專利名稱：一種用于光刻機的嵌入式控制設(shè)備及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及接近接觸式光刻系統(tǒng)中的控制裝置，特別是涉及一種用于光刻機的嵌入式控制設(shè)備及控制方法。
背景技術(shù)：
(I)傳統(tǒng)光刻機的控制系統(tǒng)是基于機械式控制面板的，整個操作幾乎沒有人機互動，沒有形象具體的提示；由于機械按鈕易老化，長期使用會導(dǎo)致負(fù)觸發(fā)。初次使用的戶都需要閱讀冗長的說明書，得不到形象直觀的指導(dǎo)；當(dāng)軟件出錯或者用戶遇到使用困難時，開發(fā)人員往往需要前往使用地進行調(diào)試和指導(dǎo)；而且在很大程度上限制了攝像頭的使用；(2)使用PC機對光刻機進行控制，用戶只能使用鼠標(biāo)和鍵盤來進行控制，無法使用更加方便有效的方法來進行操作；對于普通的光刻機，PC機的功能往往得不到最充分的使用，從而造成資源的極大浪費；而且作為PC機而言，相比嵌入式設(shè)備，其價格要高出許多；PC機功耗大，在實際的使用過程中需要風(fēng)扇降溫，引入了振動的問題；加上PC機體積較大，大量占用了有限的空間資源。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于嵌入式設(shè)備的控制裝置。通過軟硬件的協(xié)調(diào)合作，實現(xiàn)了良好的人機互動界面，遠(yuǎn)程開發(fā)和指導(dǎo)，人性化操作。這種設(shè)備穩(wěn)定性好，體積小巧，功耗低，可擴展性強，而且開發(fā)成本低廉，運行速度快，具有很強的實時性，使用起來更加人性化和方便。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種用于光刻機的嵌入式控制設(shè)備，該設(shè)備由嵌入式母板和單片機子板構(gòu)成；所述的嵌入式母板包括:觸摸屏模塊，USB設(shè)備模塊，網(wǎng)絡(luò)連接模塊，SD卡讀取存儲模塊，攝像頭模塊，嵌入式母板復(fù)位模塊，立體聲播放模塊以及調(diào)試模塊；所述的嵌入式母板通過232接口與單片機子板連接；所述的嵌入式母板與單片機子板之間通過串口進行通信；該設(shè)備在所述的嵌入式母板上提取出觸摸屏上相應(yīng)的操作，將命令串和數(shù)據(jù)串通過串口發(fā)送給單片機子板，由單片機子板完成對步進電機和電磁閥的控制；該設(shè)備所述的單片機子板提取出光刻機反饋的信號，將命令串和數(shù)據(jù)串通過串口發(fā)送給嵌入式母板，由液晶屏和揚聲器將信息傳達(dá)給操作者；所述的單片機子板包括步進電機控制模塊，電磁閥控制模塊，光電開光接收模塊，單片機復(fù)位模塊和串口模塊。其中，嵌入式母板包括:a)采用三星的S3C2440芯片作為微處理器，b)配置8寸的四線電阻觸摸屏；c)雙串口，其中一個用于調(diào)試，一個用于與單片機通訊；d)五個USB接口，分別用于調(diào)試，音響供電，U盤接插和擴展板卡接口 ；e)采用核心板與功能分離分開設(shè)計，由排針與排針母座進行連接；
f)采用專業(yè)復(fù)位芯片MAX811對母板進行復(fù)位；g)使用DM9000A網(wǎng)絡(luò)芯片和HR911105網(wǎng)絡(luò)接口實現(xiàn)與因特網(wǎng)的連接；h)采用撥碼開關(guān)設(shè)置啟動模式。其中，單片機子板包括:a)采用AT89C52作為單片機處理器，b)通過電磁閥控制模塊操作電磁閥來實現(xiàn)快門，硅片臺，掩膜臺的控制；c)使用3線串口完成與嵌入式母板的通信；d)使用步進電機模塊對步進電機進行操作以實現(xiàn)對位置的精確走位；e)使用光電開關(guān)模塊讀取光電開關(guān)反饋的信號以確定精密工件臺的具體位置。其中，操作系統(tǒng)為WinCE5.0。