基于MCU的全固态激光器控制系统研究
文献类型：学位论文
| ; | |
| 作者 | 陈鹏超 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2014-05-22 ; 2014-05-22 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 ; 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 ; 北京 |
| 导师 | 林学春 ; 林学春 |
| 关键词 | 全固态激光器 控制系统 MCU 触摸屏 DAC USB闪存器 互锁 全固态激光器 控制系统 Mcu 触摸屏 Dac Usb闪存器 互锁 |
| 学位专业 | 材料工程 |
| 学位专业 | 材料工程 |
| 中文摘要 | 大功率全固态激光器集半导体激光器和固体激光器优点于一体，是未来激光器发展的重要方向。大功率全固态激光器作为一种新型光源在国民生产和军事领域中具有广泛的应用前景。本论文的内容是研制出一套大功率全固态激光器控制系统，主要工作是结合科技部863重点项目“全固体激光器及其应用技术——高功率5kW全固态激光器”进行的。主要介绍了基于MCU的大功率全固态激光器控制系统的研究及控制系统的工作原理和结构组成，分别从全固态激光器与控制系统相关的基本特性、控制系统总体方案设计、系统硬件设计、软件设计以及实验结果等几个方面进行了详细的论述。全固态激光器与控制系统相关的基本特性，包括激光器的I-V特性、P-I特性、失效机理等。控制系统的总体设计方案：控制系统以Microchip公司PIC24FJ128DA110作为核心控制芯片，人机交互系统作为上位机，发送激光器系统的控制信号，经MCU和控制电路进行处理后，对全固态激光器电源、全固态激光器、水冷箱等进行控制。激光器系统的各种实时信号，通过智能传感器返回给控制电路预处理，然后送给MCU进行处理，最后通过人机交互界面显示。控制系统硬件设计主要包括监控系统电路设计、控制电路设计、人机交互界面电路设计及硬件抗干扰设计等。控制系统软件设计主要包括主程序、多路数据采集子程序、I2C通信子程序、DAC转换子程序、ADC模数转换子程序、实时时钟子程序、USB存储子程序、激光功率控制子程序、人机界面子程序及软件抗干扰设计等。 本论文研制的基于MCU的全固态激光器控制系统以PIC24F单片机为硬件核心平台，应用Microchip提供的USB嵌入式堆栈和I2C串口通信技术，实现了对全固态激光器系统工作过程中操作信号和保护信号的种类、发生时间，驱动电源电流反馈值以及激光功率反馈值等信息的监控和记录；为了提高全固态激光控制系统的可操控性，在MODBUS协议的基础上，设计实现了MCU和触摸屏通信的人机交互系统；为了防止工作人员误操作，而出现激光发射操作提前等待待机操作的情况，应用边沿D触发器和继电器实现了激光发射和待机操作的互锁功能，提高了系统的可靠性；为了精确且方便的控制全固态激光器的输出功率和工作温度，实现了激光器恒温水冷系统和激光器功率反馈控制。本控制系统硬件应用MCU作为核心控制芯片，具有结构简单、资源丰富、成本较低等优点；软件采用C语言编程，具有编程简单、可靠性高、可移植性好等优点。 |
| 英文摘要 | 大功率全固态激光器集半导体激光器和固体激光器优点于一体，是未来激光器发展的重要方向。大功率全固态激光器作为一种新型光源在国民生产和军事领域中具有广泛的应用前景。本论文的内容是研制出一套大功率全固态激光器控制系统，主要工作是结合科技部863重点项目“全固体激光器及其应用技术——高功率5kW全固态激光器”进行的。主要介绍了基于MCU的大功率全固态激光器控制系统的研究及控制系统的工作原理和结构组成，分别从全固态激光器与控制系统相关的基本特性、控制系统总体方案设计、系统硬件设计、软件设计以及实验结果等几个方面进行了详细的论述。全固态激光器与控制系统相关的基本特性，包括激光器的I-V特性、P-I特性、失效机理等。控制系统的总体设计方案：控制系统以Microchip公司PIC24FJ128DA110作为核心控制芯片，人机交互系统作为上位机，发送激光器系统的控制信号，经MCU和控制电路进行处理后，对全固态激光器电源、全固态激光器、水冷箱等进行控制。激光器系统的各种实时信号，通过智能传感器返回给控制电路预处理，然后送给MCU进行处理，最后通过人机交互界面显示。控制系统硬件设计主要包括监控系统电路设计、控制电路设计、人机交互界面电路设计及硬件抗干扰设计等。控制系统软件设计主要包括主程序、多路数据采集子程序、I2C通信子程序、DAC转换子程序、ADC模数转换子程序、实时时钟子程序、USB存储子程序、激光功率控制子程序、人机界面子程序及软件抗干扰设计等。 本论文研制的基于MCU的全固态激光器控制系统以PIC24F单片机为硬件核心平台，应用Microchip提供的USB嵌入式堆栈和I2C串口通信技术，实现了对全固态激光器系统工作过程中操作信号和保护信号的种类、发生时间，驱动电源电流反馈值以及激光功率反馈值等信息的监控和记录；为了提高全固态激光控制系统的可操控性，在MODBUS协议的基础上，设计实现了MCU和触摸屏通信的人机交互系统；为了防止工作人员误操作，而出现激光发射操作提前等待待机操作的情况，应用边沿D触发器和继电器实现了激光发射和待机操作的互锁功能，提高了系统的可靠性；为了精确且方便的控制全固态激光器的输出功率和工作温度，实现了激光器恒温水冷系统和激光器功率反馈控制。本控制系统硬件应用MCU作为核心控制芯片，具有结构简单、资源丰富、成本较低等优点；软件采用C语言编程，具有编程简单、可靠性高、可移植性好等优点。 |
| 学科主题 | 人工智能 ; 人工智能 |
| 语种 | 中文 ; 中文 |
| 公开日期 | 2014-05-30 ; 2014-05-30 |
| 源URL | [http://ir.semi.ac.cn/handle/172111/25040]  |
| 专题 | 半导体研究所_全固态光源实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 陈鹏超. 基于MCU的全固态激光器控制系统研究, 基于MCU的全固态激光器控制系统研究[D]. 北京, 北京. 中国科学院研究生院, 中国科学院研究生院. 2014, 2014. |
入库方式： OAI收割
来源：半导体研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。