一种显微镜手控盒的控制系统及方法与流程

1.本发明涉及显微镜领域，具体涉及一种显微镜手控盒的控制系统及方法。


背景技术：

2.扫描电子显微镜(scanning electron microscope，sem)是介于透射电子显微镜和光学显微镜之间的显微镜，随着电子显微镜技术的发展，产品功能要求越来越高。为了提高电子显微镜操作的易用性和便利性，往往设置手控面板，以提高调试人员调试电子显微镜采集图像的效率和质量。
3.在现有技术中，常常设置手控盒实现对图像参数的调节和控制，然而传统的手控盒是通过鼠标的方式进行调节和控制，鼠标仅能进行点击和拖拽等操作，功能较少，无法满足用户多样化的需求，用户使用体验不佳。


技术实现要素：

4.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术仅能实现简单的点击和拖拽等操作，无法满足用户多样化的需求，用户使用体验不佳的问题，从而提供一种显微镜手控盒的控制系统及方法。
5.根据第一方面，本发明提供一种显微镜手控盒的控制系统，所述系统包括：mcu芯片、编码器模块、通讯模块及上位机，其中，
6.所述编码器模块连接于显微镜，接收用户的操作指令，并通过所述通讯模块将所述操作指令发送至所述mcu芯片和所述上位机；
7.所述mcu芯片连接于所述编码器模块，接收所述编码器模块发送的所述操作指令，对所述操作指令进行解析，并将解析结果发送至所述上位机；
8.所述上位机连接于所述编码器模块和所述mcu芯片，接收所述编码器模块发送的操作指令和所述mcu芯片解析的解析结果，基于所述操作指令和所述解析结果确定参数值调节指令，并基于所述参数值调节指令对显微镜进行控制。
9.在一实施例中，所述编码器模块还连接有电平转换模块，其中，
10.所述电平转换模块对脉冲信号电平进行转换。
11.在一实施例中，所述mcu芯片还连接有按键模块和显示模块，其中，
12.所述按键模块接收用户的按键指令，并将所述按键指令通过所述通讯模块发送至所述上位机；
13.所述上位机对所述按键指令进行解析，得到控制指令，并基于所述控制指令控制所述显示模块进行对应的显示。
14.在一实施例中，所述编码器模块包括电位移调节按钮、消像散调节按钮、电对中调节按钮、放大倍数调节按钮、对比度调节按钮、亮度调节按钮以及图像聚焦调节按钮。
15.在一实施例中，所述显示模块为led指示灯。
16.在一实施例中，所述系统还包括电源模块。
17.根据第二方面，本发明提供一种显微镜手控盒的控制方法，应用于如第一方面的显微镜手控盒的控制系统的上位机，该方法包括：
18.接收编码器模块发送的操作指令及mcu芯片发送的解析结果；
19.基于所述操作指令和所述解析结果，确定参数值调节指令；
20.基于所述参数值调节指令对显微镜进行控制。
21.在一实施例中，所述基于所述操作指令和所述解析结果，确定参数值调节指令，包括：
22.基于所述操作指令，确定参数值调节指令的类型，所述调节指令的类型包括调节电位移、调节消像散、调节电对中、调节对比度、调节放大倍数、调节亮度及调节图像聚焦；
23.基于所述解析结果，确定参数值调节指令的调整幅值；
24.基于所述调节指令的类型和所述调节指令的调整幅值，确定参数值调节指令。
25.在一实施例中，所述方法还包括：
26.获取用户的按键指令，并对所述按键指令进行解析，得到控制指令；
27.基于所述控制指令，控制显示模块进行对应的显示。
28.在一实施例中，所述方法还包括：
29.获取用户的操作需求；
30.基于所述操作需求，生成对应的自定义功能；
31.基于所述自定义功能对所述显微镜进行控制。
32.本发明技术方案，具有如下优点：
33.本发明实施例提供了一种显微镜手控盒的控制系统，通过编码器模块接收用户的操作指令，mcu芯片对操作指令进行解析，上位机接收操作指令和解析结果，使得上位机根据操作指令和解析结果确定参数值调节指令，从而实现使用手控盒对图像参数调节和控制的多样化，提高了显微镜图像参数调节的精度和准确度，实现了显微镜的图像参数微调，避免了因鼠标仅能进行点击和拖拽等操作带来的体验感不好的情况，满足了用户在使用过程中多样化需求，提高了用户的体验感。
