本發(fā)明涉及一種自動控制系統(tǒng)，更具體地說，尤其涉及一種顯微鏡電控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，市場上傳統(tǒng)的顯微鏡不具備電動控制能力，但是在一些特殊應(yīng)用的場合，如糞便檢測、有揮發(fā)性有毒物質(zhì)檢測、危險物質(zhì)檢測等等，這些場合的檢測過程會對近距離觀察操作者身心健康損害較大。因此，亟待發(fā)明一種顯微鏡電控系統(tǒng)，可以利用計算機端操作顯微鏡的所有功能從而可以實現(xiàn)操作者與顯微鏡隔離，避免上述情況發(fā)生。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種顯微鏡電控系統(tǒng)，利用該電控系統(tǒng)可以實現(xiàn)顯微鏡與操作者的隔離。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種顯微鏡電控系統(tǒng)，其中，包括控制信號輸入端、第一從控制板、第二從控制板、第三從控制板，在顯微鏡上設(shè)有使載物臺沿X軸移動的載物臺X電機、使載物臺沿Y軸移動的載物臺Y電機、用于調(diào)節(jié)鏡頭聚焦的聚焦電機、用于調(diào)節(jié)聚光鏡角度的聚光鏡電機、用于切換物鏡的物鏡切換電機、用于切換高倍聚光鏡的高倍聚光鏡切換電機、用于調(diào)節(jié)光源的LED光源控制以及用于調(diào)節(jié)光柵的光闌電機，所述的控制信號輸入端通過CAN總線連接第一從控制板、第二從控制板和第三從控制板，所述的第一從控制板與光闌電機組連接，所述的第二從控制板分別與載物臺X電機、載物臺Y電機、聚焦電機和聚光鏡電機連接，所述的第三從控制板分別與物鏡切換電機、高倍聚光鏡切換電機和LED光源控制連接。

優(yōu)選的，所述的控制信號輸入端為計算機主機和第一主控制板的組合或者第一主控制板，所述的計算機主機與第一主控制板通過串口或芯片USB口連接，所述的第一主控制板通過CAN總線連接第一從控制板、第二從控制板和第三從控制板。

優(yōu)選的，所述的控制信號輸入端還包括第二主控制板，所述的和第二主控制板通過CAN總線連接第一從控制板、第二從控制板和第三從控制板。

優(yōu)選的，在所述的第二主控制板上設(shè)有控制傳感器。

優(yōu)選的，所述的光闌電機組包括第一光闌電機和第二光闌電機，所述的第一光闌電機和第二光闌電機分別連接第一從控制板。

優(yōu)選的，所述的第一光闌電機和第二光闌電機均為步進電機，所述的步進電機采用STM32中的兩組PWM控制。

優(yōu)選的，所述第一從控制板、第二從控制板、第三從控制板、第一主控制板、第二主控制板均采用同一兼容電路板。

優(yōu)選的，所述的載物臺X電機、載物臺Y電機、聚焦電機、聚光鏡電機、物鏡切換電機以及高倍聚光鏡切換電機均為帶編碼器的減速直流電機。

優(yōu)選的，所述的帶編碼器的減速直流電機采用PID算法實現(xiàn)減速直流電機閉環(huán)控制。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果為：

本發(fā)明的一種顯微鏡電控系統(tǒng)，包括控制信號輸入端、第一從控制板、第二從控制板、第三從控制板，在顯微鏡上設(shè)有載物臺X電機、載物臺Y電機、聚焦電機、聚光鏡電機、物鏡切換電機、高倍聚光鏡切換電機、光闌電機，控制信號輸入端通過CAN總線連接第一從控制板、第二從控制板和第三從控制板，第一從控制板與光闌電機組連接，第二從控制板分別與載物臺X電機、載物臺Y電機、聚焦電機和聚光鏡電機連接，第三從控制板分別與物鏡切換電機、高倍聚光鏡切換電機和LED光源控制連接。利用設(shè)置在顯微鏡上的這些電機能夠?qū)︼@微鏡完全操控，配合攝像頭實現(xiàn)計算機端完全操控，可以實現(xiàn)顯微鏡與操作者隔離。在有刺激性氣味場合、有揮發(fā)性有毒物質(zhì)檢測、危險物質(zhì)場合尤其適用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的方框圖；

圖2是本發(fā)明的電路圖；

圖3是本發(fā)明第一從控制板的電路圖；

圖4是本發(fā)明第二從控制板的電路圖；

圖5是本發(fā)明第三從控制板的電路圖；

圖6是本發(fā)明第一主控制板的電路圖；

圖7是本發(fā)明第二主控制板的電路圖；

圖8是本發(fā)明的電控系統(tǒng)的控制流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的詳細(xì)說明，但不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制。

