[发明专利]一种数字式程控激光源

摘要

本发明的一种数字式程控激光源属于电子设备技术领域，结构有电流驱动模块(6)、温度控制模块(8)、激光器模块(10)和前面板(11)，其特征在于，结构还有单片机模块(1)、显示模块(2)、指示灯模块(3)、按键模块(4)、编码器模块(5)、取样模块(7)和程控模块(9)。本发明基于单片机控制，具有功能丰富、升级方便、可程控等优点，且本发明还有超温报警和暗室模式等功能，安全性高，使用场合广。

主权项

1.一种数字式程控激光源，结构有电流驱动模块(6)、温度控制模块(8)、激光器模块(10)和前面板(11)，其特征在于，结构还有单片机模块(1)、显示模块(2)、指示灯模块(3)、按键模块(4)、编码器模块(5)、取样模块(7)和程控模块(9)；所述的单片机模块(1)的结构为，单片机U1的电源端和接地端分别接+5V电源和数字地，电源端还通过电容C1接数字地，端口X1和端口X2之间接晶振Y1，端口X1和端口X2还分别通过电容C2和电容C3接数字地，端口P00～端口P07分别通过电阻R1～电阻R8接+5V电源，所述的单片机U1的型号是STC89C51；所述的显示模块(2)的结构为，显示屏U2的端口D0～端口D7分别接单片机U1的端口P00～端口P07，显示屏U2的端口EN、端口R/W和端口RS分别接单片机U1的端口P10、端口WR和端口RD，显示屏U2的端口VL和端口BL‑接数字地，端口BL+接滑动变阻器W1的滑线端，端口VDD和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口VDD和端口VSS之间还接有电容C4，滑动变阻器W1的一端接+5V电源，另一端接数字地，所述的显示屏U2的型号为LCD1602；所述的指示灯模块(3)的结构为，电阻R16的一端、电阻R17的一端、电阻R18的一端以及二‑四译码器U3A的两个输入端A、B分别接单片机U1的端口P11～端口P15，二‑四译码器U3A的使能端OE接数字地，4个译码输出端Y0～Y3分别接电阻R19～电阻R22的一端，电阻R16～电阻R22的另一端分别接场效应管Q1～场效应管Q7的栅极，场效应管Q1～场效应管Q7的源极均接模拟地，漏极分别通过电阻R9～电阻R15接发光二极管D1～发光二极管D7的阴极，发光二极管D1～发光二极管D7的阳极均接+12V电源；所述的按键模块(4)的结构为，开关S1～开关S3的一端与电容C5～电容C7的一端均接数字地，开关S1的另一端和电容C5的另一端相连，同时接电阻R23的一端和施密特触发器U4A的输入端，电阻R23的另一端接+5V电源，开关S2的另一端和电容C6的另一端相连，同时接电阻R24的一端和施密特触发器U4B的输入端，电阻R24的另一端接+5V电源，开关S3的另一端和电容C7的另一端相连，同时接电阻R25的一端和施密特触发器U4C的输入端，电阻R25的另一端接+5V电源，施密特触发器U4A、施密特触发器U4B、施密特触发器U4C的输出端分别接单片机U1的端口P16、端口P17、端口P20；所述的编码器模块(5)的结构为，旋转编码器Encoder1的1脚接电阻R26的一端、电容C8的一端和施密特触发器U4D的输入端，2脚接电阻R27的一端、电容C9的一端和施密特触发器U4E的输入端，3脚接数字地，电阻R26和电阻R27的另一端均接+5V电源，电容C8和电容C9的另一端均接数字地，施密特触发器U4D和施密特触发器U4E的输出端分别接单片机U1的中断口INT0和中断口INT1；所述的电流驱动模块(6)的结构为，数模转换器U5的数字信号输入端口与单片机U1的端口P0相连，数模转换器U5的端口BYTE1/BYTE2与单片机U1的端口P21相连，数模转换器U5的端口CS与单片机U1的端口P22相连，数模转换器U5的端口WR1、端口WR2均与单片机U1的端口WR相连，端口XFER与单片机U1的端口RD相连，数模转换器U5的电源端接+5V电源，端口DGND接数字地，端口AGND和端口Iout2接模拟地，端口Rfb通过可调电阻W2接模拟地，端口Iout1接运放U6A的同相输入端，运放U6A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，