34.本发明实施例还提供了一种显微镜手控盒的控制方法，通过上位机接收编码器模块发送的操作指令和mcu芯片发送的解析结果，共同确定出参数值调节指令，从而实现使用手控盒对图像参数调节和控制过程中的多样化，满足用户在使用过程中的多样化需求，提高了用户的体验感。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1是本发明实施例提出的一种显微镜手控盒的控制系统的结构框图；
37.图2是本发明实施例提出的编码器模块接口的连接电路图；
38.图3是本发明实施例提出的按键模块接口和led指示灯连接电路图；
39.图4是本发明实施例提出的一种显微镜手控盒的控制方法的流程图。
具体实施方式
40.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.随着扫描电子显微镜技术的发展，产品功能要求越来越多，扫描电子显微镜手控面板能够提高对扫描电镜操作的易用性和便利性，提高调试人员调试电镜图像的效率及图像的质量。扫描电子显微镜手控盒是利用usb通信方式与上位机软件进行通信，以实现在手控盒端完成对图像参数的调节、控制，并进行控制指令传递及数据信息交换，从而达到控制的目的。
42.传统的扫描电子显微镜图像参数是通过鼠标方式进行调节控制，存在单调的点击和拖拽等操作。
43.为了满足用户在使用手控盒实现图像参数的调节和控制时的多样化需求，提高用户的体验感，本发明实施例中提供一种显微镜手控盒的控制系统，如图1所示，该系统包括mcu芯片1、编码器模块2、通讯模块3及上位机4，其中，
44.编码器模块2连接于显微镜，接收用户的操作指令，并通过通讯模块3将操作指令发送至mcu芯片1和上位机4；
45.mcu芯片1连接于编码器模块2，接收编码器模块2发送的操作指令，对操作指令进行解析，并将解析结果发送至上位机4；
46.上位机4连接于编码器模块2和mcu芯片1，接收编码器模块2发送的操作指令和mcu芯片1解析的解析结果，基于操作指令和解析结果确定参数值调节指令，并基于参数值调节指令对显微镜进行控制。
47.在本发明实施例中，mcu芯片1包括pa0～pa15、pc0～pc15、pd0～pd15、pe0～pe15、pf0～pf15、pg0～pg15，共105个i/o接口，还包括用于和通讯模块3连接的通讯接口，具体地，通讯模块3通过usb进行通讯，通讯模块3的接口分别为usb_p、usb_n和usb_en。mcu芯片1连接有编码器模块2、通讯模块3及电源模块。其中，电源模块为3.3v电源，通讯模块3的一端连接与pc主机。
48.具体地，在一实施例中，编码器模块2还连接有电平转换模块5，电平转换模块5对脉冲信号电平进行转换。
49.在本发明实施例中，编码器模块2的一端连接有电平转换模块5，在本技术实施例中，电平转换模块5的数量不做限定，本实施例以两组电平转换模块5为例，如图2所示，分别为第一电平转换模块51和第二电平转换模块52，8路增量式编码器通过第一电平转换模块51和第二电平转换模块52将编码器模块2的5v脉冲信号电平转换成3.3v的mcu芯片1的i/o接口电平标准。
50.具体地，第一电平转换模块51接口包括pa0、pa1、pa6、pa7、pb14、pb15、pd12、pd13和mcu芯片1连接，第二电平转换模块52接口包括pc7、pc8、pc10、pb4、pe5、pe6、pe9、pe11和mcu芯片1连接。
51.电平转换模块5能够实现高电平和低电平之间的转换，以使得在不同的模块之间进行更好的通讯，进行电平匹配，电平转换模块5还能够起到电平隔离和滤波的作用。
52.具体地，在一实施例中，mcu芯片1还连接有按键模块6和显示模块7，按键模块6接
收用户的按键指令，并将按键指令通过通讯模块3发送至上位机4；
