一種基于K60的氙燈電源控制系統(tǒng)的設(shè)計方案

3、人機交互接口

隨著科技的發(fā)展，友好的人機接口，可視化界面已經(jīng)成為各種數(shù)字控制產(chǎn)品的必要功能，本設(shè)計中采用了12864液晶顯示電路，液晶模塊可通過微控制器 8位并口寫入數(shù)據(jù)。12864液晶帶有中文字庫，可以顯示絕大部分字符，符號和文字?？煞炙男酗@示，每行可顯示8個漢字或者16個字符。鍵盤接口電路一端接5V電壓，另一端通過上拉電阻直接微控制器I/O相連，將微控制器接口配置為輸入，不上拉，通過軟件程序掃描I/O的狀態(tài)，當(dāng)按鍵未按下時，I/O口為低電平。當(dāng)按鍵按下時，I/O口為高電平。通過這種方法實現(xiàn)按鍵檢測。

軟件設(shè)計

本設(shè)計程序采用C語言編寫，代碼執(zhí)行效率高，可讀性好，代碼的移植性強。

1、軟件整體設(shè)計方案

如圖5所示為程序流程圖，初始化部分主要是對A/D采樣，D/A模塊，PWM模塊，定時器以及微控制器I/O口等初始化。微控制器不斷掃描按鍵，檢測按鍵是否按下。啟動成功后，程序通過對微控制器片內(nèi)FLASH的讀寫實現(xiàn)掉電數(shù)據(jù)保存，達到累計時間的功能通過對液晶的讀寫操作，實現(xiàn)顯示功能。

2、電流和光的反饋控制算法

氙燈光源的工作需要穩(wěn)定的直流電源，電流波動越小，光強越穩(wěn)定，所以在設(shè)計中應(yīng)進可能的使電流達到恒定。每一次調(diào)節(jié)電流之后，也應(yīng)使電流盡快的達到設(shè)定值并保持穩(wěn)定。電流調(diào)節(jié)電路是通過D/A模塊和運放完成的。當(dāng)調(diào)節(jié)設(shè)定電流大小時，D/A輸出相應(yīng)變化，經(jīng)運放比較后輸出，使氙燈回路的電流相應(yīng)增大或減小，并最終趨于穩(wěn)定。電流反饋調(diào)節(jié)控制算法框圖如圖6所示。

反饋回路只采用了PID控制算法中斷P系數(shù)控制，P為比例系數(shù)，P越小，電流跟隨的越慢，但是精度較高，P越大，電流跟隨的雖然很快，但是精度不能很好的保證。所以必須通過反復(fù)試驗，選取合適的P值。

本系統(tǒng)中最適合的P值取0.15,使電流調(diào)節(jié)過程的快速性、準(zhǔn)確性以及穩(wěn)定性得以保證。光反饋原理和電流反饋類似，采樣時利用光電池將光信號轉(zhuǎn)化成電信號，經(jīng)過信號處理并放大至同采樣基準(zhǔn)相當(dāng)?shù)牧考?，保證采樣精度。實驗結(jié)果

為了驗證系統(tǒng)電流反饋控制算法的有效性和必要性，分別在帶有電流反饋與不帶電流反饋兩種情況下，對氙燈啟動后回路電流進行測量實驗，取得測量數(shù)據(jù)，并用MATLAB繪制了電流隨時間變化的曲線如圖7、8所示。

為了驗證光輸出的穩(wěn)定性，分別在帶有光反饋和不帶光反饋，兩種情況下，對氙燈啟動后光照強度進行測量實驗，取得測量數(shù)據(jù)，繪制曲線如圖9、10所示。

實驗結(jié)果表明，電流反饋控制算法有效地抑制了電流的波動。不帶光反饋時，光強隨時間有明顯波動，而帶有光反饋時，輸出的光強度基本達到穩(wěn)定，滿足使用要求。