跨尺度快速AFM硬件控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn).pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著生物研究和納米科技的不斷發(fā)展進步，人們對微觀世界的物體探索越來越深入，這就對微觀領域的觀測工具提出了更高的速度和精度要求。原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope，AFM)因此占有重要的地位。傳統(tǒng)的原子力顯微鏡硬件控制系統(tǒng)一般是基于PC或基于PC-DSP（Digital Signal Processor，數(shù)字信號處理器）的架構，在實時性方面不夠理想，并且外圍電路往往精度不夠高。基于上述原因，本文針對生命科學等領域

2、的實際需要，設計并實現(xiàn)了一種基于FPGA（Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列）+DSP結構的原子力顯微鏡硬件控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)原子力顯微鏡跨尺度，高速高精度成像的要求。
　　首先，本文介紹了原子力顯微鏡三級運動平臺結構，并根據系統(tǒng)的性能要求，設計了針對此結構的基于FPGA+DSP的硬件控制系統(tǒng)整體架構，包括各級平臺與控制系統(tǒng)間所需信號及傳輸過程，各模塊具體實現(xiàn)方式，規(guī)劃了各部分需要實現(xiàn)的功能

3、。
　　其次，本文根據以上硬件控制系統(tǒng)總體方案，設計了信號處理部分的硬件電路，包括對所有芯片供電的電源電路、激光檢測信號的幅值轉換電路、與數(shù)字控制系統(tǒng)相連的模數(shù)/數(shù)模轉換電路，完成了這些單元電路的原理圖和PCB設計;通過功率放大器對壓電陶瓷的驅動信號進行放大，實現(xiàn)了原子力顯微鏡信號檢測設備和數(shù)字控制系統(tǒng)之間，以及二級、三級運動平臺和數(shù)字控制系統(tǒng)之間的信號變換和傳輸。
　　再次，本文根據硬件控制系統(tǒng)方案設計了以DSP芯片為核心

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