- 基于AT89C51的激光共聚焦扫描显微镜

2．2 快速振镜模块

激光共聚焦扫描显微镜的光学扫描方式存在非线性畸变，当振镜作等角扫描时，其像素点的间距存在差异，为了消除非线性畸变，可选用CRS系列振镜。CRS系列扫描振镜带有像素同步脉冲，其作用是线性化整个扫描区域的采样点位移，因此能够很好的解决扫描区域的非线性问题。

(1) CRS振镜

本系统Y方向振镜选择CRS 8k振镜。CRS 8k振镜是一种高频共振扫描器件，其共振额定频率是7910Hz，最大扫描角度26°。

(2)振镜驱动板电路

CRS驱动板的设计特别考虑了扫描系统工作时相位特性和品质冈素Q存在的微小变化，驱动板包含了一个自身振荡回路，用以保持扫描系统存工作中可以达到机械共振。

(3)像素时钟板

像素时钟是用来线性化整个扫描场。CRS振镜存在一个正弦角位移，频率等于该扫描振镜工作时的共振频率，这个正弦角位移就相当于振镜工作时的一个噪声，必须加以去除。使用恒速像素，边沿象素就会扩散，中部会压缩。而像素时钟提供了速度更正，像素时钟以不断变化的速度，配合扫描仪的角速度变化来达到共振频率。最小扫描失真的实现与线性化像素时钟可以实现位像素等距扫捕场。而此时像素时钟，便用来纠正小型扫描共振频率变异和扭曲。

2．3 电平转换

在进行串行通信时，要求通信双方具有标准且统一的接口标准，这样才能方便的使不同的设备进行通讯。在本系统中，快速振镜驱动板输出的像素使能信号为RS232电平信号，而像素时钟信号则是RS422电平，这两种电平信号均需送入单片机中，而单片机却只能接收TTL电平信号，为了能实现通信，所以必需通过电平转换模块来使信号匹配。本系统中用OP37芯片进行像素使能信号RS232电平到TTL电平的转换，使用专用芯片SN75175进行像素时钟信号RS422到TTL电平的转换。

2．4 D／A转换部分

根据扫捕系统对D／A转换速度、精度、分辨率等指标的要求，本系统选用12位的D／A转换芯片AD7541。AD7541是一款兼容TTL／CMOS电平的D／A转换芯片，且功率小、噪音小、转换精度高，内部采用梯形电阻网络结构 建立时间小于1us。考虑到需用电压控制慢速振镜的电机，则必须将AD7541输出的电流信号转换成电压信号，且要求电压信号为正值，本系统采用单极性电压输出方式、D／A转换电路如图3所示。

2．5 软件设计

系统软件利用Keil C51平台进行扫描控制系统的软件开发。首先，设置单片机的计数／定时器和中断的控制寄存器的各项参数，设置完成后，依次打开中断和电平控制端，等待中断。等待外部中断0，每来一个脉冲，计数器T0加1，然后判断计数器T0是否溢出，若未溢出，将计数器T0的当前值送至输出端口，进行D／A转换，控制行扫描。如果溢出，则计数器T0清零，重新开始计数，即进行重新扫描。软件流程图如图4所示。

2．6 实验结果
    通过本设计的激光共聚焦扫描系统的控制系统，能够实现4K／S的扫描速度，得到的慢速振镜的控制波形如图5所示。

3 结束语

本系统为实现激光共聚焦显微镜的扫描控制，采用单片机AT89C51作为控制系统，通过电平转换用快速振镜的时钟使能信号控制慢速振镜的转动，用快速振镜的时钟像素信号控制数据采集卡的采集、实验表明本系统运行良好。