[发明专利]一种基于ADN8831的高性能温控系统

说明书

本发明是一种可用于激光放大器等对温度稳定性要求较高的小型元件上的温度控制系统，系统主要由温度控制模块、温度反馈模块、显示模块和上位机构成。本发明利用STC15F2K60S2单片机作为控制器，结合PID算法制作的一款高性能温控系统，可广泛应用于对温度要求较高的光元件、大规模集成电路等。

技术领域

本专利申请涉及一种可用于激光放大器等对温度稳定性要求较高的小型元 件上的温度控制系统。

背景技术

进入21世纪，人们对信息的需求呈现出爆炸性的增长，几乎是每半年翻一 番，各种电子产品越来越多的融入人们的生活。在这样的背景下，信息高速公路 建设已然成为世界性热潮，而作为信息高速公路的核心和支柱的光纤通信技术更 是成为重中之重。随着智能化时代的到来，人们对于电子产品的性能要求越来越 高，超大规模以上集成电路的研究与开发成为电子产品技术的核心。可以说，光 通信技术和超大规模集成电路技术是当今信息领域发展的两大重要基石。

光通信系统中，大多数元器件如TOF、阵列波导光栅(AWG)、掺铒光纤 放大器(EDFA)、激光器对温度都是很敏感的。好的温度稳定性不仅能带来各器 件光学参数的稳定输出，同时也会提高整个通信系统的性能和可靠性。温度的变 化虽然给我们的设计来不利因素，但同时在设计过程中也可以利用器件的温度特 性，通过对温度进行精确控制来改变元器件特性。并且随着超大规模集成电路先 进技术的发展，集成电路器件的的几何尺寸越来越小，元件对散热性及温度控制 的要求也越来越高。在此背景下，对于低功耗小型高精度温度控制系统的研究的 意义日益凸显。

传统的温控方案有直接数字控制(DDC)、推断控制、预测控制、模糊控制 (Fuzzy)、专家控制(Expert Control)、鲁棒控制(Robust Control)、推理控制等。 但随着电子技术的发展，光纤通信与大规模集成电路应用更加广泛，很多光元件 与大规模集成电路对温度要求极高，从而对温度控制系统要求精度更高、速度更 快，传统的控制方式已经不能满足现在的温度控制要求。如接触器温度控制仪表， 其主要缺点是温度波动范围大，由于它主要通过控制接触器的通断时间比例来达 到改变加热功率的目的，受仪表本身误差和交流接触器的寿命限制，通断频率很 低。

与此同时，越来越多功能强大的高速率单片微型计算机不断出现，使更多先 进的控制算法可以实现。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发 周期短等优点，成为自动化领域和其他测控领域中广泛应用的器件，在工业生产 中成为必不可少的器件。在温度控制系统中，单片机更是起到了不可替代的核心 作用。

本发明即为利用STC15F2K60S2单片机作为控制器，结合PID算法制作的 一款高性能温控系统，可广泛应用于对温度要求较高的光元件、大规模集成电路 等。

STC15F2K60S2是宏晶科技生产的单时钟/机器周期的八位单片机，是高可 靠/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但 速度快8-12倍。内部集成高精度R/C时钟，±1％温飘，常温下温飘±0.6％， 5MHz-35MHz宽范围可设置，可彻底省掉外部昂贵的晶振和外部复位电路。3路 CCP/PWM/PCA，8路高速AD转换，内置2K字节大容量SPAM，2组高速异步 串行通信端口，1组同步串行通信端口SPI。

发明内容

本专利申请解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明主要由温度控制模块、温度反馈模块、显示模块和上位机构成，处理 器采用宏晶科技的STC15F2K60S2单片机。

本发明的主要特征为：硬件主要由10cm×10cm的正方形双层PCB电路板及 焊接在其上的相关元件组成。