53.上位机4对按键指令进行解析，得到控制指令，并基于控制指令控制显示模块7进行对应的显示。
54.在本发明实施例中，如图1所示，mcu芯片1连接有按键模块6，mcu芯片1通过gpio(general-purpose input/output，通用型输入输出接口)和按键模块6连接。mcu芯片1通过15个普通i/o接口，实现手控盒的按键功能，通过通讯模块3实现和上位机4的通信。当功能按键被按下时，通过usb总线将数据发送至上位机4，使得上位机4进行数据解析，执行相应的功能。
55.mcu芯片1还连接有显示模块7，mcu芯片1通过gpio(general-purpose input/output，通用型输入输出接口)和显示模块7连接。mcu芯片1通过15个普通i/o接口，驱动显示模块7进行显示。具体地，显示模块7可以为led指示灯，也可以为其他用于显示的设备，此处不作限定。上位机4进行数据解析后，同时驱动led指示灯发光二极管，实现控制led指示灯，控制led指示灯亮和灭。
56.根据用户的按键指令，上位机4执行对应的功能，并控制显示模块7进行对应的显示，能够满足用户在使用过程中的多样化需求，并便于用户通过显示模块7的显示内容进行对应的调整，使得调试图像过程更加顺畅快捷。
57.具体地，如图3所示，按键模块6接口包括pd14、pd15、pg2、pg3、pg4、pg5、pg6、pg7、pg8、pa8、pc8、pc9、pc10、pc11、pc12、pd0、pd1、pd2，分别与mcu芯片1的i/o接口连接的按键key1～key18。具体地，pd14连接key1、pd15连接key2、pg2连接key3、pg3连接key4、pg4连接key5、pg5连接key6、pg6连接key7、pg7连接key8、pg8连接key9、pa8连接key10、pc8连接key11、pc9连接key12、pc10连接key13、pc11连接key14、pc12连接key15、pd0连接key16、pd1连接key17、pd2连接key18。
58.具体地，以led指灯为例，led指示灯包括与pd3、pd4、pd5、pd6、pd7、pg9、pg10、pg11、pg12、pg13、pg14、pb4、pb5、pb6、pb7的i/o接口连接的led1～led15。具体地，pd3连接led1、pd4连接led2、pd5连接led3、pd6连接led4、pd7连接led5、pg9连接led6、pg10连接led7、pg11连接led8、pg12连接led9、pg13连接led10、pg14连接led11、pb4连接led12、pb5连接led13、pb6连接led14、pb7连接led15。
59.具体地，在一实施例中，编码器模块2包括电位移调节按钮、消像散调节按钮、电对中调节按钮、放大倍数调节按钮、对比度调节按钮、亮度调节按钮以及图像聚焦调节按钮。
60.在本发明实施例中，编码器模块2有多个旋转按钮，每个旋转按钮分别对应不同的调节功能。用户通过对旋转按钮进行旋转，以对各个参数进行调节。例如，预先设置放大倍数调节按钮中顺时针旋转为减小放大倍数，逆时针旋转为增大放大倍数。获取用户的旋转方向和旋转指针位置，以确定放大倍数。其中，编码器模块2的调节按钮还可以包括其他调节按钮，此处不作限定。
61.通过上述实施例，通过编码器模块接收用户的操作指令，mcu芯片对操作指令进行解析，上位机接收操作指令和解析结果，使得上位机根据操作指令和解析结果确定参数值调节指令，从而实现使用手控盒对图像参数调节和控制的多样化，提高了显微镜图像参数调节的精度和准确度，实现了显微镜的图像参数微调，避免了因鼠标仅能进行点击和拖拽等操作带来的体验感不好的情况，满足了用户在使用过程中多样化需求，提高了用户的体
验感。
62.本发明实施例中还提供一种显微镜手控盒的控制方法，应用于上述的显微镜手控盒的控制系统的上位机，如图4所示，该方法包括如下步骤s101至步骤s103。
