论文摘要
自动调焦是自动化控制中的一个重要技术。随着科学技术的发展，它越来越广泛地应用于工业、军事、和日常生活中。同时也对这一项技术提出了越来越多的要求。自动调焦系统要求具有更高的精度，更快的速度，更好的稳定性，同时为了技术的推广还要求系统有更低的成本。因此，仍然需要做大量的研究。本文的基础是一种基于CCD视频信号模拟滤波和单片机控制的显微镜自动调焦系统。系统用带通滤波器对模拟视频信号进行滤波，然后进行放大和积分，并以此为调焦评价标准，积分信号经A／D转换后，由单片机判断，控制电机实现自动调焦。本文的主要内容是对原有的系统进行性能的改进和功能的扩展。首先是改变了系统的工作方式，原来的系统电机每走一步采集一次数据并进行判断。改进后的系统在电机连续高速转动的同时进行连续采样，这样最大限度地利用了电机高速转动的时间，大大缩短了调焦时间。其次改变了系统的采样方式，采用双单稳态出发电路对调焦窗口进行选择，解决了原来存在的因中断产生的采样漂移问题。同时增加了计算机串口控制功能，这样就可以使用计算机对系统进行控制，并使远程操控成为可能。最后简化了系统的开关电源，使得系统的体积大大减小。本文的另一个主要工作就是提出并实现了一种数字式的调焦系统。该系统用视频采集卡处理CCD的视频信号，在计算机上用各种调焦判据函数对数字图像进行处理后作为调焦依据，并用串口控制电机实现自动调焦。这种数字式系统的优点在于：首先可以根据样品的不同来选择合适的判据函数，增加了系统的适用范围；其次，可以任意选择调焦窗口，适用于局部清晰的表面起伏较大的样品。最后进行了一系列实验证明了系统的有效性和稳定性。通过以上几方面的工作，改进了系统功能，并实现了一种新方式的系统，能更大限度地满足实际应用的需要。
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