同种类手术的SSI类别：三、SSI的发生率延迟愈合疝内脏膨出脓肿，瘘形成。需要进一步处理这里感染将导致:延迟愈合疝内脏膨出脓肿、瘘形成需进一步处理四、SSI的后果四、SSI的后果在一些重大手术，器官/腔隙感染可占到1/3。SSI病人死亡的77%与感染有关，其中90%是器官/腔隙严重感染

——InfectControlandHospEpidemiol,1999,20(40:247-280SSI的死亡率是未感染者的2倍五、导致SSI的危险因素（1）病人因素：高龄、营养不良、糖尿病、肥胖、吸烟、其他部位有感染灶、已有细菌定植、免疫低下、低氧血症五、导致SSI的危险因素（2）术前因素：术前住院时间过长用剃刀剃毛、剃毛过早手术野卫生状况差（术前未很好沐浴）对有指征者未用抗生素预防五、导致SSI的危险因素（3）手术因素：手术时间长、术中发生明显污染置入人工材料、组织创伤大止血不彻底、局部积血积液存在死腔和/或失活组织留置引流术中低血压、大量输血刷手不彻底、消毒液使用不当器械敷料灭菌不彻底等手术特定时间是指在大量同种手术中处于第75百分位的手术持续时间其因手术种类不同而存在差异超过T越多，SSI机会越大五、导致SSI的危险因素（4）SSI危险指数（美国国家医院感染监测系统制定）：病人术前已有≥3种危险因素污染或污秽的手术切口手术持续时间超过该类手术的特定时间（T）

（或一般手术＞2h)六、预防SSI干预方法根据指南使用预防性抗菌药物正确脱毛方法缩短术前住院时间维持手术患者的正常体温血糖控制氧疗抗菌素的预防/治疗预防

在污染细菌接触宿主手术部位前给药治疗

在污染细菌接触宿主手术部位后给药

防患于未然六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用127预防和治疗性抗菌素使用目的：清洁手术：防止可能的外源污染可染手术：减少粘膜定植细菌的数量污染手术：清除已经污染宿主的细菌六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用128需植入假体，心脏手术、神外手术、血管外科手术等六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用预防性抗菌素使用指征：可染伤口(Clean-contaminatedwound)污染伤口（Contaminatedwound）清洁伤口（Cleanwound）但存在感染风险六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用外科预防性抗生素的应用：预防性抗生素对哪些病人有用?什么时候开始用药?抗生素种类选择?使用单次还是多次?采用怎样的给药途径？六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用预防性抗菌素显示有效的手术有：妇产科手术胃肠道手术(包括阑尾炎)口咽部手术腹部和肢体血管手术心脏手术骨科假体植入术开颅手术某些“清洁”手术六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用外科预防性抗生素的应用：预防性抗生素对哪些病人有用?什么时候开始用药?抗生素种类选择?使用单次还是多次?采用怎样的给药途径？六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用

理想的给药时间？目前还没有明确的证据表明最佳的给药时机研究显示：切皮前45～75min给药，SSI发生率最低，且不建议在切皮前30min内给药影响给药时间的因素:所选药物的代谢动力学特性手术中污染发生的可能时间病人的循环动力学状态止血带的使用剖宫产细菌在手术伤口接种后的生长动力学

手术过程

012345671hr2hrs6hrs1day3-5days细菌数logCFU/ml六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用134术后给药，细菌在手术伤口接种的生长动力学无改变

手术过程抗生素血肿血浆六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用Antibioticsinclot

手术过程

血浆中抗生素予以抗生素血块中抗生素血浆术前给药，可以有效抑制细菌在手术伤口的生长六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用136ClassenDC,etal..NEnglJMed1992;326:281切开前时间切开后时间予以抗生素切开六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用不同给药时间，手术伤口的感染率不同NEJM1992;326:281-6投药时间感染数（%）相对危险度(95%CI)早期（切皮前2-24h）36914(3.8%)6.7(2.9-14.7)4.3手术前（切皮前45-75min)170810(0.9%)1.0围手术期（切皮后3h内）2824(1.4%)2.4(0.9-7.9) 2.1手术后（切皮3h以上）48816(3.3%)5.8(2.6-12.3)

