CN2800337Y - 多通道激光源控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型多通道激光源控制器属于控制、调节领域，特别是涉及一种能控制16通道激光源，是由微控制器，D/A转换器及输出驱动电路，多路复用器组成的通道选择控制电路，通信接口，键盘接口，荧光显示接口组成，本实用新型可以高精确地控制激光源的输出功率和输出波长，获得短期和长期高稳定性的激光光源，通过调节输出波长的漂移，满足国际电信联盟100GHz通道间隙的规范要求，该实用新型控制器结构简捷，操作简单，易于实现。
Description
技术领域
本实用新型多通道激光源控制器属于控制、调节领域，特别是涉及一种能控制16通道激光源，以提供高精确、高稳定和低噪声激光光源的多通道激光源控制器，主要用于密集波分复用(DWDM)系统有源和无源器件测试，波长传输测试以及其它DWDM测试和测量应用。
背景技术
目前用于多通道激光源控制的控制器，控制的通道数量少，调节的精度比较低，集成度也不高。当要求高精度稳定性光源输出时就达不到要求，而且在要求通道数量较多的测试和测量应用中，实现起来比较繁琐，所用设备数量多，而且体积大，不适于现代电子设备的发展趋势和市场用户的需求。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有控制器控制通道数量少，控制光源调节的精度比较低，集成度不高的不足，而提供一种控制多通道激光源控制器，控制器体积小，方便使用和操作，实现多通道、高精准性、高稳定性、低噪声的激光光源输出。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：是由内置程序存储器和数据存储器的微控制器，D/A转换器及输出驱动电路，多路复用器组成的通道选择控制电路，RS-232串行通信和GPIB/IEEE488.2通信接口，TTL门电路驱动的键盘接口，真空荧光显示VFD接口组成，D/A转换器及输出驱动电路输出连接到DIN96连接器，通道选择控制电路输出连接到DIN96连接器，真空荧光显示VFD接口输出连接VFD荧光显示器，键盘接口输出连接键盘，RS-232串行通信和GPIB/IEEE488.2通信接口输出连接主机，多通道激光源微控制器(1)为核心处理单元，多通道激光源微控制器(1)与各模块互连，实现对各功能模块的处理和读写时序控制，微控制器作为模块主控制器，内置32K字节程序存储器和数据存储器，处理器支持更快的主频速度和指令执行速度，满足系统需求，所以外围不必再扩展程序和数据存储器，使模块电路结构更简单，集成度更高。采用华邦W77E58微控制器作为模块主控制器。
多通道激光源微控制器(1)互连D/A转换器，D/A转换器各通道的输出都配置运算放大电路，D/A转换器选用高精度8位并行数字接口、多通道模拟电压输出类型、带输出运放以提供低阻抗输出的D/A转换。运算放大电路选用单电源工作，满量程输出(Rail-To-Rail)的运算放大器。
多通道激光源微控制器(1)互连多路复用器组成的通道选择控制电路，实现各通道的ID身份识别及对应通道激光源特征信息的获取，由多路复用器组成通道选择控制电路，通过I2C总线，读取存储于外部激光源卡EEPROM存储器中的特征信息。
多通道激光源微控制器(1)互连键盘接口，键盘接口采用TTL门电路驱动，提高微控制器I/O口的带负载和驱动能力。
多通道激光源微控制器(1)互连真空荧光显示VFD接口，采用总线开关对显示模块的数据总线和控制信号进行隔离，以保证VFD显示模块正常的显示操作。
多通道激光源微控制器(1)互连RS-232串行通信接口。由于微处理内部已包含全双工串行通信接口，外部只需扩展一RS-232接口驱动芯片即可实现串行通信功能。
多通道激光源微控制器(1)互连GPIB接口芯片，实现GPIB/IEEE488.2仪用通信接口功能。
本实用新型控制器通过友好的人机界面和菜单选择，用户可实现对应选择通道激光器的开关控制，输出功率调节，波长调节。开关控制时，首先选定所需操作通道，从微控制器的一I/O口输出控制电平，控制驱动激光器的驱动电路，实现激光器的开关控制。同样功率调节时，选定待调节激光源通道，由输入设定值，查询对应特征数据库，得到D/A转换的数字输入值，经D/A转换获得对应模拟电压，经放大驱动控制激光源的功率调节回路，从而控制流经激光器的电流，达到功率调节的目的。波长控制时，也是先选定通道，输入设定值，由微控制器处理，查询对应特征数据库，得到D/A转换的数字输入值，经D/A转换获得对应模拟电压，经放大驱动控制激光器内部的TEC温度调节，由于激光器的温度特性，当温度变化时，波长会发生漂移，从而控制激光器的输出波长。
