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ST450 PI網(wǎng)絡(luò)晶體中間測試機(jī)的電控設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2007-01-12 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
1 引言

   PI中間測試機(jī)是一種應(yīng)用于石英生產(chǎn)的測試設(shè)備。在石英生產(chǎn)的中測工序,中間測試機(jī)對(duì)石英晶體半成品按照工藝參數(shù)進(jìn)行篩選。將參數(shù)合格的產(chǎn)品送到下一工序,將參數(shù)不合格但可以進(jìn)一步調(diào)整的產(chǎn)品送回上一工序。中間測試機(jī)的核心是一臺(tái)裝有PI測試卡的電腦,由測試卡采集信號(hào),然后由電腦進(jìn)行計(jì)算得到測試結(jié)果。設(shè)備電控部分實(shí)現(xiàn)的功能由驅(qū)動(dòng)電機(jī)定位石英晶體、觸發(fā)測試卡進(jìn)行測試,根據(jù)測試結(jié)果改變電路板上LED指示燈的狀態(tài),并且指示燈的狀態(tài)要跟隨著運(yùn)動(dòng)的石英晶體。操作人員可根據(jù)LED燈的指示判斷對(duì)心石英晶體的品質(zhì)。

  中間測試機(jī)一次可以測試144個(gè)石英晶體,每個(gè)石英晶體的測試結(jié)果要分為頻高、頻低、電阻不良、頻高和電阻不良、頻低和電阻不良、開路、良好幾類。測試時(shí)機(jī)械結(jié)構(gòu)帶著石英晶體沿圓周步進(jìn)運(yùn)動(dòng),LED指示的狀態(tài)要跟隨運(yùn)動(dòng)的石英晶體,確保任何時(shí)刻石英晶體與LED的狀態(tài)指示對(duì)應(yīng)。測試完成后,操作人員按照LED燈的指示分類提取石英晶體。

2 控制框圖

  根據(jù)上述的要求,設(shè)備的電控由裝有PI測試卡的電腦、控制電路和LED指示、操作按鈕、電源和驅(qū)動(dòng)箱、電機(jī)組成(見圖1)。主控電路是由一塊AT89C52單片機(jī)和外圍電路組成,LED指示使用的是8255和一些驅(qū)動(dòng)電路組成的動(dòng)態(tài)刷新電路。整個(gè)電路板為圓形,LED排列在圓周上。設(shè)備運(yùn)行時(shí)石英晶體是沿圓周運(yùn)動(dòng),并且臨近電路板邊緣,操作者很容易看清任何一個(gè)石英晶體對(duì)應(yīng)的LED狀態(tài),主控板與測試電腦之間利用串口進(jìn)行通訊。

  

3 LED的動(dòng)態(tài)刷新

  每個(gè)石英晶體有7種狀態(tài)需要指示,如果每一個(gè)狀態(tài)一個(gè)LED指示,那么電路板上就需要1447=1008個(gè)LED,很不經(jīng)濟(jì)。如果利用多個(gè)LED組合(LED亮和LED滅的組合)代表狀態(tài),那么電路板上就需要1443=432個(gè)LED。

  為了減少器件的使用量,我們用2個(gè)LED代表一個(gè)石英晶體的所有狀態(tài)。具體實(shí)現(xiàn)方法為使用一個(gè)紅色和一個(gè)綠色的LED,除了使用LED全亮全暗的4個(gè)狀態(tài)外;我們又使用LED閃爍表示信息,分別為綠色閃爍紅色暗,綠色暗紅色閃爍,綠色閃爍紅色閃爍。如此,僅用288個(gè)二級(jí)管代表144個(gè)石英晶體的7種狀態(tài)。經(jīng)過生產(chǎn)線的生產(chǎn)實(shí)踐表明這種方式效果良好。

  關(guān)于LED的驅(qū)動(dòng)方案,選擇的是動(dòng)態(tài)刷新的方式。為了確保有足夠快的刷新頻率,需把每144個(gè)LED分在一個(gè)刷新矩陣中,每個(gè)矩陣每次刷新12個(gè)LED(見圖2)。

  
  刷新的過程為12條陰極驅(qū)動(dòng)線依次接通,12條陽極驅(qū)動(dòng)線輸出陰極驅(qū)動(dòng)線所在的LED的狀態(tài)。由于LED只有1/12的時(shí)間通電,因此我們使用了很高的驅(qū)動(dòng)電流。用人的眼睛觀察,LED的亮度并不會(huì)受到影響。

