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基于微型控制器的原子光刻系统自动化控制研究 　　摘 要： 原子光刻系统的设备庞大而复杂，在实验过程中温度及稳频光等参数都需要监视和控制。针对目前多采用人员值守的方式对设备进行操控导致实验效率低下的现状，介绍了原子沉积原理和原子沉积实验装置的构造及主要功能，提出了原子沉积实验装置中温度控制方案和稳频光的差分信号数据采集方案。通过完成对温度信号和稳频光信号等实验数据的自动采集与记录，实现了原子光刻系统的温控系统自动化和激光稳频系统的远程控制。该方案不仅提高了实验效率，而且对USB开发人员和自动化研究人员也具备一定的参考价值。 　　关键词： 原子光刻； 温度控制； 数据采集； USB接口 　　中图分类号： TN305.7?34； TM417 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2016）13?0124?04 　　Abstract： The atom lithography system is a big and complex device， and the parameters of temperature and frequency stabilization light need to monitor and control in experimentation. Since the experiment efficiency is low due to the device is controlled by means of the method with people on duty， the principle of atomic layer deposition， structure and main function of atomic layer deposition experiment device are introduced. The data acquisituon scheme of frequency stabilization light differential signal and temperature control scheme in atomic layer deposition experiment device is proposed. The experimental data of temperature signal and frequency stabilization light signal is automaticlly collect and record to realize the automatic temperature control system for atomic lithography system and remote control of laser frequency stabilization system. The scheme can improve the experiment efficiency， and has a certain reference value for USB developers and automation researchers. 　　Keywords： atom lithography； temperature control； data acquisition； USB interface 　　0 引 言 　　原子光刻系统拥有着庞大而复杂的设备，在实验过程中有多个参数需要监视和控制，目前多采用人员值守的方式对设备进行操控，导致人力资源利用率低[1]。对其实验装置实现自动化及远程控制不仅可以把人从繁重的体脑力劳动以及复杂的工作环境中解放出来，而且为扩大研究规模，提高研究效率，实现实验的全程控制带来了极大的便利[2]。 　　1 温控系统的自动化研究 　　1.1 原子炉温控原理 　　原子光刻系统中原子炉温度的控制是由一个温控回路来完成并实现的，如图1所示。 　　首先设定自己所想要达到的温度，设定值用SP值表示，而实际的温度（PV值）连接到仪表的输入端。实际温度与设定值进行比较，根据偏差大小计算输出值。控制器的输出连接到执行器，控制加热或制冷来调节被控对象。调节的效果又可以通过测量温度反馈到控制器上做进一步调节，这就是一个控制回路[3]。在原子炉温控系统的研究中，需要完成的参数有：PV值的设置、SP值的设置、PID参数的设置以及程序的编辑[4]。整个温控回路中，最关键的便是将实际温度与设定值进行比较，然后根据偏差大小计算输出值，从而调整回路控制加热。 　　1.2 PID控制 　　（1） 比例控制 　　在原子炉温控系统中，比例项的输出与偏差大小成一定的比例。当比例