三碟DVD/CD機(jī)架模組性能測(cè)試儀的研制

關(guān)鍵詞： C52；DVD；CD；測(cè)試

前言
近兩年來(lái),單牒DVD已逐漸發(fā)展到3碟甚至5碟DVD。機(jī)芯的選片機(jī)構(gòu)也變得日益復(fù)雜,為此,機(jī)芯廠家趨向于為客戶提供完整的機(jī)架組件,包含機(jī)芯和全套托盤(pán)傳動(dòng)及控制機(jī)構(gòu)。但由于該機(jī)架組件各主要傳動(dòng)部件為塑膠件,易發(fā)生形變,在批量生產(chǎn)時(shí)傳動(dòng)性能不易進(jìn)行控制, 使系統(tǒng)軟件的編寫(xiě)較難確定合適的參數(shù)， 致使成品整機(jī)常出現(xiàn)碟盤(pán)轉(zhuǎn)不到位等故障情況。為控制3碟DVD/CD機(jī)架組件的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的質(zhì)量, 有必要對(duì)相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行測(cè)試,以控制部件和裝配質(zhì)量。為此, 我們根據(jù)Thomson 所產(chǎn)3碟DVD/CD機(jī)芯的特點(diǎn),研制了3碟機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)機(jī)構(gòu)的性能測(cè)試儀,以解決3碟DVD/CD機(jī)生產(chǎn)中的質(zhì)量控制問(wèn)題。

應(yīng)用概述
該測(cè)試儀采用單片機(jī)AT89C52為核心, 配以功能控制按鍵,兩行LCD字符顯示。利用機(jī)架上提供的接口信號(hào)測(cè)量轉(zhuǎn)盤(pán)工作時(shí)的各時(shí)間參數(shù)、選片功能、剎車性能等參數(shù)，從而監(jiān)控生產(chǎn)質(zhì)量,并隨時(shí)對(duì)質(zhì)量進(jìn)行跟蹤改進(jìn)。
產(chǎn)品用于測(cè)試時(shí)的電路連接關(guān)系如圖1所示, 其中位置傳感信號(hào)來(lái)自于機(jī)架馬達(dá)板上的3個(gè)光斬波器,分別監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)盤(pán)位置、進(jìn)門(mén)狀態(tài)和關(guān)門(mén)狀態(tài)。馬達(dá)控制信號(hào)可控制光碟盤(pán)匣的進(jìn)出(開(kāi)關(guān)門(mén))、選片等動(dòng)作。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理
該測(cè)試儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。主控芯片為單片機(jī) AT89C52, 內(nèi)置8K程序空間, 256Byte RAM空間，主要完成測(cè)量、顯示、馬達(dá)控制、鍵盤(pán)掃描等功能。
功能鍵有單步/連續(xù)旋轉(zhuǎn)選擇鍵(選擇轉(zhuǎn)盤(pán)連續(xù)旋轉(zhuǎn)還是一個(gè)盤(pán)一個(gè)盤(pán)的對(duì)位旋轉(zhuǎn))、開(kāi)關(guān)門(mén)控制鍵和機(jī)芯上、下控制鍵(控制機(jī)芯向上和落下)。 機(jī)芯選擇跳線用于選擇被測(cè)試的機(jī)架是CD還是DVD, 由于這兩種不同機(jī)架的結(jié)構(gòu)不同,所以測(cè)試時(shí)軟件算法不同。LCD顯示采用2x16字符型LCD模塊,可用兩行中文顯示測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)，共分兩屏顯示。對(duì)馬達(dá)的控制分兩路, 一路是控制開(kāi)關(guān)門(mén)馬達(dá)，進(jìn)而控制托盤(pán)匣的開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)，利用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器IC LB1641驅(qū)動(dòng)。另一路控制選片轉(zhuǎn)盤(pán)的馬達(dá)，進(jìn)而控制每次碟盤(pán)轉(zhuǎn)到位，用分立元件三極管驅(qū)動(dòng)。位置探測(cè)利用馬達(dá)板上的光斬波器RPI-574進(jìn)行。3個(gè)斬波器放在不同位置, 可分別探測(cè)開(kāi)門(mén)到位、關(guān)門(mén)到位、轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)速度等情況。
串口驅(qū)動(dòng)電路引出標(biāo)準(zhǔn)的RS-232口，可與PC相連,使測(cè)試儀能接受PC上位機(jī)軟件的控制。

圖1 測(cè)試儀應(yīng)用連接電路

圖2 3碟DVD機(jī)架性能測(cè)試儀框圖

圖3 轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)參數(shù)