本实用新型的有益效果是，可以高精确地控制激光源的输出功率和输出波长，获得短期和长期高稳定性的激光光源，通过调节输出波长的漂移，满足国际电信联盟100GHz通道间隙的规范要求，该实用新型控制器结构简捷，操作简单，易于实现。
附图说明
附图1是本实用新型多通道激光源控制器的结构框图。
附图2是本实用新型多通道激光源控制器的微控制器接口电路图。
附图3是本实用新型多通道激光源控制器的D/A转换器电路图。
附图4是本实用新型多通道激光源控制器的D/A输出驱动放大电路图。
附图5是本实用新型多通道激光源控制器的多路复用器通道选择控制电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
如附图1所示，1.微控制器，2.D/A转换器，3.D/A输出驱动放大电路，4.通道选择控制电路，5.VFD荧光显示接口，6.键盘接口，7.RS-232串行通信接口，8.GPIB/IEEE488.2通信接口，9.矩阵键盘，10.VFD荧光显示器，11.主机，12.DIN96连接器。微控制器(1)采用华邦W77E58微控制器作为模块主控制器，是多通道激光源控制器的核心处理单元，它与各模块互连，实现对各功能模块的处理和读写时序控制，为提高集成度，使外围电路结构简捷，选用内嵌程序存储器和数据存储器的单片机或数字信号处理器；多通道激光源微控制器(1)互连D/A转换器(2)，D/A转换器(2)连接D/A输出驱动放大电路(3)，实现由用户数字输入设定到模拟输出控制激光源的过程，用户对对应通道激光源输出功率和输出波长的数字设定输入，通过微控制器(1)执行查询特征数据库的处理，获得一特定的数值作为D/A转换器(2)的数字输入，经D/A转换和驱动放大处理，经DIN96连接器(12)输出控制激光源的输出功率大小和输出波长，为得到高精度稳定性的输出，采用12位精度，满量程(Rail-To-Rail)输出的D/A转换器；VFD荧光显示接口(5)实现微处理(1)与外部VFD荧光显示器(10)之间的连接，通过该接口，微处理(1)可控制VFD荧光显示器(10)的数据总线信号和读写控制信号，安全可靠地完成人机界面的正确显示；键盘接口(6)提供对外部矩阵键盘(9)扫描输出和按键读入的驱动，增强可靠性，接口选用通用的TTL门电路芯片，易于实现；RS-232串行通信接口(7)完成外部主机(11)与微处理(1)间串行通信物理接口并建立数据链路；同样GPIB/IEEE488.2通信接口(8)与微处理(1)间建立满足GPIB通信协议规范所要求的物理接口和数据链路；多通道激光源微控制器(1)互连多路复用器组成的通道选择控制电路，实现各通道的ID身份识别及对应通道激光源特征信息的获取，由多路复用器组成通道选择控制电路，通过I2C总线，读取存储于外部激光源卡EEPROM存储器中的特征信息。
如附图2所示，本实用新型多通道激光源控制器的微控制器接口电路以W77E58微控制器作为模块核心处理单元。
W77E58微控制器的读信号RD_N、写信号WR_N和数据总线D0-D7连接到总线开关集成电路SN74CBT3384后与VFD荧光显示器的连接器相连，实现对外部VFD荧光显示器的控制。
W77E58微控制器的I/O口P1.5、P1.6、P1.7和P4.0、P4.1、P4.2与集成电路74HC14相连后与键盘接口连接器相连，提供和外部矩阵键盘的连接。
W77E58微控制器的A13-A14地址线连接到集成电路74C138上，完成地址译码工作，提供对外部各单元电路如D/A转换电路、外部VFD荧光显示器、看门狗电路等的片选信号。
W77E58微控制器的低8位地址/数据复用总线连接到集成电路74HC373上，实现对地址/数据复用总线中的地址锁存，提供给外部单元电路独立的低位A0-A4地址线。
W77E58微控制器的串行接口信号TXD、RXD连接到集成电路MAX232上，再和9针D型串口连接器相连，实现与外部主机设备的串行通讯，实现通道的远程控制。
