双通道激光器监控系统

STM32F103 · 24 位 ADC · 16 位 DAC · PID 温控 · 双路完全独立

STM32F103 主控 ADS1220 ×2 DAC8562 ×2 PID TEC 温控 ST7796S 触控

系统概述

本系统用于同时驱动并监控两路半导体激光器。每一路配备独立的采集、驱动与温控通路, 互不干扰;也可按机型配置为单路或两路共用一路温控。

每路通过 24 位 ΔΣ ADC 采集电流与温度,16 位 DAC 输出控制量,结合 PID 闭环实现恒流驱动与 精密温控。设备自带 480×320 触摸屏双列显示两路实时数据,同时支持串口与 BLE 远程控制。 设定值掉电保持,上电自动恢复。

激光器通道 0

ADS1220 采集DAC8562 输出DRV591 驱动独立 PID
独立的采集、输出与保护通路;PID 参数与保护阈值可单独配置。

激光器通道 1

ADS1220 采集DAC8562 输出DRV591 驱动独立 PID
与通道 0 完全对等;两路可分别工作在直流或脉冲模式。

技术特性

📏

自适应量程

PGA 增益自动切换
激励电流自适应
兼顾小信号分辨率与大信号防饱和

⚙️

双通道独立控制

每通道独立 PID 参数
独立参数存储
独立错误检测与保护

📊

TFT 触控界面

480×320 双列布局
同步显示两通道数据
长按快速调节 / 触摸开关

🔌

串口 / BLE 命令控制

ASCII 指令集
双通道电流与温度设定
实时数据周期上报

⚡

多层安全保护

过流保护
温差保护
传感器故障检测
错误锁存与告警

💾

参数持久化

设定值延时自动写入 Flash
带校验保护
掉电恢复上次工作参数

技术规格

参数指标
主控STM32F103(Cortex-M3)
采集ADS1220 ×2,24 位 ΔΣ,最高 2000 SPS,外部基准
输出DAC8562 ×2,16 位双通道,外部基准
电流测量采样电阻 + 前端放大,量程自动切换
温度测量NTC 10KΩ(B=3950),激励电流自适应
电流输出范围0 ~ 2000 mA
电流稳定精度±0.1 mA(稳态)
温度控制范围-15 °C ~ +65 °C
温度稳定精度±0.1 °C(稳态)
TEC 控制PID 闭环,参数可按机型配置
输出模式直流连续 / 脉冲(频率 1~1000 Hz,占空比 1~99%)
显示ST7796S 3.5 英寸 IPS TFT,480×320,双列同步显示
触摸FT6336 电容触摸
通讯接口串口 115200 bps / BLE 透传
安全保护过流、温差、传感器故障检测;异常锁存与告警
参数存储片内 Flash,掉电保持,上电自动恢复
机型配置单路 / 双路独立 / 双路共用温控,按机型固件配置

系统功能

系统按功能划分为以下几个部分,各自独立工作、协同配合:

参数设置

目标温度、激光电流、工作模式与脉冲参数的设定与校验

实时监测

两路温度与电流的连续采集、屏幕显示与周期上报

闭环控制

恒流驱动与 TEC 恒温控制,自动维持设定值

安全保护

过流、温差、传感器故障的检测、锁存与告警

数据通信

串口与 BLE 的命令收发、状态与实测数据上报

本地存储

设定值掉电保持,上电自动恢复上次工作状态

串口指令集

设备可通过串口或 BLE 与上位机通信,命令采用 ASCII 文本,便于快速集成到自有系统中。

下行命令(上位机 → 设备)

统一格式为 #<动作> <目标><通道> [参数], 以回车换行结束。通道取 0 或 1,表示作用在哪一路。

动作目标通道参数示例说明
settemp0 / 1目标温度 °C#set temp0 25设定该通道的目标温度
setld0 / 1电流 mA#set ld0 500设定该通道的激光电流
setld0 / 1on / off#set ld0 on开启或关闭激光输出(需温控已就绪)
settec0 / 1on / off#set tec0 on开启或关闭该通道的温控
setmode0 / 1dc / pulse#set mode0 pulse切换直流或脉冲输出
setpwmf0 / 1频率 Hz(1~1000)#set pwmf0 100设定脉冲频率
setpwmd0 / 1占空比 %(1~99)#set pwmd0 50设定脉冲占空比
get—#get查询全部设定值与当前状态

上行数据(设备 → 上位机)

每帧固定 22 字节,结构为 AA FF | 类型 | 长度 | 数据(16 字节) | 校验1 | 校验2, 采用双重累加校验,抗干扰能力强。

类型名称发送时机数据内容
0xE0命令应答收到下行命令立即回复 命令编号、执行结果、被阻断的原因
0xF0设定值上报每 100 ms 通道0 温度设定、通道0 电流设定、通道1 温度设定、通道1 电流设定(4 个浮点数)
0xF1通道状态上报每 500 ms,每通道各一帧 通道号、状态位、错误码、脉冲频率、脉冲占空比
0xF2实测值上报每 100 ms 通道0 温度、通道0 电流、通道1 温度、通道1 电流(4 个浮点数)

通道状态位说明

0xF1 帧中的状态位含义如下:

位含义
bit0激光输出已使能
bit1温控已使能
bit2温度已稳定
bit3温度传感器已正确连接
bit4输出模式(1 表示脉冲,0 表示直流)
bit5激光被自动禁用(触发保护)

下载中心

下位机固件 (.hex)、Windows / Android 上位机与使用文档。

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