圖4 測(cè)試儀軟件流程圖

測(cè)量和控制原理
在Thomson TC3C/TC3D產(chǎn)品規(guī)格說(shuō)明書(shū)中,規(guī)定轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)的參數(shù)如圖3(以TC3C為例)所示: 其中,DISCPOS信號(hào)的波形形狀是由選片托盤(pán)下方的盤(pán)片位置標(biāo)示槽決定的,波形的形狀也是槽的形狀。當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí),槽的不同位置將經(jīng)過(guò)光斬波器,該探測(cè)器則會(huì)輸出相應(yīng)的連續(xù)波形。 當(dāng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)阻尼情況變化時(shí), 該波形上不同時(shí)間段的長(zhǎng)度也將不同。 若這些變量的值超出Spec中規(guī)定的范圍,則會(huì)引發(fā)軟件識(shí)別碟片位置和控制上的困難,從而帶來(lái)邏輯混亂,引發(fā)產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。 本測(cè)試儀正是通過(guò)單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器來(lái)測(cè)量這些變量值,通過(guò)與Spec中的值比較,從而判斷產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。
將DISCPOS信號(hào)由I/O口輸入AT89C52,通過(guò)電平判斷的方法,計(jì)算不同位置段的長(zhǎng)度,即可測(cè)出Spec中的參數(shù)。我們選擇T2、T2a、 T7、Tskip為測(cè)量參數(shù), 以反映傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在不同齒輪位置時(shí)的運(yùn)行情況和阻尼狀態(tài)。 其中對(duì)T7在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)不帶剎車脈沖和帶剎車脈沖兩種狀態(tài)下分別進(jìn)行測(cè)試,以分別模擬自由旋轉(zhuǎn)和選片時(shí)的傳動(dòng)阻尼狀況,以使與實(shí)際使用狀態(tài)對(duì)應(yīng)。
轉(zhuǎn)盤(pán)馬達(dá)的控制是通過(guò)Discskip信號(hào)完成的,當(dāng)Discskip=1時(shí),驅(qū)動(dòng)直流馬達(dá)旋轉(zhuǎn),若在Discskip信號(hào)上產(chǎn)生PWM波,則可以控制馬達(dá)的速度和實(shí)施剎車動(dòng)作。剎車從D點(diǎn)開(kāi)始,根據(jù)產(chǎn)品Spec,剎車強(qiáng)度隨旋轉(zhuǎn)速度而變化。旋轉(zhuǎn)速度以預(yù)先測(cè)得的T2的長(zhǎng)度為依據(jù),這樣根據(jù)不同的阻尼狀況,可自動(dòng)、即時(shí)調(diào)整剎車強(qiáng)度, 使轉(zhuǎn)盤(pán)在E點(diǎn)都能完全停止到位,進(jìn)而以提高產(chǎn)品的兼容性。
開(kāi)關(guān)門(mén)馬達(dá)通過(guò)Drawer_in/Drawer_out信號(hào)控制。Discpos1和Discpos2信號(hào)分別用于監(jiān)測(cè)開(kāi)門(mén)到位和關(guān)門(mén)到位狀況。Drawer_in有效時(shí), 馬達(dá)向關(guān)門(mén)方向驅(qū)動(dòng),一旦監(jiān)測(cè)到關(guān)門(mén)到位后，便停止驅(qū)動(dòng)。反之亦然。

軟件流程
軟件是該系統(tǒng)的核心,采用C51編制,在Keil C系統(tǒng)下編譯。通過(guò)Manley的仿真器SE-52調(diào)試完成。主要由初始化，測(cè)量及計(jì)算，轉(zhuǎn)盤(pán)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)及PWM波產(chǎn)生, 開(kāi)關(guān)門(mén)控制及機(jī)芯上、落控制,LCD顯示模塊等組成。針對(duì)CD機(jī)架(TC3C)和DVD機(jī)架(TC3D),相應(yīng)的功能函數(shù)是不同的。測(cè)量時(shí)會(huì)根據(jù)跳線設(shè)置進(jìn)行自動(dòng)選擇。其程序流程如圖4所示。
結(jié)語(yǔ)
本測(cè)試儀結(jié)構(gòu)緊湊,操作簡(jiǎn)便,顯示明晰,成本低廉,已在生產(chǎn)中成功應(yīng)用。本測(cè)試儀的研制雖以Thomson的TC3C/TC3D模組為測(cè)試對(duì)象,但其測(cè)試原理和方法同樣適用于其它公司的類似產(chǎn)品中(多碟DVD/CD機(jī)架模組),屆時(shí)只需根據(jù)特定產(chǎn)品的Spec對(duì)軟件中參數(shù)進(jìn)行少量改動(dòng)，即可完成同樣的功能。■

參考文獻(xiàn):
1 Product Specification: TC3C 3disc carrousel-Thomson Multimedia. 2002.4
2 賴其文著.《8051單片機(jī)C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)環(huán)境實(shí)務(wù)與設(shè)計(jì)》.科學(xué)出版社. 2002.1

作者簡(jiǎn)介: 李立東,男,浙江大學(xué)光電系碩士畢業(yè),現(xiàn)為 湯姆盛光學(xué)主件(深圳)有限公司高級(jí)電子工程師。