基于AD7888的高稳定度激光器多路监测系统的设计

　　系统功能简介

　　在高稳定度激光器的研制中,实时监测激光器的工作状态是需要重点关注的问题。本系统实现了高稳定度激光器温度控制系统、激光管工作电流、工作电压、激光器光功率的实时精确监测，以及激光器工作状态数据的存储和数据串行上传的功能。其中电流设定值和实际工作电流的观测可以更好地确定激光器的工作状态。系统结构图如图1所示。

　　图1 系统结构框图

　　本系统的实时监测是利用AD模数转化器实现的。对于AD芯片的选择，需要综合设计诸项因素，系统技术指标、成本、功耗、安装等，最主要的依据还是速度、精度以及需要的通路。由于系统采样的数据是缓慢变化的信号，所以速度的要求不高，主要是精度的要求和多通路的要求，所以选择了美国模拟器件AD公司推出的一款8路单端模拟输入的12位模数转换器AD7888，VREF(+)为+5V时，其精度能达到1/212×5V=0.00122V，完全满足系统设计的需要。LCD使用OCM4×16，4行16字符的液晶显示模块，使用两个按键控制不同监测数据之间的切换。数据存储器使用的是AT28C256，容量为256MB，在EEPROM中将存储器分为8个区域，按照实时时钟的节拍存储上传给PC的采样数据。在PC端可以远程直接监控激光器的工作状态。与PC间的数据通信采用的是串行方式，从MCU的TX和RX端CMOS电平到PC的标准RS232电平的转换器件选用Maxim公司的MAX232。由于MCU的外围器件比较多，以及考虑了以后的扩展，这里使用了CPLD芯片进行了器件片选的地址译码和液晶屏的控制信号的生成。

　　AD7888的特点

　　AD7888是美国模拟器件AD公司推出的一款高速低功耗12位模数转换器，可以在+2.7～+5.25V单电源模式下工作，见图2。其最大转换速率可达到125k SPS。AD7888的输入采样/保持电路在500ns内获取一个信号，采用单端采样模式，包含8个单端模拟输入，从AIN1到AIN8，模拟输入电压从0～VREF。AD7888内部具有用做A/D转换的换的2.5V基准电压源，REFIN/REFOUT管脚允许用户访问这个基准。另外，该管脚也可以使用外部基准电压，范围从1.2V到VDD。CMOS的制造工艺确保了低功率消耗，正常工作时为2mW，掉电状态下为3μW。该器件采用16脚SOIC和TSSOP外形封装。可以选择多种电源管理模式(包括数据转换后自动处于掉电模式)，与多种串行接口兼容，如SPI/QSPI/MICOWIRE/DSP。AD7888引脚功能及符号说明见图3、表1、表2。

 图2 AD7888模数转换器

　　在AD7888中，控制寄存器是8位的只写寄存器。数据在时钟周期信号的上升沿从AD7888的DIN引脚载入，在此同时获取外部模拟量转换的结果。每次数据的传输需要准备16个连续时钟信号。数据只能在片选信号下降沿之后的前8个时钟脉冲的上升沿装入控制寄存器。