基于USB的晶片分选系统的设计

　　系统原理及构成

　　本系统的主要工作原理是，通过螺旋送料器和直线送料器的间歇式高频定向振动，将同一批次且堆放在一起的石英晶片分离开来，并且排列成一个有序队列，向转运工位输送。采用光纤传感器、高精度分度盘以及必要的搬运机构，将队列中的每一片石英晶片转运至测试工位处。待测晶片到达测试工位后，系统启动扫频测试模块对被测晶片实施扫描测试，并实时采集测试结果。扫描测试结束后，将采集到的测试结果通过USB接口发送给计算机。计算机对测试结果进行分析，并计算该被测晶片的各项性能指标参数。根据该计算结果，并依据预先设定的判别策略，给出该被测晶片所属的储料盒位置。然后通过USB接口将储料盒位置数据发送给运动控制模块，由运动控制模块发出控制指令，使已测晶片进入翻转落料机构。随后，该晶片通过翻转落料机构运送并放入相应的储料杯中，从而完成对石英晶片的分类。

　　本系统由两个主要模块构成，分别为运动控制模块和扫频测试模块，如图1所示。　　

 

　　其中，运动控制模块接受上位机发出的控制指令，根据指令要求对相应的外围动作机构发出控制信号，并驱动外围动作机构实现相应的动作。同时，读取外部传感器信号，以便对外围动作机构和被测晶片进行实时检测。扫频测试模块主要用来向被测石英晶片发送测试信号，并检测晶片的响应信号。运动控制模块和扫频测试模块都通过USB接口与计算机进行通讯。

　　运动控制模块设计

　　运动控制模块采用TI公司的LM3S3749作为主控芯片，利用芯片上的通用I/O口读入光电传感器信号，并通过一级达林顿驱动电路输出控制信号控制螺旋送料器和直线送料器的起停、落料翻斗的翻转以及发送步进电机脉冲信号。由于测试电极和分度盘都采用步进电机带动，为防止在高速启动和停止时发生抖动甚至失步，在设计时，采用了脉宽调制(PWM)技术控制步进电机的运转，以保证测试电极和分度盘能够精确平稳地完成预定动作。在LM3S3749上集成有8个脉宽调制模块，本设计采用PWM0和PWM1通过PG0和PG1端口输出脉宽调制信号分别驱动测试电极模块电机和分度盘电机。