反相输入端和输出端之间接电阻R28，数模转换器U5的参考电压输入端Vref接取样模块(7)中的端口V_refer，运放U6A的输出端接电阻R29的一端，电阻R29的另一端接运放U6B的同相输入端，运放U6B的反相输入端和输出端之间接电容C10，输出端接场效应管Q8的栅极，场效应管Q8的漏极接+12V电源，源极接激光器模块(10)的端口LD+，运放U6B的反相输入端接电阻R30的一端和电阻R31的一端，电阻R30的另一端接+12V电源，电阻R31的另一端接运放U7A的输出端和可调电阻W3的一端，并作为电流驱动模块的电流取样输出端，记为端口I_sample，可调电阻W3的另一端接电阻R32的一端，电阻R32的另一端接电阻R33的一端和运放U7A的反相输入端，电阻R33的另一端接模拟地，运放U7A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，同相输入端接电阻R34的一端，电阻R34的另一端接电阻Rs1的一端，还接激光器模块(10)的端口LD‑，电阻Rs1的另一端接模拟地；所述的数模转换器U5的型号是DAC1232LCJ；所述的取样模块(7)的结构为，模数转换器U10的端口CLK通过电容C11接数字地，端口CS接单片机U1的端口P23，端口RD、端口WR分别接单片机U1的端口RD、端口WR，端口HBEN接单片机U1的端口P24，端口SHDN接+5V电源，模数转换器U10的数据输出端和单片机U1的端口P0按高位对高位、低位对低位的方式依次相连，模数转换器U10的端口Vdd接+5V电源，端口DGND接数字地，端口AGND接模拟地，端口INT接单片机U1的端口P25，端口CH0、端口CH4、端口CH5、端口CH6和端口CH7均接模拟地，端口REF和端口REFADJ分别通过电容C13和电容C12接模拟地，端口REF还接运放U7B的同相输入端，运放U7B的反相输入端和输出端相连，并作为参考电压端，记为端口V_refer，模数转换器U10的端口CH3作为电流取样输入端，记为端口I_sample_in，接电流驱动模块(6)中的端口I_sample，还通过电容C16接模拟地，模数转换器U10的端口CH2接运放U8B的输出端，还通过电容C15接模拟地，运放U8B的反相输入端和输出端之间接电阻R36，同相输入端接电阻R37的一端，作为功率取样输入端正极，记为端口P_sample+，接激光器模块(10)的端口PD+，电阻R37的另一端接运放U8A的同相输入端，作为功率取样输入端的负极，记为端口P_sample‑，接激光器模块(10)的端口PD‑，运放U8A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，反相输入端通过电阻R38接模拟地，反相输入端和输出端之间接电阻R39，反相输入端还接电阻R35的一端，电阻R35的另一端接可调电阻W5的一端，可调电阻W5的另一端接电阻R40的一端和运放U8B反相输入端，电阻R40的另一端接运放U8A的输出端，稳压二极管D8的阴极接+5V电源，阳极接电阻R41的一端和运放U9A的同相输入端，电阻R41的另一端接模拟地，运放U9A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，反相输入端和输出端之间接电容C17，输出端接电阻R43的一端，反相输入端接电阻R42的一端和三极管Q9的发射极，电阻R42的另一端接+5V电源，电阻R43的另一端接三极管Q9的基极，三极管Q9的集电极接电阻R44的一端，并作为温度取样输入端，记为端口P_sample_in，接激光器模块(10)的端口NTC+，电阻R44的另一端接运放U9B的同相输入端，运放U9B的反相输入端通过电阻R45接模拟地，反相输入端和输出端之间接相互串联的电阻R46和可调电阻W4；输出端接模数转换器U10的端口CH1，并通过电容C14接模拟地；所述的模数转换器U10的型号是MAX197；所述的温度控制模块(8)的结构为，数模转换器U11的数字信号输入端口与单片机U1的端口P0按高位对高位、低位对低位的方式依次相连，数模转换器U11的端口BYTE1/BYTE2与单片机U1的端口P26相连，数模转换器U11的端口CS与单片机U1的端