基于USB的晶片分選系統的設計

　　系統原理及構成

　　本系統的主要工作原理是，通過螺旋送料器和直線送料器的間歇式高頻定向振動，將同一批次且堆放在一起的石英晶片分離開來，并且排列成一個有序隊列，向轉運工位輸送。采用光纖傳感器、高精度分度盤以及必要的搬運機構，將隊列中的每一片石英晶片轉運至測試工位處。待測晶片到達測試工位后，系統啟動掃頻測試模塊對被測晶片實施掃描測試，并實時采集測試結果。掃描測試結束后，將采集到的測試結果通過USB接口發送給計算機。計算機對測試結果進行分析，并計算該被測晶片的各項性能指標參數。根據該計算結果，并依據預先設定的判別策略，給出該被測晶片所屬的儲料盒位置。然后通過USB接口將儲料盒位置數據發送給運動控制模塊，由運動控制模塊發出控制指令，使已測晶片進入翻轉落料機構。隨后，該晶片通過翻轉落料機構運送并放入相應的儲料杯中，從而完成對石英晶片的分類。

　　本系統由兩個主要模塊構成，分別為運動控制模塊和掃頻測試模塊，如圖1所示。　　

 

　　其中，運動控制模塊接受上位機發出的控制指令，根據指令要求對相應的外圍動作機構發出控制信號，并驅動外圍動作機構實現相應的動作。同時，讀取外部傳感器信號，以便對外圍動作機構和被測晶片進行實時檢測。掃頻測試模塊主要用來向被測石英晶片發送測試信號，并檢測晶片的響應信號。運動控制模塊和掃頻測試模塊都通過USB接口與計算機進行通訊。

　　運動控制模塊設計

　　運動控制模塊采用TI公司的LM3S3749作為主控芯片，利用芯片上的通用I/O口讀入光電傳感器信號，并通過一級達林頓驅動電路輸出控制信號控制螺旋送料器和直線送料器的起停、落料翻斗的翻轉以及發送步進電機脈沖信號。由于測試電極和分度盤都采用步進電機帶動，為防止在高速啟動和停止時發生抖動甚至失步，在設計時，采用了脈寬調制(PWM)技術控制步進電機的運轉，以保證測試電極和分度盤能夠精確平穩地完成預定動作。在LM3S3749上集成有8個脈寬調制模塊，本設計采用PWM0和PWM1通過PG0和PG1端口輸出脈寬調制信號分別驅動測試電極模塊電機和分度盤電機。