其中，該設(shè)備還包括用戶界面，該用戶界面包括:a)用來控制整個系統(tǒng)工作的按鈕(24)，實現(xiàn)上升，復(fù)位，微調(diào)，曝光的功能；b)用來顯示相應(yīng)圖標(biāo)的信息反饋框(21)；c)用來輸入曝光時間的數(shù)字按鈕(25)，以及更改數(shù)字的后退和清空按鈕；d)曝光時間顯示框(22)，以及用于鎖定或解鎖時間輸入值的按鈕和定時曝光的按鈕；e)步數(shù)查詢按鈕和顯示框(23)。另外，本發(fā)明還提供一種用于光刻機的嵌入式控制設(shè)備的控制方法，該方法包括:步驟a)、擁有識別按鈕信息和通過串口發(fā)送命令信息的步驟；步驟b)、每個操作步驟點擊后都有相應(yīng)的圖像和圖標(biāo)表示該控制命令已經(jīng)觸發(fā)；步驟c)、在每個步驟完成后，都有形象的圖標(biāo)提示用戶下一步的動作；步驟d)、在得到反饋信息后，都有形象的圖標(biāo)顯示光刻機現(xiàn)狀正在執(zhí)行的任務(wù)；步驟e)、在接收到每個步驟完成后或得到反饋信息后，都有相應(yīng)的語音提示步驟，用于指導(dǎo)用戶的操作；步驟f)、具有自己自帶的曝光時間輸入步驟，該步驟可以實現(xiàn)藝術(shù)字輸入；步驟g)、具有微調(diào)步數(shù)查詢步驟，并會在工件臺到達(dá)極限時提示用戶；步驟h)、將攝像頭拍攝到的畫面實時地顯示在攝像頭顯示區(qū)(21)，使用戶可以方便地完成對準(zhǔn)和檢測。本發(fā)明具有的有益效果是:I)、本發(fā)明整個操作具有良好的人機互動，形象具體的提示標(biāo)識，高速穩(wěn)定的系統(tǒng)，直觀形象的使用說明；遠(yuǎn)程調(diào)試和軟件升級；將攝像頭拍攝的圖像清晰地顯示在液晶屏。2)、本發(fā)明所有操作均采用觸摸的方式來進行，設(shè)備價格低廉，體積小巧，運行過程中低噪音無振蕩，而且功耗小，無需專門的散熱設(shè)備。同時，集成串口，USB接口，網(wǎng)口和SD卡座，具有極好的擴展性。


圖1是嵌入式母板和單片機子板連接的示意圖2為嵌入式母板體統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖3為單片機子板體統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明的用戶界面示意圖。圖中元件說明:1S3C2440, 2SDRAM, 3NandFlash, 4NorFlash, 5 母版 232 接口，6USB 模塊，7 網(wǎng)口模塊，8攝像頭模塊，9SD卡模塊，10觸摸屏模塊，11立體聲模塊，12實時時鐘模塊，13調(diào)試模塊，14紅外模塊，15嵌入式母板，16單片機子板，17子板232接口，18步進電機控制模塊，19AT89C52，20光電開關(guān)模塊，21圖標(biāo)指示區(qū)(攝像頭顯示區(qū))，22定時曝光控制區(qū)，23微調(diào)步數(shù)查詢區(qū)，24主控區(qū)，25時間設(shè)定區(qū)域，26電磁閥控制模塊
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加明確，下面結(jié)合附圖以及具體實施例對本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)，嵌入式母板，單片機子板，軟件系統(tǒng)和用戶界面作進一步介紹。1.整體結(jié)構(gòu)與原理:a)該光刻機的嵌入式控制設(shè)備由嵌入式母板和單片機子板構(gòu)成，其中嵌入式母板通過232接口與單片機子板連接，通過串口進行通信，嵌入式母板將觸摸屏上的操作信息提取出來，以命令串和數(shù)據(jù)串的形式發(fā)送給單片機子板，單片機子板對這些信心加以識別，最終轉(zhuǎn)化成對步進電機和電磁閥的動作控制；b)光刻機系統(tǒng)會將光刻機的實時信息通過光電開關(guān)傳給單片機子板，當(dāng)單片機子板接收到這些反饋信號后會將其整理出相應(yīng)的字符串和命令串，通過串口發(fā)送給嵌入式母板，由液晶屏和揚聲器將這些信息以圖像和聲音傳遞給操作者。所述的單片機子板包括步進電機控制模塊，電磁閥控制模塊，光電開光接收模塊，單片機復(fù)位模塊和串口模塊；2.