大功率vcsel激光高低温测试平台
摘 要本设计是通过单片机控制的大功率VCSEL激光器高低温测试平台，以STC89C52为核心来控制系统和平台温度，并将结果在数码管显示出来。硬件系统由主控制模块、TEC模块、测温模块、显示电路等模块共同组成。软件系统有主程序和各模块子程序等组成。相关部分都赋有详细的电路图与流程图。本系统具有实用性强，精确度高，性价比高等优点。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究的背景 1
1.2 课题研究的意义 1
2 总体设计方案及论证 1
2.1 设计思路 1
2.2 系统结构设计 1
3 硬件实现及单元电路设计 2
3.1 主控制模块 2
3.2 TEC模块 3
3.3 测温模块 4
3.4 控制电路 5
3.5 显示模块 6
4? 系统软件的设计? 8
4.1 程序流程图? 8
4.2 DS18B20采集温度程序 9
4.3 温度读取程序 11
4.4 温度显示程序 12
5 调试 13
6 总结 15
7 参考文献 15
致谢 16
附 录 16
附件1：程序源代码 16
附件2：原理图和实物图 24
1 绪论
1.1 课题研究的背景
大功率VCSEL激光器目前主要应用于宽带以太网高速数据通信，具有较小的发散角以及圆形对称的远场与近场分布；阈值电流较小，减少能量损耗；易于实现高密度二维集成等优点。本课题主要研究其高低温测试平台，由TEC模块，测温模块，控制系统和显示模块四个部分组成，主要实现高低温测试，温度的监测与反馈
1.2 课题研究的意义
在大功率VCSEL激光器的测试中温度对其功率的影响是非常大的，本课题主要期望解决在测试时减小器件因长时间测试产生的温度对测试结果的影响，并且可以营造一个高温和低温的环境有助于相应的产品测试
2 总体设计方案及论证
2.1 设计思路
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/> 大功率VCSEL激光器高低温测试平台以单片机为控制核心，结合硬件电路，通过温度传感器，TEC模块，来实现对温度的采集与控制。
系统的大体操作流程为：打开测试频台，温度传感器开始工作采集当前温度，STC85C52单片机接收到温度信息通过串行接口到达LED数码管并显示温度，工作人员通过按键输入想要设置的温度数值，将环境温度和设置温度值进行比较，最终主控制器输出信号至TEC模块使其对温度进行控制。
2.2 系统结构设计
大功率VCSEL激光器高低温测试平台结构如图2.1所示。，分为STC89C52单片机、蜂鸣器报、LCD、DS18B20、。
系统所包含的功能有以下几点：
1.根据DS18B20测量温度；
2.LED显示器显示温度；
3.当温度超出设定上下限时报警电路工作；
图2.1 大功率VCSEL激光器高低温测试平台结构框图
3 硬件实现及单元电路设计
硬件电路的设计要考虑结构的通用性、功能的灵活性以及操作的方便性，使其可以满足不同受控对象以及不同控制方法，电路设计主要包括输入通道、输出通道、开关电路、通讯接口电路、按钮和显示电路，电压比较电路。
3.1 主控制模块
该系统采用STC89C52单片机，但如果微控制器需要正常工作，则需要复位电路和时钟电路，并使用最少的元件构成可以正常工作的单片机系统。
时钟电路：本次主要采用了外部时钟电路，12MHz的晶体振荡器。
复位电路:复位电路就是当设备不能正常工作时将其初始化的电路，重置手动按钮需要人为地向复位输入RST添加高电平。一般方法是在RST端子和正电源VCC之间连接一个按钮。当人工按下按钮时，VCC的+ 5V电平直接加到RST端子上。
最小系统电路如图3.1
图3.1 最小系统电路
3.2 TEC模块
半导体致冷器就是利用材料的珀耳帖效应。所谓的珀耳帖效应是指当直流电流通过由两种半导体材料组成的电偶时，一端释放热量而一端吸收热量的现象。重掺杂的N型和P型碲化铋是TEC的主要半导体材料，并且碲化铋元件电串联并且并行加热。TEC由许多P型和N型对（组）组成，它们通过电极连接在一起并夹在两个陶瓷电极之间;当电流通过TEC时，电流产生的热量将从TEC的一侧转移到另一侧，在TEC上产生“热”端和“冷”端，这是TEC加热和冷却原理。
TEC模块中电流的大小和方向决定了其运行状态是加热还是冷却，以及加热和冷却的速度和效率。单个电偶能够产生的能量非常小，正常生活中使用的制冷器都是由上百对电偶串联组成，热端和热端集合在一起，冷端和冷端集合在一起形成的。
图3.2 TEC模块实物图
3.3 测温模块
DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现９～１２位的数字值读数方式。
DS18B20测温电路如图3.3
图3.3 DS18B20测温电路
3.4 控制电路
