电子产品世界

3.2 信号放大部分

单片机输出的方波信号高电平时只有5V左右，而输出要达到40～70V，普通的三极管放大电路不能承受这么大的电压。因此在设计中采用MOS管，而且MOS管有很好的开关性能，会使输出波形很好。电路如图5。

由LM317搭建的稳压电源（见图6）提供40～ 70V的直流电压Vcout。这个直流电压输出值可由图中的滑动变阻器WR调整。Vcout通过上拉电阻加在 MOS管的漏级上，这样当MOS管工作在开关状态时，从漏级的输出的电压就在0V和 Vcout之间变化，就由此产生幅值为V cout的方波信号。可见，只要单片机输出的方波信号可控制MOS管的开关状态，即可使输出高幅值的方波信号与单片机由软件设计输出的方波同频率同占空比。但是单片机输出的信号大约在5V左右，若与后面加有高达40～70V电压的MOS管直接相连，这样当MOS管后级短路输出的高压很容易被引入单片机内，将单片机烧坏。因此必须采用措施避免这种危险的发生。在此设计中采用光耦使得后面输出的高电压与单片机工作时的5V低压安全隔离开。

3.3 终信号幅值的测量

最后输出的信号为方波信号，要想直接测量输出的峰峰值很困难。但分析完电路不难发现当MOS管截止时，MOS管的输出 Vout与稳压源提供的Vcout 几乎相等。由此可知可以通过测量稳压源输出的V cout直流电压，即可得MOS管输出方波信号的峰峰值。

在测量电压值不是很精确的情况下，可直接把稳压源提供的Vcout经电阻按比例分压，分出的电压通过A/D转换器和单片机处理，所得的结果乘以比例系数，即可得 Vcout的实际电压值。将这个值直接送显示部分，则很直观的显示出方波峰峰值。在我们实际设计的仪器中，显示的Vout测量值与空载时的输出值误差不超过±0.5V。证明在测量电压值要求不是很精确的情况下，这种方案是方便可行的。

3.4 主控平台和显示部分

从总体来看，产生信号的部分和最终信号幅值测量显示部分是各自独立分开的，由两个AT89C2051分别完成形成一个简单的分布式结构。这样的结构提高了整个软件部分的稳定性。

主控平台由第一个AT89C2051来完成，直接控制方波信号的产生，而且还包括方波信号的频率、占空比的设置和显示，提供友好的人机接口。

对于输出的信号，应该给用户尽量直观的结果， 在主控平台提供频率和占空比显示的同时，还应使用户直观准确地知道输出信号幅值，这样在用户没有第三方的测量仪器的情况下，对仪器操作非常方便和精确。这部分的工作就由第二个 AT89C2051和A/D转换器AD0804配合完成。

单片机核心部分源程序如下：
… …
//generate pulse signal
//period= the period of pulse signal
//positive=the length of positive voltage
timer0() interrupt 1 using 1 {
unsigned int temp;
out=1; //output VOH
temp=65535-period;
TL0=temp; //set value for timer0
TH0=temp>>8;
temp=65535-positive;
TL1=temp; //set value for timer1
TH1=temp>>8;
TR1=1;
TR0=1; //start timer1, 0
}
timer1() interrupt 3 using 2 {
out=0; //timer1记满,output VOL
TR1=0; //stop timer1
}
…
4 结语

测量悬臂和扭臂驱动的光开关的驱动电压是在制作微机械光开关过程中比较繁琐的程序，本测量平台采用单片机控制脉冲频率的方法来选择器件。与传统方法相比，具有精度高、可靠性强、成本低、易操作等优点。本测量平台经过吉林大学集成 光电子学国家重点联合实验室近半年的使用，系统稳定，效果良好，是一种省时高效的测量方法。

关键词： MEMS 光开关测量平台