基于單片機(jī)控制多路PZT的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

　摘要：設(shè)計(jì)了一種基于C8051F005單片機(jī)控制多路PZT(壓電陶瓷)的驅(qū)動(dòng)電路,采用串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?利用新型數(shù)模轉(zhuǎn)換器AD5308具有8通道DAC輸出的特性,極大的簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì),給出了硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件流程圖以及主要的軟件模塊設(shè)計(jì)。本電路主要用于自適應(yīng)光學(xué)合成孔徑成像相位實(shí)時(shí)校正系統(tǒng)中。結(jié)果表明,該電路可以成功為12路PZT提供所需的驅(qū)動(dòng)電壓。

　　1 引言

　　在自適應(yīng)光學(xué)合成孔徑成像系統(tǒng)中，某個(gè)孔徑通道的原始信號(hào)相位信息因大氣、載體振 動(dòng)等因素引起發(fā)生變化時(shí)，冗余信息就會(huì)將兩兩通道的變化信息反映出來(lái)，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)提 取出用于冗余間隔校正的信息，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)反饋控制驅(qū)動(dòng)電壓鼓完成相位的實(shí)時(shí)校正。我們 在該反饋系統(tǒng)中引入了壓電陶瓷筒PZT 進(jìn)行反饋控制。在外加電場(chǎng)作用下，具有逆壓電效 應(yīng)的壓電陶瓷材料（PZT）將發(fā)生形變，PZT 筒上的光纖也就會(huì)隨著PZT 筒的徑向位移而產(chǎn) 生長(zhǎng)度的變化,從而改變光波相位。任何 PZT 的使用都離不開(kāi)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路，PZT 能否 正常、有效的工作，取決于它的驅(qū)動(dòng)電路的性能，對(duì)于PZT 進(jìn)行動(dòng)態(tài)反饋控制的系統(tǒng)而言， PZT 驅(qū)動(dòng)電路能否線性地進(jìn)行放大，是我們最關(guān)心的問(wèn)題，本文在以往 PZT 驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu) 基礎(chǔ)上，利用單片機(jī)C8051F005 和新型D/A 轉(zhuǎn)換器AD5308 成功實(shí)現(xiàn)了多路 PZT 驅(qū)動(dòng)電 路的設(shè)計(jì)。

　　2 PZT 驅(qū)動(dòng)電壓要求

　　由 PZT 筒實(shí)現(xiàn)的光纖相位調(diào)制是把電壓加于PZT 筒上產(chǎn)生壓電效應(yīng)，使PZT 筒的外徑 周長(zhǎng)發(fā)生變化，帶動(dòng)纏繞PZT 筒的光纖長(zhǎng)度及折射率也發(fā)生變化，從而改變光纖內(nèi)傳輸?shù)?光波相位引起的相位變化，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求本系統(tǒng)采用8 位數(shù)模轉(zhuǎn)換精度的AD5308 作為數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，利用 C8051F005 單片機(jī)控制AD5308，通過(guò)串行通信口將各個(gè)數(shù)據(jù)分別送到相應(yīng)的D/A 轉(zhuǎn)換通道， 實(shí)現(xiàn)相位差信息轉(zhuǎn)化為相應(yīng)模擬電壓的目的。系統(tǒng)主要硬件電路連接如圖1 所示，單片機(jī) C8051F005 通過(guò)SCL（時(shí)鐘線），SDL（數(shù)據(jù)線），SYINC1（第一片AD5308 片選線）和SYIN2 （第二片AD5308 片選線）與兩片AD5308 相連，數(shù)據(jù)線SDA 分時(shí)傳送12 路數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)刷 新率最低為3HZ。時(shí)鐘線SCL 為后者提供時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)通過(guò)片選SYNC1，SYNC2 選 擇其中一片AD5308 工作，在本系統(tǒng)中，C8051F005 的P0.0 引腳與SDA 連接，P0.1 引腳 與 SCL 連接，P1.3 引腳與SYNC1 連接，P1.4 引腳與SYNC2 連接。我們選擇REF195 芯片 作為參考電壓源。同時(shí)為兩片AD5308 提供5V 參考電壓。AD5308 的LDAC 引腳接地。單 片機(jī)產(chǎn)生D /A 的時(shí)鐘信號(hào)，并通過(guò)串行口將數(shù)據(jù)發(fā)送給AD5308，經(jīng)AD5308 轉(zhuǎn)換輸出， 提供驅(qū)動(dòng)PZT 所需的電壓信號(hào)。