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单片机半导体激光器驱动与控制电路设计+原理图设计+PCB图 第6页

更新时间:2014-11-16:  来源:毕业论文
3    电路控制
3.1控制电路总体结构
3.1.1电路组成部分
 硬件总体特征就是以主控CPU板为核心,配有多路输入输出口和数模模数转换器件,用单片机来控制激光器驱动电源,用单片机来实现人机交互,用单片机来完成激光器的实时温度监控。
CPU控制板是使整个系统正常运转的核心部分,它承担闭环控制运算,AD芯片、DA芯片、数码管、按键、LED指示灯等所有器件的驱动及控制。总体硬件框图如下所示:

                                 图3-1 整体硬件框图
 整个系统大体由五部分组成,即可控电源,主控板,人机交互板,温度模块,激光器。可控电源有一个输出端即电流输出给激光器,有三个输入端,分别是供电电压输入,电压调节电流输入,使能输入;主控板有四路模拟量输入,五路数字量输入,一路数字量输出,一路模拟量输出,四路模拟量分别是激光器滤波片温度,倍频晶体温度,激光功率电压反馈信号,激光器外壳测温电阻引线,五路数字量分别是数码管显示控制,两个指示灯显示,蜂鸣器控制和出光按钮,一路数字量输出是电源使能端,一路模拟量输出是电压调节电流;人机交互板包括数码管显示功率,电源指示灯,状态指示灯,工作指示灯,异常蜂鸣器,功率调节按钮,复位按钮及主电源钥匙开关;温度模块包括两路TEC输出温度,一路横流源与热敏电阻配合产生的机壳温度;激光器本身有一路驱动电流,其内部有三个高精度热敏电阻,分别反映机壳温度,滤波片温度,倍频晶体温度,还有一路功率输出。外资进入中国带来的机遇与挑战
 以上阐述了个硬件之间的输入输出关系,在做程序和硬件连接过程中应该保证其正确性。
 人机交互部分的数码管显示采用动态扫描法,为提高显示效果和程序稳定性,采用10毫秒定时器中断显示法。为提高显示亮度,每位数码管显示的选通位接有放大器。按键程序采用循环查询法完成。CPU对数据进行采集并完成模数转换是采用了一款8位高速AD转换器,该转换器为SPI串行输出,共有8通道,可以同时对8路模拟量进行转换,温度控制模块、机壳温度和光功率都要通过该AD进行转换。由于CPU产生的控制量是数字信号,因此需要一个数模转换芯片,根据激光器的输入特性即输入电流不可超过30A,否则激光将会被烧毁,所以控制电压要保证控制在0-3V,那么输出电流也将会被控制在0-30A,从而推出DA的输出不可超过3V,解决的办法是可以在输出端加稳压管。
3.1.2 工作过程及关键问题本文来自$辣.文!论-文·网原文请找腾讯^32491.14
 经过论证,该激光器方案成功后,其工作过程如下所述:接通电源后红色指示灯亮,表明电源正常接通,数码管显示初始功率设定值;此刻CPU检测AD数据,察看温度是否正常,如若无异常则黄色指示灯点亮,这表明控制器已确认发光条件,进入就绪状态,此时使用者可以调节输出功率,是否减小或是否增大,是否按下发光键。如果有调节功率按键按下,那么调节后的功率会显示在数码管上。当发光按钮被按下时CPU发出指令使电源产生电流,CPU经过运算后通过DA来调节电源的电压,电压的具体值要根据输入的功率值和反馈回的功率值来选择,发光输出的实际功率会被AD采集,CPU根据采集到的功率来微调控制电压使功率尽可能的稳定在输入值上。功率稳定是一个数字PID闭环算法。

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