4.1 電源轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

　　氙燈工作需要直流供電，電源選用24V直流開關(guān)電源模塊，控制系統(tǒng)的其他外圍模塊，例如輸入設(shè)備、液晶顯示器、其它數(shù)字芯片、模擬運(yùn)放等大多為5V供電，主控芯片需要3.3V工作電壓，本系統(tǒng)先采用變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓將220V交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的 5V直流電［7］，給常規(guī)元器件供電，主控制器再將5V轉(zhuǎn)換成3.3V，使整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加細(xì)致、緊湊，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。電源轉(zhuǎn)換電路原理圖如圖3所示。

　　4.2 升壓控制電路設(shè)計(jì)

　　由氙燈的工作原理可知，氙氣是一種惰性氣體，若要擊穿氙氣使氙燈工作，必須提供足夠高的啟輝電壓，這就要求控制系統(tǒng)必須包括升壓電路。電壓升到一定的值后，驅(qū)動(dòng)繼電器電路，觸發(fā)器由此得以觸發(fā)。觸發(fā)電壓高達(dá)上萬(wàn)伏，足以使氙燈光源啟輝成功。升壓電路簡(jiǎn)圖如圖4所示。

　　4.3 人機(jī)交互接口

　　隨著科技的發(fā)展，友好的人機(jī)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(jì)中采用了12864液晶顯示電路，液晶模塊可通過(guò)微控制器8位并口寫入數(shù)據(jù)。12864液晶帶有中文字庫(kù)，可以顯示絕大部分字符，符號(hào)和文字。可分四行顯示，每行可顯示8個(gè)漢字或者16個(gè)字符。鍵盤接口電路一端接5V電壓，另一端通過(guò)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(guò)軟件程序掃描I/O的狀態(tài)，當(dāng)按鍵未按下時(shí)，I/O口為低電平。當(dāng)按鍵按下時(shí)，I/O口為高電平。通過(guò)這種方法實(shí)現(xiàn)按鍵檢測(cè)。

　　5.軟件設(shè)計(jì)

　　本設(shè)計(jì)程序采用C語(yǔ)言編寫，代碼執(zhí)行效率高，可讀性好，代碼的移植性強(qiáng)。

　　5.1 軟件整體設(shè)計(jì)方案

　　如圖5所示為程序流程圖，初始化部分主要是對(duì)A/D采樣，D/A模塊，PWM模塊，定時(shí)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(cè)按鍵是否按下。啟動(dòng)成功后，程序通過(guò)對(duì)微控制器片內(nèi)FLASH的讀寫實(shí)現(xiàn)掉電數(shù)據(jù)保存，達(dá)到累計(jì)時(shí)間的功能通過(guò)對(duì)液晶的讀寫操作，實(shí)現(xiàn)顯示功能。

　　5.2 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(dòng)越小，光強(qiáng)越穩(wěn)定，所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)進(jìn)可能的使電流達(dá)到恒定。每一次調(diào)節(jié)電流之后，也應(yīng)使電流盡快的達(dá)到設(shè)定值并保持穩(wěn)定。電流調(diào)節(jié)電路是通過(guò)D/A模塊和運(yùn)放完成的。當(dāng)調(diào)節(jié)設(shè)定電流大小時(shí)，D/A輸出相應(yīng)變化，經(jīng)運(yùn)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(guò)反復(fù)試驗(yàn)，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(guò)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(shí)利用光電池將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理并放大至同采樣基準(zhǔn)相當(dāng)?shù)牧考?jí)，保證采樣精度。