參照圖1至7所示，本發(fā)明的一種顯微鏡電控系統(tǒng)，包括控制信號輸入端、第一從控制板1、第二從控制板2、第三從控制板3，在顯微鏡上設(shè)有使載物臺沿X軸移動的載物臺X電機4、使載物臺沿Y軸移動的載物臺Y電機5、用于調(diào)節(jié)鏡頭聚焦的聚焦電機6、用于調(diào)節(jié)聚光鏡角度的聚光鏡電機7、用于切換物鏡的物鏡切換電機8、用于切換高倍聚光鏡的高倍聚光鏡切換電機9、用于調(diào)節(jié)光源的LED光源控制10以及用于調(diào)節(jié)光柵的光闌電機組，所述的控制信號輸入端通過CAN總線連接第一從控制板1、第二從控制板2和第三從控制板3，所述的第一從控制板1與光闌電機組11連接，所述的第二從控制板2分別與載物臺X電機4、載物臺Y電機5、聚焦電機6和聚光鏡電機7連接，所述的第三從控制板3分別與物鏡切換電機8、高倍聚光鏡切換電機9和LED光源控制10連接。利用設(shè)置在顯微鏡上的這些電機能夠?qū)︼@微鏡完全操控，配合攝像頭實現(xiàn)計算機端完全操控，可以實現(xiàn)顯微鏡與操作者隔離。在有刺激性氣味場合、有揮發(fā)性有毒物質(zhì)檢測、危險物質(zhì)場合尤其適用。通過計算機軟件的二次開發(fā)可以實現(xiàn)異地遠(yuǎn)程操控，配合圖像處理算法可以實現(xiàn)全自動聚焦、小視場圖像拼接成大視場圖片、標(biāo)本位置自動查找等智能化功能。通過使用CAN總線，可以方便添加多個主控制板或從控制板，適合不同顯微鏡控制的需求。

第一從控制板1的功能為接收來自CAN總線的數(shù)據(jù)，如果有調(diào)節(jié)光闌電機組的控制指令，則對光闌電機組11進行相應(yīng)調(diào)節(jié)。第二從控制板2的功能為接收來自CAN總線的數(shù)據(jù)。如果接收到載物臺X電機4的控制指令，則對載物臺X電機4進行相應(yīng)調(diào)節(jié)；如果接收到載物臺Y電機5的控制指令，則對載物臺Y電機5進行相應(yīng)調(diào)節(jié)；如果接收到聚焦電機6的控制指令，則對聚焦電機6進行相應(yīng)控制；如果接收到聚光鏡電機7的控制指令，則對聚光鏡電機7進行相應(yīng)控制。第三從控制板3的功能為接收來自CAN總線的數(shù)據(jù)。如果接收到物鏡切換電機8的控制指令，則對物鏡切換電機8進行控制切換；如果接收到高倍聚光鏡切換電機9的控制指令，則對高倍聚光鏡切換電機9進行控制切換；如果接收到LED光源控制10的調(diào)節(jié)指令，則對LED光源控制10進行相應(yīng)調(diào)節(jié)。

所述的控制信號輸入端為計算機主機12和第一主控制板13的組合或者第一主控制板13，所述的計算機主機12與第一主控制板13通過串口或芯片USB口連接，所述的第一主控制板13通過CAN總線連接第一從控制板1、第二從控制板2和第三從控制板3。計算機主機12為普通計算機或工業(yè)計算機。第一主控制板13的功能之一是把計算機主機12的控制指令轉(zhuǎn)發(fā)到CAN總線上和把CAN總線上的數(shù)據(jù)傳到計算機主機12。第一主控制板13還能作為人機輸入接口，在脫離計算機主機12的情況下也可以完全控制顯微鏡的全部動作。

所述的控制信號輸入端還包括第二主控制板14，所述的和第二主控制板14通過CAN總線連接第一從控制板1、第二從控制板2和第三從控制板3。第二主控制板14的功能為作為人機輸入備用接口或第二人機接口。在脫離計算機主機12的情況下也可以完全控制顯微鏡的全部動作。在所述的第二主控制板14上設(shè)有控制傳感器，用戶通過控制傳感器控制顯微鏡的全部動作。

所述的光闌電機組包括第一光闌電機111和第二光闌電機112，所述的第一光闌電機11和第二光闌電機112分別連接第一從控制板1，其中，第一光闌電機111用于調(diào)節(jié)聚光鏡，第二光闌電機112用于調(diào)節(jié)視場光闌。

