本项目根据Cerebot32M*4板子作为体系的主操控器，规划一种全新架构的大功率半导体激光器体系，针对大功率激光二极管的作业特色，设置相应的传感器，并将这些传感器收集的信号一致送至PIC32操控板，有PIC32单片机操控各个激光模块的作业状况。具有立异性的是，运用网络模块可将PIC单片机处理的信号在网页上实时监控，而且，当某个激光模块呈现毛病时，体系能够检测出毛病并主动发动备用模块，确保了整个激光器体系的正常作业。广泛运用与工业加工，医疗等职业。
1.体系全体架构：
本体系以Digilent公司的Cerebot32M*4开发板作为主控中心，经过外部扩展的Pmod网络模块完成组网与长途操控功用。针对大功率半导体激光器的作业特色，设置了数字式的电流，电压采样传感器，功率采样传感器，单总线温度传感器。操控部分包含了软发动电路，TEC制冷温控模块以及激光二极管操控电路。上述传感器将收集信号传送给PIC32操控器，由其将信号处理后输出相应的操控信号，并将作业状况参量上传网络，完成长途监控。体系原理框图如图一。
2.首要模块介绍
2.1 激光二极管电流噪声传感模块
传统的激光二极管阵列设备的驱动电路，能够精确操控电流，但电路规划杂乱，保护不方便，且又仅靠模仿技能完成，无法与外部处理器进行数据交流，不能很好地监控激光管的作业状况。该设备选用PIC32单片机和和扩展传感器结合，当半导体激光器串联群中有一个或多个损坏，能够选用丈量噪声的办法来查验和发现，并及时报警，然后确保整个体系作业的连续性、牢靠性。
2.1.1电流噪声巡检原理
跟着半导体激光器在各个领域的广泛运用，其本身的噪声功用也越来越遭到人们的注重。对半导体激光器的噪声特性进行研讨，不只能够研讨器材发生噪声的机理，制备低噪声器材，而且也能够根据器材的噪声巨细对器材进行牢靠性点评。激光器的电噪声首要是因为载流子的涨落引起的，引起载流子的涨落要素许多，如注入电流的涨落，载流子的复合和发生速率的涨落，光子发射和吸收速率的涨落，以及光增益涨落。经过对激光的电噪声丈量，能够监测激光器的许多参数和功用。作为运用而言，要求激光二极管应具有最低的电噪声和最高的安稳性，因为驱动电流的巨细不只会构成激光二极管的噪声，还会构成输出波长光谱线宽的展宽。
本体系中LD光功率采样模仿信号、电流采样信号及温度传感信号经扩展后由A/D转化为数字信号，PIC32单片机承受此信号进行运算处理，反应操控信号经D/A
转化后再别离送往激光器电流源电路，构成光功率的闭环操控。一旦有一个或多个激光二极管损坏，经过噪声巡检的办法及时发现并报警，一起经过PIC单片机主动启用备用激光二极管模块。确保体系的正常作业。
因为该体系需求操控多个数模转化器D/A及模数转化器A/D和谐作业，假如由单片机直接操控，必定占用其过多的资源，因为单片机还需求操控显现、键盘和各种接口的作业，从而加剧其作业担负。选用外部扩展A/D、D/A很好地处理了这个问题。
2.1.2软件流程图
2.2 根据TCP/IP协议的网络监控模块
TCP/IP通讯协议以其高效、牢靠、通用性获得了世界规模的广泛运用。
本项目选用PIC系列PIC32单片机，在其间经过软件办法完成TCP/IP协议的通讯功用，经过进一步的扩展，在其上搭建起HTTP，FTP，TELNET等高档网络功用。
运用TCP/IP协议中的UDP、IP、ARP及简略的运用层协议完成单片机的网络互连，进步数据传输的速度，确保数据传输的正确性，一起扩展数据传输的有用半径。
TCP/IP协议是一套把因特网上的各种体系互连起来的协议组，确保因特网上数据的精确快速传输。参阅开放体系互连(OSI)模型，TCP/IP一般选用一种简化的四层模型，别离为：运用层、传输层、网络层、链路层。
(1)运用层
网络运用层要有一个界阐明晰的会话进程，如一般所说的Http、Ftp、Telnet等。咱们用单片机体系传递来自Ethernet和数据终端的数据，运用层只对大的数据报作打包拆报处理。
(2)传输层
传输层让网络程序经过清晰界说的通道及某些特性获取数据，如界说网络衔接的端口号等，完成该层协议的传输操控协议TCP和用户数据协议UDP。
(3)网络层
网络层让信息能够发送到相邻的TCP/IP网络上的任一主机上，IP协议便是该层中传送数据的机制。一起树立网络间的互连，应供给ARP地址解析协议，完成从IP地址到数据链路物理地址的映像。
(4)链路层
由操控同一物理网络上的不同机器间数据传送的底层协议组成，完成这一层协议的协议并归于TCP/IP协议组。这部分功用由单片机操控网卡芯片完成。
