依照频谱仪表的微型机扼制给力电机程序的预设

随着计算机技术的飞速发展，能很容易地利用计算机通过

I/O 接口来直接产生各种方

波信号，从而通过

LabVIEW 编程完成各种复杂的控制算法，以此来实现步进电机的各种

复杂运动。基于虚拟仪器的计算机控制步进电机的系统

<3>如所示，进给脉冲经驱动器后，

驱动步进电机，一个脉冲使步进电机转过一个固定的角度，改变进给脉冲的个数或频率就
可以改变步进电机的运行速度。
　　基于虚拟仪器的计算机控制步进电机系统框图在

SPM 系统中，控制它的正传、反转及

启动和停止，从而实现样品与微探针的自动逼近。步进电机正转带动样品台上升，即进针，
反转带动样品台的

下降

。逼近系统框图如所示，计算机通过可重配置

I/O 接口与步进电机驱

动器相连，实现了计算机对步进电机的控制，从而实现样品

-探针间距的调节。

　　逼近系统框系统软件设计该程序的控制对象为步进电机，根据

SPM 硬件控制系统的逻

辑控制单元的设计，步进电机的

A、B、C、D 四相均分配有相应的端口地址，在软件上对步

进电机以

ABCD 或 DCBA 的顺序读取相应的端口，即可使步进电机正转或反转，从而使样

品台

/针尖上升或下降。在软件控制方面，利用计算机中 LabVIEW 程序进行控制，通过 PXI-

7831R 的 D/A 接口实现计算机与步进电机驱动器之间的通信，连接方式如下：计算机通过
PXI-7831R 的 D/A 接口与步进电机驱动器的脉冲输入端（CPI 端）相连，另一个 PXI-7831R
的

D/A 接口与步进电机驱动器的正/反转端（CW/CCW 端）相连，PXI-7831R 卡的地线

（

GND）与步进电机驱动器的公共端（COM）相连。

　　逼近系统的工作过程：样品放置在由

XYZ 扫描器驱动的样品台后，由计算机的软件控

制系统控制步进电机驱动器产生脉冲信号驱动步进电机转动，使样品逐渐接近探针。
　　同时，计算机实时的采集探针

-样品间的原子力信号（AFM）发现信号突变时，说明针

尖与样品表面发生了力的作用。当信号达到预置值时，计算机立即输出一个控制信号使步进
电机停止，同时，由于

Z 向的负反馈作用，使探针迅速回缩，从而避免了针尖与样品表面

的接触。然后，计算机控制步进电机驱动器输出单步信号，实现步进电机单步上升或单步下
降，以便根据需要调节原子力状态的深浅，以满足不同样品的观察需要。程序流程图和界面
如示。
　　结束语分析和研究并采用了基于虚拟仪器的计算机控制步进电机的新方法。利用计算机
通过

I/O 接口来直接产生各种方波信号，采用 LabVIEW 编程完成控制算法，以此来实现步

进电机运动，提高了逼近系统的自动化性能和控制精度。