所述的第一光闌電機111和第二光闌電機112均為步進電機，所述的步進電機采用STM32中的兩組PWM控制實現(xiàn)細(xì)分。

所述第一從控制板1、第二從控制板2、第三從控制板3、第一主控制板13、第二主控制板14均采用同一兼容電路板，由不同的程序?qū)崿F(xiàn)各不相同的功能。

所述的兼容電路板由芯片U4、電容C3、電容C2、電容C6以及電容C7組成5V轉(zhuǎn)3.3V穩(wěn)壓電路；由集成電路IC1、電阻R1、電阻R2組成CAN收發(fā)電路，集成電路IC1的1、4引腳分別連接芯片U2的45、44引腳；晶體振蕩器X1為帶起振電容的8M晶體振蕩器，晶體振蕩器X1的1、3引腳分別與芯片U2的5、6引腳連接，晶體振蕩器X1的2引腳接地；電容C1、電阻R4組成復(fù)位電路與芯片U2的7引腳連接；電阻R3連接地與芯片U2的60引腳使芯片U2上電執(zhí)行片內(nèi)程序；

芯片U2的32、48、64、19、13引腳連接3.3V電源，芯片U2的31、47、63、18、12引腳接地；

芯片U2的41、42、43引腳連接端子P2供外部連接或串口使用；

芯片U2的50、55、56引腳對應(yīng)連接端子P1的8、7、6引腳供外部編碼器或其他使用；

芯片U2的61、59、58引腳對應(yīng)連接端子P3的6、7、8引腳供外部編碼器或其他使用；

芯片U2的14、15、16引腳對應(yīng)連接端子P3的8、7、6引腳供外部編碼器或其他使用；

芯片U2的26、23、22引腳對應(yīng)連接端子P3的6、7、8引腳供外部編碼器或其他使用；

芯片U2的23、22、21、17、16、15引腳對應(yīng)連接芯片U1的23、22、21、17、16、15引腳控制芯片U1芯片工作；

芯片U2的37、25、27、28、29、38引腳對應(yīng)連接芯片U3的23、22、21、17、16、15引腳控制芯片U3芯片工作。

芯片U1的輸出端5、6引腳并聯(lián)，芯片U1的1、2引腳并聯(lián)且分別與端子P1的2、1引腳連接供外部電機線圈或其他負(fù)載連接；同理，芯片U1的輸出端7、8引腳并聯(lián)，芯片U1的11、12引腳并聯(lián)且分別與端子P3的1、2引腳連接供外部電機線圈或其他負(fù)載連接。

芯片U3的輸出端5、6引腳并聯(lián)，芯片U3的1、2引腳并聯(lián)且分別與端子P4的2、1引腳連接供外部電機線圈或其他負(fù)載連接；同理，芯片U3的輸出端7、8引腳并聯(lián)，芯片U3的11、12并聯(lián)且分別與端子P5的1、2引腳連接供外部電機線圈或其他負(fù)載連接。

所述不同的程序?qū)崿F(xiàn)各不相同的功能為：當(dāng)配置為第一主控制板13時，端子P2與芯片RS232-TTL電平轉(zhuǎn)換器連接，芯片RS232-TTL電平轉(zhuǎn)換器與計算機連接，芯片U2實現(xiàn)串口與CAN總線的指令轉(zhuǎn)換；端子P1、端子P2、端子P3、端子P4可以分別連接手動編碼器和按鍵用于輸入控制指令，端子P1、端子P2、端子P3、端子P4的輸出功能則不使用。

當(dāng)配置為第二主控制板14時，端子P1、端子P2、端子P3、端子P4可以分別連接手動編碼器和按鍵用于輸入控制指令，端子P1、端子P2、端子P3、端子P4的輸出功能則不使用。

當(dāng)配置為第一從控制板1時，端子P1、端子P2的輸出連接光闌步進電機1，端子P3、端子P4的輸出連接光闌步進電機2，端子P1、端子P2、端子P3、端子P4的輸入功能和串口則不使用。

當(dāng)配置為第二從控制板2時，端子P1連接載物臺X電機4，P2連接載物臺Y電機5，端子P3連接聚焦電機6，端子P4連接聚光鏡電機7。

當(dāng)配置為第三從控制板3時，P1連接物鏡切換電機8，P2連接高倍聚光鏡切換電機9，P3的輸出連接LED光源控制10，輸入不使用，P4保留未用。

所述的載物臺X電機4、載物臺Y電機5、聚焦電機6、聚光鏡電機7、物鏡切換電機8以及高倍聚光鏡切換電機9均為帶編碼器的減速直流電機。所述的帶編碼器的減速直流電機采用PID算法實現(xiàn)減速直流電機閉環(huán)控制。

