??? 摘? 要： 在LED應(yīng)用中，對其性能的一致性要求非常高，因此需要在LED生產(chǎn)現(xiàn)場對LED進(jìn)行快速檢測和分選。采用PC機(jī)和TMS320LF2407A控制對LED進(jìn)行多參數(shù)檢測和分選，簡化系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，減小系統(tǒng)的體積，有效降低系統(tǒng)的成本，顯著提高系統(tǒng)的處理能力。?

??? 關(guān)鍵詞： LED分選； TMS320LF2407A； 電機(jī)控制； 帶料爪

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??? 半導(dǎo)體照明具有的節(jié)能、壽命長、環(huán)保、安全、響應(yīng)快、可靠性高、維護(hù)少、體積小、重量輕等一系列獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，被普遍認(rèn)為是繼白熾燈、熒光燈、高壓放電燈之后的第四代照明光源。然而，現(xiàn)在LED照明的檢測技術(shù)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)我國LED照明的要求。目前LED檢測所用的分光分色機(jī)大部分由國外引進(jìn)，采用傳統(tǒng)的PLC控制，體積龐雜，價(jià)格相當(dāng)昂貴，大多數(shù)中小企業(yè)沒有購買能力。本文介紹的采用PC機(jī)和TMS320LF2407A控制的LED多參數(shù)檢測系統(tǒng)能夠滿足對LED光電多參數(shù)（波長、光強(qiáng)、正向電壓等）的檢測以及根據(jù)檢測結(jié)果完成LED分級和分檔的要求。?

1 系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理?

??? LED多參數(shù)檢測分選系統(tǒng)由送料系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、落料系統(tǒng)、帶料爪、PC機(jī)等組成。系統(tǒng)組成原理框圖如圖1所示。在LED多參數(shù)檢測分選系統(tǒng)中，進(jìn)料工位、檢測工位與落料工位依次呈90°布局，課題中設(shè)計(jì)的工作臺在電機(jī)控制旋轉(zhuǎn)過程中，利用帶料爪依次完成對LED的取料、檢測、分選。?

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1.1 帶料爪及工作臺?

??? LED在帶料爪上高精度的裝夾與定位，對測試是否成功非常重要。帶料爪由電磁鐵、彈簧、夾具和外殼等組成。夾具上的導(dǎo)電溝槽與LED管腳在夾緊過程中接觸，在檢測工位與電極接通，點(diǎn)亮LED進(jìn)行檢測。同時(shí)帶料爪均勻安裝在圓盤工作臺的四周，在電磁開關(guān)電路的控制下，完成張開和夾緊動(dòng)作。?

1.2? 檢測系統(tǒng)?

??? 檢測系統(tǒng)主要包括線陣CCD、程控恒流源、定光柵攝譜儀等儀器，本課題中主要完成光功率、發(fā)散角及光譜參數(shù)的檢測。當(dāng)帶料爪到達(dá)檢測工位時(shí)，程控恒流源經(jīng)過正負(fù)判向電路通過電極對帶料爪導(dǎo)電溝槽供電，點(diǎn)亮LED進(jìn)行檢測。?

1.3? 分選機(jī)構(gòu)?

??? 分選機(jī)構(gòu)主要由三部分組成：(1)分選馬道，用于運(yùn)送LED到指定分選盒；(2)分選盒，存放已經(jīng)分選的LED，此系統(tǒng)待分選為16類，其中0#分選盒是系統(tǒng)自用，用于異常結(jié)果處理(如測試不成功、分選出錯(cuò)等）；(3)輸送管，用于輸送LED導(dǎo)入相應(yīng)分選馬道。接收到來自PC對LED檢測處理結(jié)果后，輸送管在步進(jìn)電機(jī)的控制下，轉(zhuǎn)到相應(yīng)的輸送馬道。?

2 硬件控制原理與設(shè)計(jì)?

2.1? 系統(tǒng)總體控制原理?

??? 整個(gè)LED多參數(shù)檢測系統(tǒng)采用上下位機(jī)模式，雙核DSP控制。LED檢測數(shù)據(jù)的采集、分析和處理以及操作命令的發(fā)出主要由PC機(jī)完成，工作臺和落料系統(tǒng)以及其他動(dòng)作控制分別由DSP單元完成，DSP與PC機(jī)之間采用串行通信模式。工作臺在旋轉(zhuǎn)過程中，帶料爪進(jìn)入進(jìn)料工位后取料；經(jīng)過檢測工位檢測，PC機(jī)將檢測結(jié)果進(jìn)行分析，將處理結(jié)果傳輸給落料系統(tǒng)，落料系統(tǒng)的輸送管等待就位；帶料爪進(jìn)入落料工位，帶料爪張開，LED掉入落料系統(tǒng)的輸送管完成LED的分選。?

??? 落料系統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)上裝有光電編碼器，只有當(dāng)編碼器反饋的位置信息與待對應(yīng)分選號相對應(yīng)時(shí)才確認(rèn)正確，否則強(qiáng)行轉(zhuǎn)到0#位置作異常結(jié)果處理并報(bào)警出錯(cuò)。同時(shí)每個(gè)分選馬道上設(shè)有光電監(jiān)測傳感器，對各類已分選好的LED進(jìn)行監(jiān)測計(jì)數(shù)，通過液晶顯示。?