63.步骤s101：接收编码器模块发送的操作指令及mcu芯片发送的解析结果。
64.在本发明实施例中，用户通过对编码器模块的调节旋钮进行旋转，编码器模块接收用户的操作，并生成对应的操作指令，通过usb数据总线发送至mcu芯片和上位机。mcu芯片通过扫描编码器模块的编码器i/o接口，对编码器模块输出脉冲数据进行检测，完成数据采集，对编码器模块发送的操作指令进行解析，并将解析结果通过usb数据总线发送至上位机。
65.步骤s102：基于操作指令和解析结果，确定参数值调节指令。
66.在本发明实施例中，参数值调节指令包括需要调节的参数类型以及调节值，上位机对操作指令和解析结果进行分析，得到显微镜调节的具体参数，以便于通过手控盒对显微镜进行调节和控制。
67.步骤s103：基于参数值调节指令对显微镜进行控制。
68.在本发明实施例中，上位机确定出参数值调节指令后，对显微镜进行控制，以使得在使用手控盒对图像参数调节和控制时，满足用户多样化的需求，实现各种参数的调节和控制，提高用户的体验感。
69.具体地，在一实施例中，上述步骤s102中基于操作指令和解析结果，确定参数值调节指令，具体包括如下步骤：
70.步骤s1021：基于操作指令，确定参数值调节指令的类型，调节指令的类型包括调节电位移、调节消像散、调节电对中、调节对比度、调节放大倍数、调节亮度及调节图像聚焦。
71.步骤s1022：基于解析结果，确定参数值调节指令的调整幅值。
72.步骤s1023：基于调节指令的类型和调节指令的调整幅值，确定参数值调节指令。
73.在本发明实施例中，编码器模块发送的操作指令中包含有参数值调节指令的类型，上位机对操作指令进行解析，确定参数值调节指令的类型。mcu芯片通过扫描编码器模块的i/o编码接口，对编码器模块输出的脉冲数据进行检测，完成数据采集，根据脉冲数据的变化确定调节按钮为顺时针旋转还是逆时针旋转，通过usb数据总线将编码器模块数据发送至上位机。上位机接收mcu芯片发送的数据，通过数据通信协议可以确定图像功能参数值为增大还是减小，从而实现功能参数调节的功能。
74.具体地，在一实施例中，本发明实施例提供的显微镜手控盒的控制方法还包括如下步骤：
75.步骤s104：获取用户的按键指令，并对按键指令进行解析，得到控制指令。
76.步骤s105：基于控制指令，控制显示模块进行对应的显示。
77.在本发明实施例中，当检测到功能按键被按下时，上位机获取用户的按键指令，对按键指令进行解析，控制显示模块执行相应的功能。例如，功能按键a为快速拍照，当检测到功能按键a被按下时，上位机会执行快速拍照功能，同时控制led指示灯，led指示灯的亮和灭与功能执行状态相关，拍照时led指示灯亮，拍照完成时led指示灯灭。
78.根据用户的按键指令，上位机执行对应的功能，并控制显示模块进行对应的显示，
能够满足用户在使用过程中的多样化需求，并便于用户通过显示模块的显示内容进行对应的调整，使得调试图像过程更加顺畅快捷。
79.具体地，在一实施例中，本发明实施例提供的显微镜手控盒的控制方法还包括如下步骤：
80.步骤s106：获取用户的操作需求。
81.步骤s107：基于操作需求，生成对应的自定义功能。
82.步骤s108：基于自定义功能对显微镜进行控制。
83.在本发明实施例中，为了满足用户的多样化需求，可以获取用户的操作需求，根据用户的操作需求，添加对应的自定义功能，按照用户的使用需求和使用操作习惯，进行个性化设置，自定义按键功能，提供多种自定义功能选择按键，增加调节和控制的功能，使得用户在调试图像过程中更加顺畅快捷，以进一步提高用户的体验感。
84.通过上述实施例，通过上位机接收编码器模块发送的操作指令和mcu芯片发送的解析结果，共同确定出参数值调节指令，从而实现了使用手控盒对图像参数调节和控制过程中的多样化，满足用户在使用过程中的多样化需求，提高了用户的体验感。
85.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。