參照圖8所示，實現(xiàn)該顯微鏡電控系統(tǒng)的控制方法，包括以下控制步驟：

(1)控制信號輸入端將用戶發(fā)出的控制指令轉(zhuǎn)換成與需要控制的電機所處控制板的地址相應(yīng)的控制指令并發(fā)送到CAN總線。

在計算機主機12中的軟件接口中設(shè)有直流電機控制軟件，以實現(xiàn)對直流電機的正轉(zhuǎn)角度、電機反轉(zhuǎn)角度或者位置設(shè)定。直流電機正轉(zhuǎn)角度、電機反轉(zhuǎn)角度根據(jù)編碼器輸出計算，位置設(shè)定直接控制電機旋轉(zhuǎn)到指定位置。

在計算機主機12中的軟件接口中設(shè)有步進電機控制軟件，以實現(xiàn)對步進電機正轉(zhuǎn)步數(shù)、電機反轉(zhuǎn)步數(shù)或者位置設(shè)定。

在計算機主機12中的軟件接口中還設(shè)有LED光源控制軟件，以控制LED光源的亮度增加、亮度減小或者亮度設(shè)定。

計算機主機12根據(jù)用戶的操作通過串口發(fā)送相應(yīng)的控制指令到第一主控制板13，第一主控制板13根據(jù)接收到的控制指令轉(zhuǎn)換成與需要控制的電機所處控制板的地址相應(yīng)的控制指令并發(fā)送到CAN總線上。

(2)所處控制板接收到與自己地址相等的指令時，執(zhí)行相應(yīng)的控制處理，包括數(shù)據(jù)返回、電機控制、LED光源控制。

數(shù)據(jù)返回處理的具體控制過程為：由計算機主機12發(fā)送讀取某一塊從控制板的數(shù)據(jù)指令，指令經(jīng)過第一主控制板13轉(zhuǎn)發(fā)到CAN總線上，當(dāng)所要求的從控制板收到指令后將需要返回的數(shù)據(jù)返回至CAN總線上，其他從控制板不返回數(shù)據(jù)。第一主控制板13接收到從CAN總線上返回的數(shù)據(jù)后再傳給計算機主機12，完成數(shù)據(jù)返回。

電機控制處理的具體控制過程以控制聚焦電機6實現(xiàn)聚焦為例：用戶需要控制聚焦電機6實現(xiàn)聚焦，用戶點擊聚焦電機6下降按鍵，計算機主機12發(fā)送聚焦電機6反轉(zhuǎn)0.1°指令到第一主控制板13，第一主控制板13接收到聚焦電機6反轉(zhuǎn)0.1°指令，第一主控制板13判斷出聚焦電機6反轉(zhuǎn)0.1°控制指令確定出指令目標(biāo)是第二從控制板2控制的電機，于是第二從控制板2把控制指令轉(zhuǎn)換成第二從控制板2控制的聚焦電機6反轉(zhuǎn)0.1°指令發(fā)送到CAN總線上。與CAN總線連接的控制板都能夠接收到指令包，各控制板提取指令包的地址數(shù)據(jù)，并與自己的地址比對，如果相等則執(zhí)行數(shù)據(jù)處理，如果不相等則拋棄。因此除第二從控制板2處理數(shù)據(jù)外，其他均忽略該指令包。第二從控制板2在判斷地址相等后，再提取控制命令為將聚焦電機6反轉(zhuǎn)和控制數(shù)據(jù)為0.1°。由第二從控制板2的CP芯片U把控制數(shù)據(jù)傳到聚焦電機6控制端。聚焦電機6收到控制函數(shù)后把PID控制器的參考設(shè)置值減去0.1°，然后PID控制器自動調(diào)整輸出值送到PWM調(diào)制，再送出到驅(qū)動電路驅(qū)動電機反轉(zhuǎn)，直到電機反轉(zhuǎn)到達指定角度。其它電機控制處理的控制過程均與控制聚焦電機6的控制方法類似。

LED光源控制處理的具體控制過程為：由計算機主機12發(fā)送調(diào)節(jié)LED亮度指令，指令經(jīng)過第一主控制板13轉(zhuǎn)發(fā)到CAN總線上，當(dāng)所要求的從控制板收到指令后根據(jù)指令要求調(diào)節(jié)LED亮度，其他從控制板不返回數(shù)據(jù)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡在本發(fā)明的精神和原則范圍內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。