嵌入式母板包括:a)主控芯片采用三星的S3C2440芯片作為微處理器，內(nèi)置WinCE5.0操作系統(tǒng)；b)配置8寸的四線電阻觸摸屏，顯示的分辨力為800*600，采用40針FFC軟排線進行連接；c)兩個雙串口，其中一個用于調(diào)試，一個用于與單片機通訊，控制芯片為MAX202E ；d)五個USB接口，分別用于調(diào)試，音響供電，U盤接插和擴展板卡接口，控制芯片為AU925A21 ；e)采用核心板與功能分離分開設(shè)計，由排針與排針母座進行連接，便于核心板的更換與升級，核心板上集成了主控芯片，SDRAM,NandFlash和NorFlash,用戶通過跳線帽可以選擇系統(tǒng)的啟動Flash ；f)采用專用復(fù)位芯片MAX811對母板進行復(fù)位；g)使用DM9000A網(wǎng)絡(luò)芯片和HR911105網(wǎng)絡(luò)接口實現(xiàn)與因特網(wǎng)的連接；h)采用四位撥碼開關(guān)設(shè)置啟動模式。i)使用UDA1341TS音頻解碼芯片實現(xiàn)對音響的左右聲道控制；。j)配有SD卡槽，最大支持4G的SD卡；
k)使用20針的DC3插座連接攝像頭，其中攝像頭為ov9650，像素為300萬。3.單片機子板包括:a)采用AT89C52作為單片機處理器，內(nèi)置完整的對電磁閥和步進電機的驅(qū)動程序，b)電磁閥控制模塊包括光電耦合器耦合信號，并使用三極管進行放大，最終驅(qū)動電磁閥；c)使用3線串口完成與嵌入式母板的通信，采用MAX232芯片進行控制；d)步進電機模塊實現(xiàn)使能，脈沖輸出和方向選擇對步進電機進行驅(qū)動，使其實現(xiàn)精密走位；e)光電開關(guān)模塊為檢測工件臺的位置，當(dāng)工件臺運動到一定的位置后，光線被隔斷，整個光電開關(guān)向處理器發(fā)送信息。4.軟件系統(tǒng)包括:a)軟件擁有識別按鈕信息和通過串口發(fā)送命令信息的功能；b)軟件的每個操作步驟點擊后都有相應(yīng)的圖像和圖標(biāo)表示該控制命令已經(jīng)觸發(fā)，通過繪圖的方式將圖相繪制到對應(yīng)的區(qū)域；c)軟件在每個步驟完成后，都有形象的圖標(biāo)提示用戶下一步的動作；d)軟件在得到反饋信息后，都有形象的圖標(biāo)顯示光刻機現(xiàn)狀正在執(zhí)行的任務(wù)；e)軟件在接收到每個步驟完成后或得到反饋信息后，都有相應(yīng)的語音提示功能，用于指導(dǎo)用戶的操作；f)軟件具有自己自帶的曝光時間輸入功能，可以實現(xiàn)藝術(shù)字顯示，這樣方便用戶更好地進行操作；g)軟件具有微調(diào)步數(shù)查詢功能，并會在工件臺到達(dá)微調(diào)極限時提示用戶操作不能繼續(xù)進行；h)軟件可以將攝像頭拍攝到的畫面實時地顯示在液晶屏上，使用戶可以方便地完成對準(zhǔn)和檢測。所述用于光刻機的嵌入式控制設(shè)備的用戶界面包括:a)用來控制整個系統(tǒng)工作的按鈕，可以實現(xiàn)上升和復(fù)位操作，每次點擊上調(diào)和下調(diào)按鈕后將微調(diào)一步，點擊快門開關(guān)按鈕可以實現(xiàn)快門的打開和關(guān)閉，點擊初始化按鈕后會加載圖像和配置串口；b)用來顯示相應(yīng)圖標(biāo)的信息反饋框，每次操作一旦進行，該區(qū)域會顯示相應(yīng)的圖標(biāo)；當(dāng)開啟攝像頭功能后，該區(qū)域?qū)@示出攝像頭的拍攝畫面；c)用來輸入曝光時間的數(shù)字按鈕，以及更改數(shù)字的后退和清空按鈕；d)曝光時間顯示框，可以將需要曝光的時間顯示在該顯示框中，方便用戶對時間進行把握；e)步數(shù)查詢按鈕和顯示框，電機步數(shù)查詢的按鈕后，微調(diào)的步數(shù)將顯示在該顯示框中。5.所述用于光刻機的嵌入式控制設(shè)備的控制算法包括:步驟a)、將觸摸屏上的觸摸信號解碼為相應(yīng)的控制信號，通過觸摸屏與母板的接口發(fā)送控制信號給母板；