5.8全部284744(1.5%)似然比病人数六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用结论：抗生素在切皮前45-75min或麻醉诱导开始时给药，预防SSI效果好138六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用切口切开后，局部抗生素分布将受阻必须在切口切开前给药！！！抗菌素应在切皮前45～75min给药六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用外科预防性抗生素的应用：预防性抗生素对哪些病人有用?什么时候开始用药?抗生素种类选择?使用单次还是多次?采用怎样的给药途径？有效安全杀菌剂半衰期长相对窄谱廉价六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用抗生素的选择原则：各类手术最易引起SSI的病原菌及预防用药选择六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用

手术最可能的病原菌预防用药选择胆道手术革兰阴性杆菌，厌氧菌头孢呋辛或头孢哌酮或

(如脆弱类杆菌）头孢曲松阑尾手术革兰阴性杆菌，厌氧菌头孢呋辛或头孢噻肟；

(如脆弱类杆菌）＋甲硝唑结、直肠手术革兰阴性杆菌，厌氧菌头孢呋辛或头孢曲松或

(如脆弱类杆菌）头孢噻肟；＋甲硝唑泌尿外科手术革兰阴性杆菌头孢呋辛；环丙沙星妇产科手术革兰阴性杆菌，肠球菌头孢呋辛或头孢曲松或

B族链球菌，厌氧菌头孢噻肟；+甲硝唑莫西沙星（可单药应用）注:各种手术切口感染都可能由葡萄球菌引起六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用外科预防性抗生素的应用：预防性抗生素对哪些病人有用?什么时候开始用药?抗生素种类选择?使用单次还是多次?采用怎样的给药途径？六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用单次给药还是多次给药？没有证据显示多次给药比单次给药好伤口关闭后给药没有益处多数指南建议24小时内停药没有必要维持抗菌素治疗直到撤除尿管和引流管手术时间延长或术中出血量较大时可重复给药细菌污染定植感染一次性用药用药24h用药4872h数小时从十数小时到数十小时六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用用药时机不同，用药期限也应不同短时间预防性应用抗生素的优点：六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用减少毒副作用不易产生耐药菌株不易引起微生态紊乱减轻病人负担可以选用单价较高但效果较好的抗生素减少护理工作量药品消耗增加抗菌素相关并发症增加耐药抗菌素种类增加易引起脆弱芽孢杆菌肠炎MRSA（耐甲氧西林金黄色葡萄球菌）定植六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用延长抗菌素使用的缺点：六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用外科预防性抗生素的应用：预防性抗生素对哪些病人有用?什么时候开始用药?抗生素种类选择?使用单次还是多次?采用怎样的给药途径？正确的给药方法：六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用应静脉给药，2030min滴完肌注、口服存在吸收上的个体差异，不能保证血液和组织的药物浓度，不宜采用常用的-内酰胺类抗生素半衰期为12h，若手术超过３４h，应给第２个剂量，必要时还可用第３次可能有损伤肠管的手术，术前用抗菌药物准备肠道局部抗生素冲洗创腔或伤口无确切预防效果，不予提倡不应将日常全身性应用的抗生素应用于伤口局部（诱发高耐药）必要时可用新霉素、杆菌肽等抗生素缓释系统（PMMA—青大霉素骨水泥或胶原海绵)局部应用可能有一定益处六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用不提倡局部预防应用抗生素：时机不当时间太长选药不当，缺乏针对性六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用预防用药易犯的错误：在开刀前45-75min之内投药按最新临床指南选药术后24小时内停药择期手术后一般无须继续使用抗生素大量对比研究证明，手术后继续用药数次或数天并不能降低手术后感染率若病人有明显感染高危因素或使用人工植入物，可再用1次或数次小结预防SSI干预方法

