红外光接收模块，用于当第一次接收到红外光时同时发送一个计时停止信号至计时单元;
温度测量模块，用于实时采集环境温度；
计时单元，用于计算在收到红外光发射模块发送的计时启动信号和红外光接收模块发送的计时停止信号之间的时间，进而将时间上传至微控制器模块；
微控制器模块，用于根据红外光速和接收的时间结合环境温度计算出焦距，通过分析处理控制CPLD模块驱动步进电机调节焦距；
显示模块，用于实时显示显微镜焦距。
[0016]其中，所述微控制器模块采用AVR系列单片机，所述显示模块为IXD显示屏，所述温度测量模块采用DS18B20温度传感，所述步进电机的芯片型号为86BYG。
[0017]红外光发射电路由单片机输出端直接驱动红外光发送，红外光接收电路输出端与单片机相连接，单片机的输出端与显示电路输入端相连接。单片机在TO时刻发射方波，同时启动定时器开始计时，当收到回波后，产生一负跳变到单片机中断口，单片机响应中断程序，定时器停止计数。计算时间差即可得到红外光在媒介中传播的时间t，由此便可计算出距离。
[0018]40kHz的方波由AVR单片机驱动红外光发射头发射红外光，经反射后由红外光接收头接收到40kHz的正弦波，由于声波在空气中传播时衰减，所以接收到的波形幅值较低，经接收电路放大、整形，最后输出一负跳变，输入单片机。由于单片机系统的晶振为12M晶振，所以只能产生半周期为12 μ s或13 μ s的方波信号，频率分别为41.67kHz和38.46kHz。本系统在编程时选用了后者。接收到的信号加到BG1、BG2组成的两级放大器上进行放大。每级放大器的放大倍数为70倍。放大的信号通过检波电路得到解调后的信号。这里使用的是IN4148检波二极管，输出的直流信号即两二极管之间电容电压。该接收电路结构简单，性能较好，制作难度小。
[0019]AVR单片机具有预取指令功能，即在执行一条指令时，预先把下一条指令取进来，使得指令可以在一个时钟周期内执行；多累加器型，数据处理速度快;AVR单片机具有32个通用工作寄存器，相当于有32条立交桥，可以快速通行；中断响应速度快。AVR单片机有多个固定中断向量入口地址，可快速响应中断；AVR单片机耗能低。对于典型功耗情况，WDT关闭时为ΙΟΟηΑ，更适用于电池供电的应用设备；有的器件最低1.8 V即可工作；AVR单片机保密性能好。
[0020]在空气中，常温下红外光的传播速度是334m/s，但其传播速度受空气中温度、湿度等因素的影响，其中受温度影响较大，如温度每升高l°c，声速就会增加约0.6m/so因此在相同的间隔测量距离，由于波的传播时间是相同的，不同温度下的声速不同，所以最终造成测量出来的距离不相等，在距离测量精度要求很高的情况下，必须要对温度进行测量和补偿，以避免温度对测量精度的影响。本系统选用DS18B20温度传感器作为温度测量、误差补偿装置，与单片机交换信息仅需要一根I/O 口线，其供电电源可来源于单片机I/O 口数据线，而无需额外电源。不同温度下红外光在空气中传播速度随温度变化的关系如下:v=331.4+0.61T式中，T为实际温度(°C )，v为当前环境下声速，单位为m/s。
[0021]本发明涉及一种基于正弦波逆变电源的红外光自动调焦显微镜。为了进一步提高系统测量精度和系统稳定性，在硬件上增加了温度传感器测温电路，有力提高了红外光测距系统的测量精度。
[0022]本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0023]以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
【主权项】
1.一种基于正弦波逆变电源的红外光自动调焦显微镜，其特征在于:包含微控制器模块、红外发射模块、红外光接收模块、温度测量模块、显示模块、CPLD模块、步进电机、计时单元和正弦波逆变电源；所述红外发射模块、红外光接收模块、温度测量模块、显示模块、计时单元连接在微控制器模块的相应端口上，所述微控制器模块通过CPLD模块连接步进电机； 所述正弦波逆变电源包含直流推挽升压电路、正弦逆变电路、输出滤波电路、驱动电路、采样电路、控制器、点阵液晶和辅助电源模块，其中，所述直流推挽升压电路、正弦逆变电路、输出滤波电路依次连接，所述驱动电路的输出端分别与直流推挽升压电路、正弦逆变电路的输入端连接，所述采样电路的输入端分别与直流推挽升压电路、正弦逆变电路、输出滤波电路的输出端连接，所述采样电路的输出端连接控制器的输入端，所述控制器的输出端分别连接驱动电路和点阵液晶的输入端；所述辅助电源模块的输出端分别连接驱动电路、采样电路、控制器和点阵液晶的输入端； 其中，红外光发射模块，用于发射红外光同时发送一个计时启动信号至计时单元； 红外光接收模块，用于当第一次接收到红外光时同时发送一个计时停止信号至计时单元; 温度测量模块，用于实时采集环境温度； 计时单元，用于计算在收到红外光发射模块发送的计时启动信号和红外光接收模块发送的计时停止信号之间的时间，进而将时间上传至微控制器模块； 微控制器模块，用于根据红外光速和接收的时间结合环境温度计算出焦距，通过分析处理控制CPLD模块驱动步进电机调节焦距； 显示模块，用于实时显示显微镜焦距。2.根据权利要求1所述的一种基于正弦波逆变电源的红外光自动调焦显微镜，其特征在于:所述微控制器模块采用AVR系列单片机。3.根据权利要求1所述的一种基于正弦波逆变电源的红外光自动调焦显微镜，其特征在于:所述显示模块为IXD显示屏。4.根据权利要求1所述的一种基于正弦波逆变电源的红外光自动调焦显微镜，其特征在于:所述温度测量模块采用DS18B20温度传感。5.根据权利要求1所述的一种基于正弦波逆变电源的红外光自动调焦显微镜，其特征在于:所述步进电机的芯片型号为86BYG。
【专利摘要】本发明公开了一种基于正弦波逆变电源的红外光自动调焦显微镜，包含微控制器模块、红外发射模块、红外光接收模块、温度检测模块、显示模块、CPLD模块、步进电机、计时模块；所述红外发射模块、红外光接收模块、温度检测模块、显示模块、计时模块连接在微控制器模块的相应端口上，所述微控制器模块通过CPLD模块连接步进电机其在硬件上增加了温度传感器测温电路，有效地降低了温度变化对测距精度的影响，提高了红外光测距系统的测量精度。
【IPC分类】G01S17/08
【公开号】CN105182356
【申请号】CN201510541885
【发明人】沙建龙, 李光明, 王占伟
【申请人】苏州市博得立电源科技有限公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年8月28日