确定透镜焦面的系统设计 第7页
图2.10主程序流程图
检焦程序（见附录1）
图2.11采集子程序流程图
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3 伺服系统实现
对于一个自动化系统来说，它除过光学部分外，必不可少的是伺服系统。对于自动检焦这样一个系统，牵扯到位置的移动。一般情况是使用电机带动进行移动，在这个系统中我采用步进电机，因为它的诸多优点，所以我认为它用在这系统中比较合适。另外有了步进电机也不能实现自动化，还要使用有计算能力的部件，在21世纪的今天，电脑已经极大的广泛使用于各个领域，它以超越的性能和计算能力为各个领域做着贡献，所以本系统也采用计算机来进行数据处理，先将它们介绍如下！
3.1步进电机
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。所以焦面检测系统采用步进电机来移动CCD来实现检焦的自动化。
现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。其中反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。现阶段，反应式步进电机获得最多的应用。步进电机简单介绍如下：
步进电机的一些基本参数：
步进电机固有步距角
表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值，如86BYG
步进电机的相数
是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72°。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器，则‘相数’将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。
保持转矩（HOLDING TORQUE）
是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。比如，当人们说2N.m的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机
DETENT TORQUE
是指步进电机没有通电的情况下，定子锁住转子的力矩。DETENT TORQUE在国内没有统一的翻译方式，容易使大家产生误解；由于反应式步进电机的转子不是永磁材料，所以它没有DETENT TORQUE。
步进电机的一些特点：
1．一般步进电机的精度为步进角的3－5％，且不累积。
2．步进电机外表允许的最高温度。
步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。
3．步进电机的力矩会随转速的升高而下降。
当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。
4．步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸声。
步进电动机以其显著的特点，在数字化制造时代发挥着重大的用途。伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高，步进电机将会在更多的领域得到应用[16]。
3.2 8253芯片
只有步进电机是无法实现自动化的，CCD采集的数据要送进电脑中进行处理，然后将结果发送给步进电机，使它跟据结果运行，这样就出现了问题，电脑如何把结果发送给步进电机呢，这样就需要把他们连接起来，可以使他们之间进行通信。所以采用8253芯片来做接口电路。
8253具有3个独立的16位计数器,6种不同的工作方式。计数寄存器用来寄存计数初值,计数工作单元为16位减1计数器,它的初值便是计数寄存器内容计数单元对CLK脉冲计数,每出现一个CLK脉冲,计数器减1,当减为零时,通过OUT输出指示信号表明计数单元已为零。当作为定时器工作时,每当计数单元为零时,计数寄存器内容会自动重新装入计数单元,而且CLK输入是均匀的脉冲序列,于是OUT输出频率是降低了的(相对于CLK信号频率)脉冲序列。当作为计数器工作时,表明只关心在CLK端出现(代表事件)的脉冲个数,当CLK端出现了规定个数的脉冲时,OUT输出一个脉冲信号。当作为计数器工作时,表明只关心在CLK端出现(代表事件)的脉冲个数,当CLK端出现了规定个数的脉冲时,OUT输出一个脉冲信号。
图3.18253内部结构
当计数单元为零,OUT变为高电平,可作为中断请求信号,所以方式0称为计数达到终值时中断的方式。
方式0的基本功能是：当写入控制字后，OUT信号变为低电平,并维持低电平至CE的内容到达0时，此后OUT信号变为高电平并维持高电平至再次写入新的计数值或重新写入控制字。门控信号GATE用于开放或禁止计数，当GATE为高电平，则允许计数，当GATE为低电平，则禁止计数[14]。
图3.2 方式0的时序图
3.3达林顿管
达林顿管又称复合管。它将二只三极管适当的连接在一起，以组成一只等效的新的三极管。这等于效三极管的放大倍数是二者之积。在电子学电路设计中，达林顿接法常用于功率放大器和稳压电源中。
达林顿管主要用来驱动步进电机工作[19]。
3.4接口和驱动电路
利用以上介绍的器件为主，辅以其它器件连接步进电机和电脑的接口电路和步进电机的驱动电路。
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