开题报告-LD自动功率控制.pdf

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