W77E58微控制器的地址信号线A0-A4、数据信号线D0-D7、读信号RD_N、写信号WR_N以及中断信号与GPIB/IEEE488.2接口芯片相连，实现与外部设备的GPIB通信。
如附图3所示，本实用新型多通道激光源控制器的D/A转换电路图是由集成电路AD5346组成。每片AD5346完成8通道的D/A转换，每片AD5346有独立的片选信号控制其选通。当选通其中一集成电路AD5346时，再由地址信号线控制通道的选择，在读、写控制信号的控制下完成D/A转换工作。
如附图4所示，本实用新型多通道激光源控制器的D/A输出驱动放大电路由集成电路TLV274组成。每通道的D/A输出都经TLV274集成运放的比例放大调节和驱动，16通道的光功率调节D/A驱动放大电路完全相同，同样16通道光波长D/A调节驱动放大电路也完全相同。
如附图5所示，本实用新型多通道激光源控制器的多路复用器通道选择控电路是由两片集成电路AD706组成。其中一片AD706控制EEPROM I2C总线数据线解复用，另一片AD706控制EEPROM I2C总线时钟线的解复用。两片AD706的使能信号线和通道选择控制地址线都与微控制器W77E58的对应信号线相连。当微控制器发送使能信号后，再输出地址信号控制通道的选择，之后就可以选通、操作对应通道的EEPROM。
外部电源通过DIN96连接器(12)提供供电时或发生硬件复位时，多通道激光源控制器在微控制器(1)的控制下执行微控制器(1)内部程序存储器中的程序，对整个控制器设备进行初始化工作，微控制器(1)经通道选择控制电路(4)依次读取各通道激光源的特征信息，并在VFD荧光显示器(10)上显示出来。判断外部主机(11)RS-232串行通信或GPIB通信事件发生，对所选择的通道激光源进行开关控制、输出波长的调节、输出功率调节；用户按键操作，根据不同的模式：通道信息浏览模式，通道开关控制模式，波长调节模式，功率调节模式进行对应的按键操作处理，完成对激光源的开关控制、输出波长和功率的精准调节，获得需要的激光光源。
Claims (7)
1、一种多通道激光源控制器，是由内置程序存储器和数据存储器的微控制器，RS-232串行通信和GPIB/IEEE488.2通信接口，键盘接口，真空荧光显示VFD接口组成，其特征是多通道激光源微控制器互连D/A转换器及输出驱动电路，D/A转换器各通道的输出都配置运算放大电路，多通道激光源微控制器互连多路复用器组成的通道选择控制电路。
2、根据权利要求1所述的多通道激光源控制器，其特征是D/A转换器是并行数字接口，多通道模拟电压输出，带输出运放的D/A转换电路，是由集成电路AD5346组成，D/A转换电路完成8通道的D/A转换，D/A转换电路有独立的片选信号控制其选通，运算放大电路由集成电路TLV274组成。
3、根据权利要求1所述的多通道激光源控制器，其特征是由多路复用器组成通道选择控制电路，通过I2C总线连接，多路复用器通道选择控电路是由两片集成电路AD706组成，其中一片控制总线数据线解复用，一片控制总线时钟线，解复用AD706的使能信号线和通道选择控制地址线都与微控制器W77E58的对应信号线相连。
4、根据权利要求1所述的多通道激光源控制器，其特征是多通道激光源微控制器互连键盘接口，键盘接口采用TTL门电路驱动，微控制器的I/O口P1.5、P1.6、P1.7和P4.0、P4.1、P4.2与集成电路74HCl4相连后与键盘接口连接器相连。
5、根据权利要求1所述的多通道激光源控制器，其特征是多通道激光源微控制器互连真空荧光显示VFD接口，采用总线开关对显示模块的数据总线和控制信号进行隔离，微控制器的读信号RD_N、写信号WR_N和数据总线D0-D7连接到总线开关集成电路SN74CBT3384后与VFD荧光显示器的连接器相连。
6、根据权利要求1所述的多通道激光源控制器，其特征是多通道激光源微控制器互连RS-232串行通信接口，微控制器的串行接口信号TXD、RXD连接到集成电路MAX232上，再和9针D型串口连接器相连。
7、根据权利要求1所述的多通道激光源控制器，其特征是多通道激光源微控制器互连GPIB接口芯片，微控制器的地址信号线A0-A4、数据信号线D0-D7、读信号RD_N、写信号WR_N以及中断信号与GPIB/IEEE488.2接口芯片相连。
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