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指导老师意见: 指导老师(签名) 年月日 毕业设计指导小组审核意见: 毕业设计指导小组组长(签名) 年月日 毕业设计工作小组审核意见: 毕业设计工作小组组长(签名) 年月日 扬 州 市 职 业 大 学 毕业设计毕业设计(论文论文)开题报告开题报告 院院(系)系)专业专业班级班级 设计(论文)题目 LD自动功率控制系统 学生姓名学号 指导老师职称 职称 日期2012 年 12 月 28 日 学生姓名同课题人员 毕业设计(论文)题目LD 自动功率控制系统自动功率控制系统 课题简介(课题来源、内容、难易程度、工作量大小及所具备的条件等) 一、课题来源、目的、意义,一、课题来源、目的、意义, 课 题 来 源课 题 来 源: 课 题 由 指 导 老 师 及 课 题 小 组 同 学 一 起 讨 论 决 定 的 。 目的目的:在精密光电检测领域中,光源的微小波动会引起被测量的较大偏移,产 生较大的测量误差。如在半导体薄膜特性检测中,常常需要检测薄膜反射比以求 解其它光电学参量,在这种情况下,由于薄膜增长的缓慢(0.1nm 级/秒) ,反射 比变化非常小,其对于光源稳定性的要求非常高,达到 0.1%,稳定光源正是急待 开发测试仪器中的一种重要设备。 为减少测量误差, LD 自动功率控制系统便成为 一个重要的研究方向。 意义意义:半导体激光器(LD)是一种基于 DSP 技术和 PID 算法的自动控制方法, 来控制半导体激光二极管的驱动电流以实现对其输出功率。 与传统的通过模拟调 制的方法来实现激光二极管输出功率控制的方法相比,DSP 技术与 PID 算法的应 用能有效提高半导体激光二极管输出功率的控制精度和稳定性。 并且由于其具有体积小、低功率、易于集成、便于工作、波长可调、可快速调制、 单色性好、方向性好、光功率利用率高、工作电压要求较低,使用方便、价格低 廉、光路结构简单等一系列优点,在光纤通信、计算机光驱、教学设备、医疗器 械、测量仪器等方面有广泛的应用,越来越受到人们的重视,是应用最广泛的一 类激光器。半导体激光器应该说是当代高技术若干重要领域如新材料领域、半导 体微电子领域、光电子技术领域、激光技术领域、信息技术领域、以及重要基础 学科。正由于半导体激光器的独特功能和优越特性,使之有着极其广泛的应用。 二、课题内容二、课题内容 该设计由PID调节控制系统,LD闭环控制及驱动系统组成。其中LD闭环控制控 制及驱动电路原理是对LD激光器的光功率控制是通过光电二极管检测LD的背光 光功率从而进行控制来实现的。 光电二极管的监测电流经差分放大后变成一个电 压量,经高精度A/D转换器采样量化后送入单片机,与单片机内监测电压参考值 (在设定功率条件下,监测电流差分放大成的电压量的数字表示,也即是在电路 参数不变的情况下, 一个确定的监测电压参考值对应一个确定的激光器输出光功 率设定值)之间作差,产生电压的偏差信号,再对偏差信号进行PID运算,运算 结果经D/A转换及电压电流(V-I)变换后,驱动LD发光。PID调节是为了使激 光器输出功率稳定及增强控制精度。 三、拟解决的主要问题预计达到的要求及预计的关键技术三、拟解决的主要问题预计达到的要求及预计的关键技术 一)本课题所做主要工作一)本课题所做主要工作 本系统主要解决的问题是使单片机控制激光二极管输出功率稳定。预计的关 键技术是针对 30mW 红光 LD 设计了驱动电路, 其驱动电流在 0 100mA 之间可调, 最小可调量 0.01mA。 单片机内对监测电流偏差进行了 PID 调节运行, 使激光二极 管输出功率稳定。主要工作如下: (1)对各种实现方案进行比较论证,确定设计思路 (2)硬件系统电路的设计 (3)程序的编写与修改 (4)使用仿真软件对程序进行编译、观察实现的情况寻找可能出现的问题,并 进一步修改及完善程序 二)关键技术的注意点如下二)关键技术的注意点如下 (1)硬件设计应尽可能选择典型的电路; (2)硬件结构应结和应用软件一并考虑。软件有执行的功能尽可能由软件来执 行,以简化硬件结构,但由软件执行硬件的功能,其响应时间比直接使用硬件要 长,且占用 CPU 时间。 四、课题研究进展计划及及所具备的条件四、课题研究进展计划及及所具备的条件 本课题为毕业设计课题,计划分为 4 个阶段完成。 课题探讨阶段(2012 年 11 月 16 日2012 年 12 月 27 日) 确定课题,研究设计方案阶段 (2012 年 12 月 28 日2013 年 1 月 8 日) 确定设计方案,具体实施阶段(2013 年 3 月 10 日 2013 年 5 月 6 日) 结题、成果总结阶段(2013 年 5 月 9 日2013 年 5 月 30 日) 本人已经学过单片机基础与应用 、 电路分析 、 数字电路基础 、 模拟 电路
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