三碟DVD/CD机架模组性能测试仪的研制

摘要:本文介绍了一种以单片机为核心,对3碟DVD和CD机的机架性能进行相关参数测试的仪器,详细介绍了该仪器的研制思路,测量原理和系统软硬件结构。

关键词单片机；C51；DVD；CD；测试

一. 前言

近两年来,全球DVD产业高速增长,市场迅速扩大,年销量已达5000万台,成为全球IT不景气中的亮点。而中国已成为全球DVD的制造中心。各厂家为满足高端客户需要,推出不同产品,单牒DVD已逐渐发展到3碟甚至5碟DVD。DVD的两大部件是光学读取及伺服组件(简称机芯)和解码板。其中机芯是最关键的组件,综合了光学,光电,电子,机械,伺服控制等技术,设计和制造都非常精确,全球只有Philips,Sony,Sanyo,Thomson等几家大公司可以生产。各DVD厂家根据需要选用不同的机芯,与他们的解码板配合,编写整机控制软件,完成相应功能。

由于3碟DVD能同时放入3张碟片进行连续播放,机芯的选片机构就比较复杂,为此,机芯厂家为客户提供完整的机架组件,包含机芯和全套托盘传动及控制机构。由于该机架组件各主要传动部件为槊胶件,易发生形变,在批量生产时传动性能不易进行控制,使系统软件的编写较难确定合适的参数，成品整机常出现碟盘转不到位等故障情况。为控制3碟DVD/CD机架组件的传动机构的质量,有必要对相关的参数进行测试,以控制部件和装配质量。为此,我们根据Thomson所产3碟DVD/CD机芯的产品特点,研制了3碟机转盘机构的性能测试仪,以解决3碟DVD/CD机生产中的质量控制问题。

二. 应用概述

该测试仪采用单片机AT89c52MCU为核心,配以功能控制按键,两行LCD字符显示,可以测量转盘工作时的各时间参数,选片功能,刹车性能等参数,从而监控生产质量,随时对质量进行跟踪改进。

3碟DVD机架组件的原理如图1,它包含选片转盘马达和开关门马达驱动电路,转盘位置探测器(光斩器),Disc探测器等。它受DVD主板(解码板)上的系统主控MCU控制。本测试仪利用该机架上提供的接口信号,对转盘不同状态运行时的分段速度进行测试,将测量值与产品Specification中的参数进行比较,确定产品是否合格。

产品应用于测试时的电路连接关系如图2, 其中位置传感信号来自于机架马达板上的3个光斩波器,分别监测转盘位置,进门状态和关门状态。马达控制信号可控制光碟盘匣的进出(开关门),选片等动作。

三．系统结构及原理

该测试仪系统结构如图3:

主控芯片为单片机AT89c52,内置8K程序空间,256ByteRAM空间,该芯片主要完成测量,显示,马达控制,键盘扫描功能。

功能键有单步/连续旋转选择键(选择转盘连续旋转还是一个盘一个盘的对位旋转),开关门控制键,机芯上落控制键(控制机芯向上到位和落下)。机芯选择跳线用于选择测试的机架是CD还是DVD,由于这两种不同机架的结构不同,所以测试时软件算法不同。LCD显示采用2x16字符型LCD模块,可用两行中文显示测量结果数据，结果分两屏显示。对马达的控制分两路,一路是控制开关门马达,控制托盘匣的开门和关门用motordriverICLB1641驱动。另一路控制选片转盘的马达,控制每次碟盘转到位,用分立元件三极管驱动。位置探测利用马达板上的光斩波器RPI-574进行。3个斩波器放在不同位置,可分别探测开门到位,关门到位,转盘旋转速度等情况。串口驱动电路引出标准的RS232口,可与PC相连,使测试仪能接受PC上位机软件的控制。

四．测量和控制原理

图4

在ThomsonTC3C/TC3D产品规格说明书中,规定转盘旋转时的参数如图4(以TC3C为例):其中,DISCPOS信号的波形形状是由选片托盘下方的盘片位置标示槽决定的,波形的形状也是槽的形状。当转盘旋转时,槽的不同位置经过光斩波器,该探测器则会输出相应的连续波形。当传动机构阻尼情况变化时,该波形上的不同时间段的长度不同。若这些变量的值超出Spec中规定的范围,则会引发软件识别碟片位置和控制的困难,带来逻辑混乱,引发产品质量问题。本测试仪正是通过单片机的内部定时器来测量这些变量值,与Spec中的值比较,从而判断产品质量的好坏。

将DISCPOS信号通过I/O口输入AT89C52,通过电平判断的方法,计算不同位置段的长度,即可测出Spec中参数。我们选择T2T2a,T7,Tskip为测量参数,以反映传动机构在不同齿轮位置时的运行情况和阻尼状态。其中T7在马达驱动不带刹车脉冲和带刹车脉冲两种状态下分别进行测试,以分别模拟自由旋转和选片时的传动阻尼状况,与实际使用状态对应。

转盘马达的控制是通过Discskip信号完成的,当Discskip=1时,驱动直流马达旋转,若在Discskip信号上产生PWM波,则可以控制马达的速度和实施刹车动作。刹车从D点开始,根据产品Spec,刹车强度根据旋转速度而变化,旋转速度越高则刹车强度越大,以使转盘在E点能完全停住到位。旋转速度根据先测得的T2的长度为依据,这样根据不同的阻尼状况,可自动即时调整刹车强度,使转盘在E点都能完全停住到位,以提高产品的兼容性。

开关门马达通过Drawer_in/Drawer_out信号控制。Discpos1和Discpos2信号分别用于监测开门到位和关门到位状况。Drawer_in有效时,马达向关门方向驱动,监测到关门到位后,停止驱动。反之亦然。

五．软件流程

软件是该系统的核心,采用C51编制,在KeilC系统下编译。用Manley的仿真器SE-52调试完成。

主要由几大模块完成:初始化,测量及计算,转盘马达驱动及PWM波产生,开关门控制及机芯上落控制,LCD显示模块。

这些功能分别由特定的功能函数完成。针对CD机架(TC3C)和DVD机架(TC3D),相应的函数是不同的。测量时会根据跳线设置进行自动选择。

六．小结

本测试仪结构紧凑,操作简便,显示明晰,成本低廉,已在生产中可靠应用,为产品质量提供了保障。本测试仪的研制目的虽以Thomson的TC3C/TC3D模组为测试对象,但其测试原理和方法同样适用于其它公司的类似产品中(多碟DVD/CD机架模组),届时只需根据特定产品的Spec对软件中参数进行少量改动,即可完成同样的功能。