??? 系統(tǒng)采用了兩片TI 公司的DSP TMS320LF2407作為主控芯片，以構(gòu)建一個(gè)高速、高穩(wěn)定的電機(jī)控制系統(tǒng)。LED多參數(shù)檢測系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng),要求控制器具有較高的處理能力和速度。TMS320LF2407芯片是一款16位定點(diǎn)數(shù)字信號處理器，具備高處理能力并支持對常見控制設(shè)備的訪問，主要應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)控制、工業(yè)控制等領(lǐng)域。TMS320LF2407總線結(jié)構(gòu)支持豐富的片內(nèi)外設(shè)訪問，兩種類型總線接口用于片內(nèi)外設(shè)。TMS320LF2407 控制器能直接與數(shù)據(jù)總線匹配, 可以得到全速CPU 處理能力，具有通常DSP的強(qiáng)大運(yùn)算能力, 而且集成了ADC、CAN、SCI、SPI 等外圍器件功能,對應(yīng)用于控制系統(tǒng)（運(yùn)動(dòng)控制和電機(jī)控制）提供了強(qiáng)大的支持，同時(shí)功率驅(qū)動(dòng)保護(hù)中斷為系統(tǒng)操作提供安全保障。在控制中充分利用了事件管理器的定時(shí)器功能來控制電磁鐵繼電器開關(guān)電路，定時(shí)器比較功能產(chǎn)生PWM以完成電機(jī)的速度控制，捕獲單元反饋電機(jī)的位置信息。?

2.2 控制電路?

??? 系統(tǒng)中兩片DSP芯片，其中一片DSP作為控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)檢測工作臺的核心控制單元，另一片主要控制落料系統(tǒng)和一些外圍電路。外圍控制電路包括：電源管理電路、專用復(fù)位電路、信號輸出輸入電路、存儲器擴(kuò)展電路、液晶顯示電路、串行通信電路、電磁鐵開關(guān)電路、報(bào)警電路、光電傳感器監(jiān)測電路等。?

??? 步進(jìn)電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)行時(shí)不夠平穩(wěn)，低速運(yùn)行容易產(chǎn)生噪聲，同時(shí)步進(jìn)電機(jī)在運(yùn)行過程中還需要升降速過程，否則會(huì)產(chǎn)生堵步、失步現(xiàn)象。檢測工作臺的平穩(wěn)運(yùn)行關(guān)系到LED測試的成功率。本課題對工作臺的控制通過硬件上步距細(xì)分和軟件上升減速變化來實(shí)現(xiàn)。圖2為工作臺的步進(jìn)電機(jī)核心驅(qū)動(dòng)電路。系統(tǒng)采用專用芯片TA8435來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，運(yùn)行方式為1/8細(xì)分模式（M1、M2高電平）、順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)（CW/CCW高電平）、工作電流為1A。R8和C1組成復(fù)位電路，D1～D4為快恢復(fù)二極管，可用來泄放繞組電流。輸入信號有時(shí)鐘輸入和使能控制，分別由DSP芯片的T1PWM/T1CPR、IOPB1引腳提供。輸入級與驅(qū)動(dòng)器之間通過光耦進(jìn)行隔離，TLP521光電耦合器可以起到隔離兩個(gè)系統(tǒng)地線的作用，使兩個(gè)系統(tǒng)的電源相互獨(dú)立，消除地電位不同產(chǎn)生的影響；另一方面，可以避免驅(qū)動(dòng)器的高電壓信號可能對DSP芯片的干擾。?

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3 軟件構(gòu)成?

??? 系統(tǒng)軟件采用上下位機(jī)模式，上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)以虛擬儀器（LabVIEW）為開發(fā)環(huán)境，基于Windows操作系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)鏈接庫技術(shù)進(jìn)行測控程序的編制。上位機(jī)系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，主要完成系統(tǒng)硬件的驅(qū)動(dòng)、初始化和控制、數(shù)據(jù)采集、測試數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示等功能。下位機(jī)程序包括工作臺控制的DSP程序和落料系統(tǒng)控制以及外圍邏輯電路動(dòng)作控制的DSP程序。下位機(jī)程序在CCS環(huán)境下用C語言編程，模塊化設(shè)計(jì)，各模塊主要采用中斷方式調(diào)用。落料系統(tǒng)的電機(jī)控制采用串口通信控制，串口配置為8位，無奇偶校驗(yàn)，連續(xù)發(fā)送三個(gè)控制字節(jié)，第一個(gè)字節(jié)表示電機(jī)的正反轉(zhuǎn)運(yùn)行，后面兩字節(jié)分別表示運(yùn)行步數(shù)的高低位字節(jié)。落料系統(tǒng)的基本工作程序框圖如圖3所示。?

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??? 采用TMS320LF2407作為LED多參數(shù)檢測系統(tǒng)的控制核心，結(jié)合DSP的高速性能和內(nèi)部特殊總線結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，使得系統(tǒng)的硬件得到簡化，體積減少，成本降低，控制更加方便。系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、精確性、穩(wěn)定性得以保證，同時(shí)用戶只需要裝配一些相應(yīng)的儀器就可以檢測LED更多的性能參數(shù)，便于硬件的升級。?

參考文獻(xiàn)?

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