本项目由四个模块构成，别离为网络接口模块、单片机操控模块、受控开关模块和电源模块。下面临这四部分进行详细阐明。
2.2.1网络接口模块
网络接口选用HR911105A网络变压器来获取10BASE-T网线中的信号，选用Microchip公司的enc28j60网络操控芯片来完成对网络数据的获取和处理。嵌入式体系开发可选的独立以太网操控器大都是为个人计算机体系规划的，如RTL8019、AX88796L、DM9008、CS8900A、LAN91C111等。这些器材不只结构杂乱，体积巨大，且比较贵重。现在市场上大部分以太网操控器的封装均超越80引脚，而契合IEEE 802.3协议的ENC28J60只要28引脚，既能供给相应的功用，又能够大大简化相关规划，减小空间。
ENC28J60以太网操控器的首要功用包含：
契合IEEE 802.3：内置10 Mbps以太网物理层器材(PHY)及前言接入操控器(MAC)，可按业界规范的以太网协议牢靠地收发信息包数据;
可编程过滤功用：特别的过滤器，包含Microchip的可编程形式匹配过滤器，可主动点评、承受或拒收Magic Packet™、单播(Unicast)、多播(Multicast)或播送(Broadcast)信息包，以减轻主控单片机的处理负荷;
10Mbps SPI接口：业界规范的串行通讯端口，低至18引脚的8位单片机也具有网络衔接功用;
可编程8 KB双端口SRAM缓冲器：以高效的办法进行信息包的存储、检索和修正，以减轻主控单片机的内存负荷。该缓冲存储器供给了灵敏牢靠的数据管理机制。
2.2.2单片机操控模块
PIC32单片机凭借SPI通讯协议与网络操控芯片enc28j60进行通讯。SPI总线体系是一种同步串行外设接口，它能够使MCU与各种外围设备以串行办法进行通讯以交流信息。外围设置FLASHRAM、网络操控器、LCD显现驱动器、A/D转化器和MCU等。SPI总线体系可直接与各个厂家出产的多种规范外围器材直接接口，该接口一般运用4条线：串行时钟线(SCK)、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有用的从机挑选线SS。凭借SPI通讯协议，单片机能够高速地与enc28j60进行通讯。因为本项目完成的是TCP/IP通讯，而树立起TCP衔接最首要的用处是完成HTTP通讯。单片机接纳到的待处理数据会经过数据处理函数，若检测到有TCP衔接树立的恳求，则进行相应处理。当树立了TCP衔接后，就能够经过TCP衔接发送和接纳HTTP通讯数据。
PIC32单片机在接纳到正确的HTTP GET恳求后，便进行相应处理，回来用户需求的网页，这样就完成了一个简略的web server运用。
2.2.3受控开关模块
受控开关是凭借固态继电器来完成运用单片机操控大型用电器这一功用的。固态继电器的高电压开关串接在插排导线中，单片机的IO口经过三极管扩展电路接继电器的低电压开关，完成低电压操控高电压开关的功用。
2.3 温度传感与操控模块
温度是大功率激光二极管功用恶化、寿数缩短的首要要素，温度升高不只使输出功率下降，而且影响波长的安稳性。本体系设置了闭环温度操控体系，精确地操控了作业温度，使激光二极管输出安稳的波长。以PIC32单片机为操控中心，选用高精度的单总线的数字温度计DS18B20，结合TEC半导体制冷器，对半导体制冷器的驱动选用脉宽调制，来完成对半导体激光器精细温度的操控
2.3.1 温度传感器介绍
DS18B20是美国DALLAS公司选用单总线技能出产的一种新式数字式温度传感器.所渭单总线技能是将地址线、数据线、操控线合为一根信号线，完成了一根数据线上进行舣向数据传输，最大极限地节省了通讯线的数量，使体系功用的完好化、构成的简略化成为可能.这类温度传感器的输入和输出均为数字信号，且以串行办法与外部衔接，因而能够很容易地集成到运用体系中，简化体系的规划.DSl8820是运用温敏振动器的频率随温度改动的联系，经过对振动周期的计数来完成温度丈量的.为了扩展测温规模和进步分辨率，它运用了一个低温系数振动器和一个高温系数振动器来别离进行计数，并选用非线性累加器等电路来改进线性，故此DSl820有杰出的特性。
2.3.2制冷模块介绍
体系中咱们选用半导体制冷器作为致冷元件.它是根据帕尔帖效应制造的，具有体积小、重量轻、制冷功率高级特色.特别适用于有限空间的致冷.因为半导体致冷用具有当改动组件的作业电流极性时，它既可致冷又能够致热;改动经过组件电流强度便可调整致冷功率