口P27相连，数模转换器U11的端口WR1、端口WR2均与单片机U1的端口WR相连，端口XFER与单片机U1的端口RD相连，数模转换器U11的电源端接+5V电源，端口DGND接数字地，端口AGND和端口Iout2接模拟地，端口Rfb通过可调电阻W6接模拟地，端口Iout1接运放U12A的同相输入端，运放U12A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，反相输入端接电阻R47的一端和电阻R48的一端，电阻R47的另一端接模拟地，电阻R48的另一端接可调电阻W7的一端，可调电阻W7的另一端接运放U12A的输出端和运放U12B的同相输入端，运放U12B的反相输入端和输出端之间接电容C18，反相输入端还接运放U13A的输出端，运放U12B的输出端接电阻R49的一端、电阻R52的一端和电容C19的一端，电容C19的另一端接+5V电源，电阻R49的另一端接运放U14A的反相输入端，电阻R52的另一端接达林顿管Q12的基极和达林顿管Q13的基极，达林顿管Q12和达林顿管Q13的集电极分别接+12V电源和模拟地，发射极接在一起，还和电阻Rs2的一端以及运放U13B的同相输入端相连，电阻Rs2的另一端和运放U13A的同相输入端相连，还接激光器模块(10)的端口TEC‑，运放U13A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，反相输入端和输出端之间接电阻R53，反相输入端还接电阻R54的一端和电阻R56的一端，电阻R54的另一端接电阻R55的一端和运放U13B的输出端，电阻R56的另一端接电阻R55的另一端和运放U13B的反相输入端，运放U13B的反相输入端还通过电阻R57接+5V电源，运放U14A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，同相输入端接+5V电源，反相输入端和输出端之间接电阻R50，输出端接电阻R51的一端和电容C20的一端，电容C20的另一端接+5V电源，电阻R51的另一端接达林顿管Q10和达林顿管Q11的基极，达林顿管Q10和达林顿管Q11的集电极分别接模拟地和+12V电源，发射极接在一起，还接激光器模块(10)中的端口TEC+；所述的数模转换器U11的型号为DAC1232LCJ；所述的程控模块(9)的结构为，电平转换芯片U15的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口V+通过电容C22接+5V电源，端口V‑通过电容C23接数字地，端口C1+和端口C1‑之间接电容C21，端口C2+和端口C2‑之间接电容C24，端口T1 IN和端口R1 OUT分别接单片机U1的端口TXD和端口RXD，端口R1IN和端口T1OUT分别接D形接口J1的3脚和2脚，D形接口J1的5脚接数字地，所述的电平转换芯片U15的型号是MAX232，D形接口J1是一个9针D形接口；所述的前面板(11)的结构有，显示屏(1101)、电源开关(1102)、工作模式选择按键(1103)、恒流指示灯(1104)、恒功率指示灯(1105)、显示模式选择按键(1106)、激光功率指示灯(1107)、限制电流指示灯(1108)、驱动电流指示灯(1109)、工作温度指示灯(1110)、参数调节旋钮(1111)、暗室模式按键(1112)、超温报警指示灯(1113)和激光输出端口(1114)；其中，显示屏(1101)是显示模块(2)中所述的显示屏U2，型号为LCD1602，电源开关(1102)是整个装置的总开关，工作模式选择按键(1103)、显示模式选择按键(1106)和暗室模式按键(1112)这3个按键分别是按键模块(4)中所述的开关S1、开关S2和开关S3，恒流指示灯(1104)、恒功率指示灯(1105)、激光功率指示灯(1107)、限制电流指示灯(1108)、驱动电流指示灯(1109)、工作温度指示灯(1110)和超温报警指示灯(1113)这7个指示灯分别是指示灯模块(3)中所述的发光二极管D1～发光二极管D7，参数调节旋钮(1111)是编码器模块(5)中所述的旋转编码器Encoder1，激光输出端口(1114)与激光器模块(10)的尾纤相连。