1 引言  

    在自適應(yīng)光學(xué)合成孔徑成像系統(tǒng)中,，某個(gè)孔徑通道的原始信號(hào)相位信息因大氣、載體振 動(dòng)等因素引起發(fā)生變化時(shí),，冗余信息就會(huì)將兩兩通道的變化信息反映出來(lái),，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)提 取出用于冗余間隔校正的信息，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)反饋控制驅(qū)動(dòng)電壓鼓完成相位的實(shí)時(shí)校正,。我們 在該反饋系統(tǒng)中引入了壓電陶瓷筒PZT 進(jìn)行反饋控制,。在外加電場(chǎng)作用下，具有逆壓電效 應(yīng)的壓電陶瓷材料（PZT）將發(fā)生形變,，PZT 筒上的光纖也就會(huì)隨著PZT 筒的徑向位移而產(chǎn) 生長(zhǎng)度的變化,從而改變光波相位,。任何 PZT 的使用都離不開(kāi)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路，PZT 能否 正常,、有效的工作,，取決于它的驅(qū)動(dòng)電路的性能，對(duì)于PZT 進(jìn)行動(dòng)態(tài)反饋控制的系統(tǒng)而言,， PZT 驅(qū)動(dòng)電路能否線性地進(jìn)行放大,，是我們最關(guān)心的問(wèn)題，本文在以往 PZT 驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu) 基礎(chǔ)上,，利用單片機(jī)C8051F005 和新型D/A 轉(zhuǎn)換器AD5308 成功實(shí)現(xiàn)了多路 PZT 驅(qū)動(dòng)電 路的設(shè)計(jì),。  

2 PZT 驅(qū)動(dòng)電壓要求  

    由 PZT 筒實(shí)現(xiàn)的光纖相位調(diào)制是把電壓加于PZT 筒上產(chǎn)生壓電效應(yīng)，使PZT 筒的外徑 周長(zhǎng)發(fā)生變化,，帶動(dòng)纏繞PZT 筒的光纖長(zhǎng)度及折射率也發(fā)生變化,，從而改變光纖內(nèi)傳輸?shù)?光波相位引起的相位變化，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：  





  
3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)  

    根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求本系統(tǒng)采用8 位數(shù)模轉(zhuǎn)換精度的AD5308 作為數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片,，利用 C8051F005 單片機(jī)控制AD5308,，通過(guò)串行通信口將各個(gè)數(shù)據(jù)分別送到相應(yīng)的D/A 轉(zhuǎn)換通道， 實(shí)現(xiàn)相位差信息轉(zhuǎn)化為相應(yīng)模擬電壓的目的。系統(tǒng)主要硬件電路連接如圖1 所示,，單片機(jī) C8051F005 通過(guò)SCL（時(shí)鐘線）,，SDL（數(shù)據(jù)線），SYINC1（第一片AD5308 片選線）和SYIN2 （第二片AD5308 片選線）與兩片AD5308 相連,，數(shù)據(jù)線SDA 分時(shí)傳送12 路數(shù)據(jù),，數(shù)據(jù)刷 新率最低為3HZ。時(shí)鐘線SCL 為后者提供時(shí)鐘信號(hào),，單片機(jī)通過(guò)片選SYNC1,，SYNC2 選 擇其中一片AD5308 工作，在本系統(tǒng)中,，C8051F005 的P0.0 引腳與SDA 連接,，P0.1 引腳 與 SCL 連接，P1.3 引腳與SYNC1 連接,，P1.4 引腳與SYNC2 連接,。我們選擇REF195 芯片 作為參考電壓源。同時(shí)為兩片AD5308 提供5V 參考電壓,。AD5308 的LDAC 引腳接地,。單 片機(jī)產(chǎn)生D /A 的時(shí)鐘信號(hào)，并通過(guò)串行口將數(shù)據(jù)發(fā)送給AD5308,，經(jīng)AD5308 轉(zhuǎn)換輸出， 提供驅(qū)動(dòng)PZT 所需的電壓信號(hào),。  

4 系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)  

    AD5308 數(shù)據(jù)傳輸方式為字傳輸,，輸出電壓范圍取決于控制字中D4、D5 位,，D4 位控 制通道A,、B、C,、D,，D5 位控制通道E、F,、G,、H。D4,、D5 若取0 則輸出為0V— REF V ,， 若取1 則輸出為0V—2 REF V （ REF V 為參考電壓）。本實(shí)驗(yàn)要求每路電壓輸出均為0-4V,，參 考電壓REF V 為5V,，因而，我們令D4D5=00。SYNC 引腳是使能引腳,，電平觸發(fā)方式,，低電 平有效。LDAC 引腳信號(hào)啟動(dòng)8 路數(shù)據(jù)D/A 轉(zhuǎn)換,，低電平有效,， AD5308 的串行數(shù)據(jù)傳輸 時(shí)序如圖2 所示。  

