液晶顯示器邊框精密檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

液晶顯示器現(xiàn)在已實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模生產(chǎn)，其外部框架要求和液晶面板達(dá)到無(wú)縫結(jié)合，為了達(dá)到工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，需要對(duì)批量生產(chǎn)的顯示器邊框的制作精度進(jìn)行檢測(cè)。其檢測(cè)過(guò)程為用固定位置的12個(gè)傳感器對(duì)顯示器邊框上不同的12個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距，并與樣品參數(shù)進(jìn)行比較，來(lái)檢測(cè)是否合格。隨著微電子工藝的發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的應(yīng)用領(lǐng)域已從通信領(lǐng)域拓展到工業(yè)控制領(lǐng)域。TI公司推出的TMS320LF2407芯片是專門針對(duì)控制領(lǐng)域應(yīng)用的DSP，它具有高速信號(hào)處理和數(shù)字控制所必需的體系結(jié)構(gòu)，其指令執(zhí)行速度高達(dá)40MIPS，且大部分的指令都可以在一個(gè)25ns的周期內(nèi)執(zhí)行完畢。另外，它還具有非常強(qiáng)大的片內(nèi)I/O端口和其他外圍設(shè)備，可以簡(jiǎn)化外圍電路設(shè)計(jì)，降低系統(tǒng)成本。
1 接觸式測(cè)距原理
　　由于該系統(tǒng)對(duì)檢測(cè)精度要求非常高，所以在距離測(cè)量中采用接觸式傳感器。接觸式測(cè)距的原理較簡(jiǎn)單，該系統(tǒng)中采用了輸力強(qiáng)公司的高精度氣動(dòng)接觸式傳感器。采用LVDT技術(shù)，工作原理如圖1所示。芯軸位于中心位置，一次(Ve)到每一個(gè)二次線圈的耦合相等，所以VA=VB，且輸出Vo=0。由于芯軸被移動(dòng)，VA和VB的差與位移成正比，因此Vo放大變化和定相與從零開始的向任何一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)成正比。傳感器使用正弦曲線AC充電，輸出曲線取決于芯位移和充電信號(hào)，其關(guān)系用敏感度表示，單位為：mV(輸出)/V(充電)/mm(移動(dòng))。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
　　在設(shè)備的工作箱內(nèi)固定的位置放置了12個(gè)接觸式傳感器，其編號(hào)為1#~12#，用來(lái)測(cè)量顯示器邊框上12個(gè)不同位置的距離。檢測(cè)板主要包括兩大模塊：12路接觸式傳感器的距離數(shù)據(jù)采集模塊及與上位機(jī)(PC機(jī))通訊的CAN總線通訊模塊。其硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

考慮到系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)采集部分包括三部分：信號(hào)前置處理和信號(hào)濾波處理、信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換和DSP功能實(shí)現(xiàn)。
　　(1)信號(hào)前置主要通過(guò)DG419二選一模擬開關(guān)對(duì)兩個(gè)量程的信號(hào)進(jìn)行切換選通，DG419的控制端由DSP直接控制，模擬信號(hào)通過(guò)運(yùn)算放大器進(jìn)行信號(hào)的放大和一級(jí)濾波。這里用運(yùn)算放大器人為做了一個(gè)二階濾波器，將信號(hào)整形處理為幅值為±10V的電壓信號(hào)，準(zhǔn)備供給A/D轉(zhuǎn)換器。
　　(2)經(jīng)前置整形和濾波后的±10V電壓信號(hào)被送到數(shù)模轉(zhuǎn)換器。由于是12路信號(hào)，所以采用兩片具有六通道轉(zhuǎn)換能力的A/D轉(zhuǎn)換芯片ADS8364。模擬量經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生16位的數(shù)字電壓量并鎖存，等待DSP來(lái)讀取數(shù)據(jù)。這里ADS8364的轉(zhuǎn)換及前置DG419的信號(hào)選通都是由DSP主控的，從時(shí)間上保證了可靠讀取A/D轉(zhuǎn)換后的有效數(shù)據(jù)。
　　(3)TMS320LF2407是高性能定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理芯片，根據(jù)芯片本身特點(diǎn)，需要考慮其電源供給電路、晶振產(chǎn)生電路、鎖相環(huán)電路以及電平轉(zhuǎn)換電路。
3 軟件設(shè)計(jì)
　　系統(tǒng)軟件主要由測(cè)距數(shù)據(jù)采集及處理模塊和CAN總線通訊模塊構(gòu)成。
3.1 多路數(shù)據(jù)采集模塊
　　接觸式傳感器被分成兩組，每組分別接一片A/D轉(zhuǎn)換芯片，所以數(shù)據(jù)采集部分軟件的核心設(shè)計(jì)主要是如何對(duì)12個(gè)通道傳感器同時(shí)采集的數(shù)據(jù)完成A/D轉(zhuǎn)換，并能夠準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地傳給處理器。詳細(xì)硬件圖如圖3所示，其中每片A/D轉(zhuǎn)換芯片ADS8364與六個(gè)傳感器通道相連，地址分別映射為0x10和0x11。A/D轉(zhuǎn)換芯片ADS8364具有數(shù)據(jù)處理速度快、自帶鎖存、多通道處理等功能，根據(jù)其特點(diǎn)采用了其專有的Cycle模式。該模式下讓處理器認(rèn)為只訪問(wèn)同一個(gè)存儲(chǔ)器，而ADS8364卻能在六個(gè)讀周期內(nèi)分別將六個(gè)通道轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭@個(gè)存儲(chǔ)器。采用這種模式能極大地簡(jiǎn)化軟件的設(shè)計(jì)，使得對(duì)多通道數(shù)據(jù)的采集變得非常方便。