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光纤测试用精密电源的研究

作　者: 杨前进
导　师: 高春甫
学　校: 吉林大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 激光二极管 PID调节 SOC(片上系统) 驱动电路
分类号: TN365
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 87次
引　用: 2次
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内容摘要

光纤通信是以光波作为信息载体,以光导纤维作为传播介质的一种先进通信手段。由于它的优点,使之发展迅猛,压倒群英,不仅被认为是影响21世纪的最新技术,而且必然成为全球宽带综合业务数字网的发展动力。光纤通信系统的最基本要素是激光电源、光纤、激光检测器。在精密光电检测和光纤通信系统中激激光电源的功率稳定最为重要。这次我们设计的精密激光电源是把激光发射器发射的激光采集回来用微控制器对所得反映光强度的数据进行分析处理,根据实际需要对激光强度进行及时调节。检测调节的过程中用到一些复杂的计算方法,是我们这次设计精度的一个重要保证。片上系统(SOC: System On Chip)以它的高速度、高集成度、高稳定性、高性价比而越来越多受到用户的青睐。在这里我采用了美国Cygnall公司的C8052F020芯片。它把Watchdog(看门狗)、A/D、D/A、计数器等等的众多资源都集于一身。而又加上它51内核便于市场的普及,所以受到众多厂家的认可。这里主要用的资源为高精度A/D和D/A转换装置。它的输入、输出的精度均可达到0.1mA的调节量,同时可精确设置初始驱动电流。完全满足工程中<0.1%的要求。驱动激光电源的电压从C8051F020的D/A端给出,光源发光,激光接收管(PD)接收到光信号后产生电流,而后把光接收端的电流利用运算放大器转换为电压,把采集到的电压信号送给C8051F020的A/D进行模/数转换,在经过运算处理后又把信号反馈给D/A信号输入端,从而完成了把输出量反馈给输入量的闭环控制。单片机内对监测电流偏差进行了PID调节偏差计算控制,使激光二极管输出电流稳定。实验证明此设计方案正确,系统运行可靠。本设计在输入电路中共叠加了两个信号,一是由单片机提供的直流分量;二是外加的交流分量。两种信号的叠加构成了激光源输出的光信号。增加了系统的实用性和可推广性。

全文目录

第一章绪论  8-11
  1.1 课题来源  8-9
  1.2 国内外发展概况  9
  1.3 本论文研究的内容  9-11
第二章系统设计  11-32
  2.1 系统整体设计  11-12
  2.2 片上系统(SOC)工作原理  12-18
    2.2.1 C8051F020 的功能特点  13-14
    2.2.2 内部功能部件  14-18
  2.3 激光发射部分  18-22
    2.3.1 激光发射电路设计  18-20
    2.3.2 原理分析  20
    2.3.3 D/A(数模转换)  20-22
  2.4 背光反馈部分  22-25
    2.4.1 电路设计  22
    2.4.2 原理分析  22-23
    2.4.3 A/D(模数转换)  23-25
  2.5 MAX232 接口电路设计  25-27
  2.6 电源电路设计  27-30
    2.6.1 稳压模块工作概述  27-28
    2.6.2 系统的工作原理  28-29
    2.6.3 电源的抗干扰措施  29-30
  2.7 系统控制单元设计  30-32
第三章精密电源的数字PID 控制  32-45
  3.1 PID 调节的基本原理  32-35
    3.1.1 开环控制系统  32
    3.1.2 闭环控制系统  32-33
    3.1.3 阶跃响应  33
    3.1.4 PID 控制的原理和特点  33-34
    3.1.5 PID 控制器的参数整定  34-35
  3.2 数字PID 控制算法  35-40
    3.2.1 位置式PID 控制算法  35-36
    3.2.2 增量式PID 控制算法  36-37
    3.2.3 积分分离PID 控制算法  37-38
    3.2.4 不完全微分控制法  38-40
  3.3 数字 PID 控制系统的设计  40-45
    3.3.1 系统框图  41-42
    3.3.2 采样周期的确定  42-43
    3.3.3 参数的整定  43-45
第四章系统程序设计  45-58
  4.1 上位机应用程序设计  45-49
    4.1.1 程序界面设计  45-46
    4.1.2 串口通信  46-49
  4.2 下位机程序设计  49-58
    4.2.1 波特率设置  49-51
    4.2.2 通讯协议  51-52
    4.2.3 差错控制技术—CRC  52-57
    4.2.4 功能控制单元程序设计  57-58
第五章实验验证  58-62
  5.1 实验分析及数据  58-61
  5.2 小结  61-62
第六章结论  62-64
参考文献  64-67
摘要  67-69
ABSTRACT  69-71
致谢  71-72
导师及作者简介  72

光纤测试用精密电源的研究

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