    由圖可知,， SYNC 信號(hào)為低電平時(shí),，在時(shí)鐘信號(hào)SCLK 的下降沿 ，數(shù)據(jù)開(kāi)始寫(xiě)入,，在 第16 個(gè)SCLK 下降沿之后,，SYNC 須置為高電平以停止數(shù)據(jù)傳輸。如果在第16 個(gè)脈沖下降 沿到來(lái)之前,，SYNC 被置為高電平,，數(shù)據(jù)傳輸失敗。之后移位寄存器中的數(shù)據(jù)將自動(dòng)進(jìn)入所 選擇的DAC 寄存器,。DAC 寄存器中的數(shù)據(jù)在LDAC 控制信號(hào)下開(kāi)始轉(zhuǎn)換更新,。單片機(jī)向 AD5308 寫(xiě)16 位數(shù)據(jù)時(shí)高位在先，低位在后,。  

數(shù)據(jù)寫(xiě)入方式  

    設(shè)置 MSB（D15 位）為0,，表示寫(xiě)入的是數(shù)據(jù)，D14D13D12=000,，表示通道DACA 地 址,，001，表示DACB 通道地址,，以此類推,，D14D13D12=111，表示通道DACH 地址,，D11-D4 表示8 位待轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù),。低四位全部置0。例如寫(xiě)入數(shù)據(jù)0011 0101 0001 0000,，表示將數(shù)據(jù)0101 0001 寫(xiě)入到DAC D 通道,。  

控制字寫(xiě)入方式  

    設(shè)置 MSB（D15 位）為1，表示寫(xiě)入的是控制字,。D14D13=00,，表示增益和參考電壓 選擇模式。01：LDAC 工作模式,；10：節(jié)能模式,；11：AD5308 復(fù)位模式,。在增益和參考電 壓模式下，由（6）式,，我們可寫(xiě)入控制字1000 0000 0000 0011,，表示使用REF195 作為參 考電壓，增益范圍為0-5V,；在LDAC 模式下,，寫(xiě)入控制字1010 0000 0000 0000，表示持續(xù) 更新DAC 寄存器,。在復(fù)位模式下,，寫(xiě)入控制字1111 0000 0000 0000，表示復(fù)位所有寄存器 和控制位,。本系統(tǒng)未使用節(jié)能模式,。  

主程序設(shè)計(jì)  

    首先對(duì) C8051F005 單片機(jī)進(jìn)行初始化，包括晶振初始化,、端口初始化,、定義控制AD5308 的I/O 接口及交叉開(kāi)關(guān)，接著初始化AD5308,，裝入各個(gè)控制字,，最后寫(xiě)入數(shù)據(jù)到各個(gè)轉(zhuǎn)換 通道。AD5308 初始化流程圖如圖3 所示,，主程序流程如圖4 所示,。 

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果  

    觀測(cè)結(jié)果顯示，每個(gè)通道信號(hào)頻率約為12.35 赫茲,，輸出電壓幅值范圍在4.88V 到5V 之間,。滿足實(shí)驗(yàn)要求的3 赫茲掃描速度，0 到4V 電壓要求,。選用8 位的D/A 轉(zhuǎn)換器，輸出 精度為0.02V,，從而相位差校正精度為0.01 弧度,，符合實(shí)驗(yàn)精度要求。圖5 所示是在示波器 上觀測(cè)到的DAC E 通道數(shù)模轉(zhuǎn)換得到的鋸齒波信號(hào),。  

6 結(jié)論  

    本文采用 C51 語(yǔ)言編寫(xiě)了12 路相位數(shù)據(jù)的D/A 轉(zhuǎn)換控制程序,。串行數(shù)據(jù)傳輸方式及8 通道AD5308 數(shù)模轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用，極大的簡(jiǎn)化了系統(tǒng)硬件電路,，使得軟件編程也比較簡(jiǎn)單,， 可滿足需要控制多路PZT 實(shí)現(xiàn)光纖相位調(diào)制的應(yīng)用。本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：利用新型數(shù)模轉(zhuǎn)換 器AD5308 具有8 通道的特性,，采用數(shù)據(jù)串行傳輸方式,，在自適應(yīng)光學(xué)合成孔徑成像相位實(shí) 時(shí)校正系統(tǒng)中，分時(shí)提供12 路PZT 所需的驅(qū)動(dòng)電壓。成功完成相位的實(shí)時(shí)校正,。本項(xiàng)目產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益：500 萬(wàn)元以上,。