4 LED狀態(tài)的控制

  我們在電路中使用了廉價(jià)的AT89C52單片機(jī),其硬件資源很有限。在本應(yīng)用中有144個(gè)石英晶體的狀態(tài)要保存。而單片機(jī)僅僅有256字節(jié)的內(nèi)存,如何合理使用有限的內(nèi)存是編程中需要解決的主要問題之一。

  共解決方案為:

  a.使用匯編語言編制控制程序,這樣可以精確地控制內(nèi)存的使用;

  b.使用半個(gè)字節(jié)(4位)代表一個(gè)石英晶體的8個(gè)狀態(tài),使用72個(gè)字節(jié)就可表示144個(gè)石英晶體的所有狀態(tài);

  c.刷新LED的子程序?qū)⒆x取到的石英晶體狀態(tài)轉(zhuǎn)換成LED的狀態(tài)輸出。

5 LED的狀態(tài)跟隨機(jī)械運(yùn)動(dòng)

  因?yàn)闄C(jī)械在不停的運(yùn)動(dòng),因?yàn)閷?duì)應(yīng)的LED顯示也必須跟著變化。同時(shí),測試電腦傳來的測試結(jié)果必須實(shí)時(shí)記錄并顯示在石英晶體對(duì)應(yīng)的LED上,如果機(jī)械結(jié)構(gòu)的每次運(yùn)動(dòng),就在內(nèi)存中調(diào)整一次與LED對(duì)應(yīng)的狀態(tài)值,必然會(huì)有較大的CPU運(yùn)算開銷。同時(shí),同一個(gè)石英晶體的測試結(jié)果在內(nèi)存中的位置在不停的變動(dòng),使得測試結(jié)果的更新算法用匯編語言不好實(shí)現(xiàn)。其采取的辦法是,每個(gè)石英晶體的測試結(jié)果在內(nèi)存中的位置是固定的。但在刷新LED的狀態(tài)時(shí),讀取測試結(jié)果的開始位置是變化的。當(dāng)刷新子程序從第二組LED狀態(tài)數(shù)據(jù)開始讀取時(shí)。電路扳上的第一組LED的狀態(tài)指示第二個(gè)石英晶體的測試結(jié)果,其他的LED的狀態(tài)也依次提前一個(gè)。從外觀上看所有LED的指示狀態(tài)向前移動(dòng)了一個(gè)位置。

6 串行通訊

  主控電路需要觸發(fā)電腦測試過程,并且在測試結(jié)束時(shí)取得測試結(jié)果。為了電路的通用性和易于擴(kuò)展,直接使用計(jì)算機(jī)COM口,采用9針非標(biāo)準(zhǔn)RS232通訊協(xié)議。根據(jù)RS232通訊協(xié)議,電腦COM口的RXD、TXD信號(hào)為12 V電平,而單片機(jī)上的信號(hào)為TTL電平。此電路只需要

單一的5V電源,內(nèi)部通過電荷泵提供12V電源,(詳見圖3)。

  

  在電腦上開發(fā)上位軟件,由其控制PI網(wǎng)絡(luò)測試卡的測試過程,并且將測試結(jié)果傳到單片機(jī)上,在單片機(jī)上的程序也同樣編制了相應(yīng)的通訊模塊與其配合,同時(shí)制定了一個(gè)單字節(jié)的軟件通訊協(xié)議,完成各種信息的通訊。

  上位機(jī)程序主要的通訊代碼為:

  

  下位機(jī)通訊主要代碼:

  


7 結(jié)束語

  雖然 PI網(wǎng)絡(luò)晶體中間測試機(jī)的控制部分使用得器件均為廉價(jià)的通用器件,使用的技術(shù)也是成熟的通用技術(shù)。但PI網(wǎng)絡(luò)晶體中間測試機(jī)在生產(chǎn)線上連續(xù)運(yùn)行幾年,運(yùn)行狀態(tài)良妤。簡單的專用電子設(shè)備的設(shè)計(jì)不一定非得使用高新技術(shù)或者先進(jìn)器件,其實(shí)通用器件不但廉價(jià),而且可靠性也較高。通用技術(shù)經(jīng)過很多的應(yīng)用考驗(yàn),而且有豐富資料可以參考。合理的選用器件和使用技術(shù),不但可以降低成本而且設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)也比較小。



關(guān)鍵詞: 450 ST 網(wǎng)絡(luò) 晶體

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