[发明专利]扫描探针显微镜的数字闭环扫描控制系统

摘要

一种扫描探针显微镜的数字闭环扫描控制系统，包括电子学部分、SPM探头部分和数字PID控制程序。电子学部分以DSP主控板为核心，DSP主控板上的DSP芯片通过USB接口和上位机实现通讯，并从DSP提供的总线中的地址、数据和控制线通过接口电路连接至各个模块板卡上的CPLD芯片，然后通过对CPLD的编程来实现地址译码、数据读写或锁存等工作，实现DSP主控板对其余各功能板块的控制，对A/D板过来的数据进行采集和数字PID调节，以及将调节后的数据送入D/A转换板，从D/A板出来的电气信号经高压放大板滤波放大后，控制探头进行扫描。以DSP作为运算基础的数字PID控制程序可令扫描探针显微镜在扫描过程中完全通过数字闭环控制来进行信号跟踪和反馈。

主权项

1、一种扫描探针显微镜的数字闭环扫描控制系统，包括电子学部分、SPM探头部分组成的硬件系统和数字PID控制程序，其特征在于，电子学部分由总线接口电路板、DSP主控制板、A/D转换卡、D/A转换卡、高压放大板、多功能信号板组成；总线接口电路板上均为自定义的总线，包括了地址线(A00～A10)、数据线(D00～D15)、读写控制(RD、WD)、外部I/O操作控制，以及电源线、地线和一些需要通过总线传送的模拟信号，总线定义为96根，总线接口电路板上设计有六个相同的96芯母接口，并把六个母接口连在一起，其余的每块功能板上的一端都有一个96芯的公接口；依次定义总线接口电路板上的六个96芯母接口为接口1，接口2，接口3，接口4，接口5，接口6，DSP主控板插入接口1，A/D板插入接口2，D/A板插入接口3，多功能信号板插入接口4，高压放大板插入接口5，电源系统接入接口6；DSP主控制板通过总线接口电路板分别与电源系统、A/D转换卡、D/A转换卡、高压放大及步进电机驱动模块、多功能信号板相连接，SPM探头分别与高压放大板、多功能信号板相连接。