——正确的脱毛方法用脱毛剂、术前即刻备皮可有效减少SSI的发生手术部位脱毛方法与切口感染率的关系：备皮方法 剃毛备皮 5.6%

脱毛0.6%备皮时间 术前24小时前 ＞20%

术前24小时内 7.1%

术前即刻 3.1%方法/时间 术前即刻剪毛 1.8%

前1晚剪/剃毛 4.0%THANKYOUMagneticResonanceImagingPART01磁共振成像发生事件作者或公司磁共振发展史1946发现磁共振现象BlochPurcell1971发现肿瘤的T1、T2时间长Damadian1973做出两个充水试管MR图像Lauterbur1974活鼠的MR图像Lauterbur等1976人体胸部的MR图像Damadian1977初期的全身MR图像

Mallard1980磁共振装置商品化1989

0.15T永磁商用磁共振设备中国安科

2003诺贝尔奖金LauterburMansfierd时间PART02MR成像基本原理实现人体磁共振成像的条件:人体内氢原子核是人体内最多的物质。最易受外加磁场的影响而发生磁共振现象(没有核辐射)有一个稳定的静磁场（磁体）梯度场和射频场：前者用于空间编码和选层，后者施加特定频率的射频脉冲，使之形成磁共振现象信号接收装置：各种线圈计算机系统：完成信号采集、传输、图像重建、后处理等

人体内的H核子可看作是自旋状态下的小星球。自然状态下，H核进动杂乱无章，磁性相互抵消zMyx进入静磁场后，H核磁矩发生规律性排列（正负方向），正负方向的磁矢量相互抵消后，少数正向排列（低能态）的H核合成总磁化矢量M，即为MR信号基础ZZYYXB0XMZMXYA:施加90度RF脉冲前的磁化矢量MzB:施加90度RF脉冲后的磁化矢量Mxy.并以Larmor频率横向施进C:90度脉冲对磁化矢量的作用。即M以螺旋运动的形式倾倒到横向平面ABC在这一过程中，产生能量

三、弛豫（Relaxation）回复“自由”的过程

1.

纵向弛豫（T1弛豫）：

M0（MZ）的恢复，“量变”高能态1H→低能态1H自旋—晶格弛豫、热弛豫

吸收RF光子能量（共振）低能态1H高能态1H

放出能量（光子，MRS）T1弛豫时间：

MZ恢复到M0的2/3所需的时间

T1愈小、M0恢复愈快T2弛豫时间：MXY丧失2/3所需的时间；T2愈大、同相位时间长MXY持续时间愈长MXY与ST1加权成像、T2加权成像

所谓的加权就是“突出”的意思

T1加权成像（T1WI）----突出组织T1弛豫（纵向弛豫）差别

T2加权成像（T2WI）----突出组织T2弛豫（横向弛豫）差别。

磁共振诊断基于此两种标准图像磁共振常规h检查必扫这两种标准图像.T1的长度在数百至数千毫秒（ms）范围T2值的长度在数十至数千毫秒（ms）范围

在同一个驰豫过程中,T2比T1短得多

如何观看MR图像：首先我们要分清图像上的各种标示。分清扫描序列、扫描部位、扫描层面。正常或异常的所在部位---即在同一层面观察、分析T1、T2加权像上信号改变。绝大部分病变T1WI是低信号、T2WI是高信号改变。只要熟悉扫描部位正常组织结构的信号表现，通常病变与正常组织不会混淆。一般的规律是T1WI看解剖,T2WI看病变。磁共振成像技术－－图像空间分辨力，对比分辨力一、如何确定MRI的来源（一）层面的选择1.MXY产生（1H共振）条件

RF=ω=γB02.梯度磁场Z（GZ）

GZ→B0→ω

不同频率的RF

特定层面1H激励、共振

3.层厚的影响因素

RF的带宽↓

GZ的强度↑层厚↓〈二〉体素信号的确定1、频率编码2、相位编码

M0↑--GZ、RF→相应层面MXY----------GY→沿Y方向1H有不同ω

各1H同相位MXY旋进速度不同同频率一定时间后→→GX→沿X方向1H有不同ω沿Y方向不同1H的MXYMXY旋进频率不同位置不同（相位不同）〈三〉