本系统采用8550三极管驱动继电器工作，来控制加热装置和制冷装置，当温度低于设定的下限时，单片机让控制加热装置的继电器动作，同时点亮绿色发光二极管，当温度高于设定的上限时。单片机让控制制冷装置的继电器动作，同时点亮红色发光二极管。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究的背景 1
1.2 课题研究的意义 1
2 总体设计方案及论证 1
2.1 设计思路 1
2.2 系统结构设计 1
3 硬件实现及单元电路设计 2
3.1 主控制模块 2
3.2 TEC模块 3
3.3 测温模块 4
3.4 控制电路 5
3.5 显示模块 6
4? 系统软件的设计? 8
4.1 程序流程图? 8
4.2 DS18B20采集温度程序 9
4.3 温度读取程序 11
4.4 温度显示程序 12
5 调试 13
6 总结 15
7 参考文献 15
致谢 16
附 录 16
附件1：程序源代码 16
附件2：原理图和实物图 24
1 绪论
1.1 课题研究的背景
大功率VCSEL激光器目前主要应用于宽带以太网高速数据通信，具有较小的发散角以及圆形对称的远场与近场分布；阈值电流较小，减少能量损耗；易于实现高密度二维集成等优点。本课题主要研究其高低温测试平台，由TEC模块，测温模块，控制系统和显示模块四个部分组成，主要实现高低温测试，温度的监测与反馈
1.2 课题研究的意义
在大功率VCSEL激光器的测试中温度对其功率的影响是非常大的，本课题主要期望解决在测试时减小器件因长时间测试产生的温度对测试结果的影响，并且可以营造一个高温和低温的环境有助于相应的产品测试
2 总体设计方案及论证
2.1 设计思路
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
/> 大功率VCSEL激光器高低温测试平台以单片机为控制核心，结合硬件电路，通过温度传感器，TEC模块，来实现对温度的采集与控制。
系统的大体操作流程为：打开测试频台，温度传感器开始工作采集当前温度，STC85C52单片机接收到温度信息通过串行接口到达LED数码管并显示温度，工作人员通过按键输入想要设置的温度数值，将环境温度和设置温度值进行比较，最终主控制器输出信号至TEC模块使其对温度进行控制。
2.2 系统结构设计
大功率VCSEL激光器高低温测试平台结构如图2.1所示。，分为STC89C52单片机、蜂鸣器报、LCD、DS18B20、。
系统所包含的功能有以下几点：
1.根据DS18B20测量温度；
2.LED显示器显示温度；
3.当温度超出设定上下限时报警电路工作；
图2.1 大功率VCSEL激光器高低温测试平台结构框图
3 硬件实现及单元电路设计
硬件电路的设计要考虑结构的通用性、功能的灵活性以及操作的方便性，使其可以满足不同受控对象以及不同控制方法，电路设计主要包括输入通道、输出通道、开关电路、通讯接口电路、按钮和显示电路，电压比较电路。
3.1 主控制模块
该系统采用STC89C52单片机，但如果微控制器需要正常工作，则需要复位电路和时钟电路，并使用最少的元件构成可以正常工作的单片机系统。
时钟电路：本次主要采用了外部时钟电路，12MHz的晶体振荡器。
复位电路:复位电路就是当设备不能正常工作时将其初始化的电路，重置手动按钮需要人为地向复位输入RST添加高电平。一般方法是在RST端子和正电源VCC之间连接一个按钮。当人工按下按钮时，VCC的+ 5V电平直接加到RST端子上。
最小系统电路如图3.1
图3.1 最小系统电路
3.2 TEC模块
半导体致冷器就是利用材料的珀耳帖效应。所谓的珀耳帖效应是指当直流电流通过由两种半导体材料组成的电偶时，一端释放热量而一端吸收热量的现象。重掺杂的N型和P型碲化铋是TEC的主要半导体材料，并且碲化铋元件电串联并且并行加热。TEC由许多P型和N型对（组）组成，它们通过电极连接在一起并夹在两个陶瓷电极之间;当电流通过TEC时，电流产生的热量将从TEC的一侧转移到另一侧，在TEC上产生“热”端和“冷”端，这是TEC加热和冷却原理。
TEC模块中电流的大小和方向决定了其运行状态是加热还是冷却，以及加热和冷却的速度和效率。单个电偶能够产生的能量非常小，正常生活中使用的制冷器都是由上百对电偶串联组成，热端和热端集合在一起，冷端和冷端集合在一起形成的。
图3.2 TEC模块实物图
3.3 测温模块
DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现９～１２位的数字值读数方式。
DS18B20测温电路如图3.3
图3.3 DS18B20测温电路
3.4 控制电路
本系统采用8550三极管驱动继电器工作，来控制加热装置和制冷装置，当温度低于设定的下限时，单片机让控制加热装置的继电器动作，同时点亮绿色发光二极管，当温度高于设定的上限时。单片机让控制制冷装置的继电器动作，同时点亮红色发光二极管。
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