步驟b)、根據(jù)識別算法識別出控制信號的種類，圖標(biāo)指示區(qū)顯示出圖像，以此表明該控制信號已被觸發(fā)；同時查找動作列表，將對應(yīng)的控制信號轉(zhuǎn)換為所需執(zhí)行的動作，將具體的動作依次解碼為控制字符串，至此解碼工作完成；步驟c)、將控制字符串轉(zhuǎn)化為UNICODE碼，依次通過串口發(fā)送給單片機子板。子板將收到的UNICODE碼解碼成執(zhí)行字符串，查找內(nèi)置的驅(qū)動代碼，通過電信號控制電機走位和電磁閥開關(guān)。步驟d)、動作完成后，該設(shè)備通過光電開關(guān)檢測出光刻機的所在位置和當(dāng)前的狀態(tài)，將這些信息整理為UNICODE碼，由串口發(fā)送回嵌入式母板；步驟e)、母板解碼UNICODE碼得到對應(yīng)的狀態(tài)信息，查找狀態(tài)信息表，將光刻機的現(xiàn)狀通過形象的圖示顯示到圖標(biāo)指示區(qū)，一段時間后，設(shè)備自動進入提示狀態(tài)，將下一步應(yīng)該進行的操作通過圖像顯示在圖標(biāo)指示區(qū)，同時查找語音庫，找到相應(yīng)的語音提示段落，通過播放器將音頻信息通過音響播放，用于指導(dǎo)用戶下一步操作；步驟f)、程序自帶步數(shù)統(tǒng)計算法，用戶的每次微調(diào)操作程序都會自動統(tǒng)計，當(dāng)用戶按下步數(shù)查詢按鈕時，程序會通過藝術(shù)字算法程序?qū)⒉綌?shù)繪制到微調(diào)步數(shù)查詢區(qū)；步驟g)、程序自帶曝光時間輸入算法，用戶每次輸入值后，該算法會自動累加，并通過藝術(shù)字算法程序繪制到時間設(shè)定區(qū)域中的對話框中；點擊清除按鈕，曝光時間會自動歸零；點擊后退按鈕，該算法會自動舍棄最低位，并減小10倍，以此實現(xiàn)對輸入值的修改；步驟h)、啟動拍照按鈕后，會啟動相機驅(qū)動程序，并將攝像頭拍攝到的畫面實時地顯示到攝像頭顯示區(qū)，使用戶可以方便地完成對準(zhǔn)和檢測。本發(fā)明未詳細(xì)闡述的內(nèi)容采用本領(lǐng)域的公知技術(shù)。盡管上面對本發(fā)明說明性的具體實施方式
進行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實施方式
的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護之列。
權(quán)利要求
1.一種用于光刻機的嵌入式控制設(shè)備，其特征在于:該設(shè)備由嵌入式母板(15)和單片機子板(16)構(gòu)成；所述的嵌入式母板(15)包括:觸摸屏模塊(10)，USB設(shè)備模塊(6)，網(wǎng)絡(luò)連接模塊(7)，SD卡讀取存儲模塊(9)，攝像頭模塊(8)，嵌入式母板復(fù)位模塊，立體聲播放模塊(11)以及調(diào)試模塊(13);所述的嵌入式母板(15)通過232接口(5)與單片機子板(16)連接；所述的嵌入式母板(15)與單片機子板(16)之間通過串口進行通信；該設(shè)備在所述的嵌入式母板(15)上提取出觸摸屏上相應(yīng)的操作，將命令串和數(shù)據(jù)串通過串口發(fā)送給單片機子板(16)，由單片機子板(16)完成對步進電機和電磁閥的控制；該設(shè)備所述的單片機子板(16)提取出光刻機反饋的信號，將命令串和數(shù)據(jù)串通過串口發(fā)送給嵌入式母板(15)，由液晶屏和揚聲器將信息傳達(dá)給操作者；所述的單片機子板(16)包括步進電機控制模塊(18)，電磁閥控制模塊(26 )，光電開光接收模塊(20 )，單片機復(fù)位模塊和串口模塊(17 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于光刻機的嵌入式控制設(shè)備，其特征在于嵌入式母板(15)包括: a)采用三星的S3C2440(I)芯片作為微處理器， b)配置8寸的四線電阻觸摸屏； c)雙串口(5),其中一個用于調(diào)試,一個用于與單片機通訊； d)五個USB接口，分別用于調(diào)試，音響供電，U盤接插和擴展板卡接口； e)采用核心板與功能分離分開設(shè)計，由排針與排針母座進行連接； f )采用專業(yè)復(fù)位芯片MAX811對母板進行復(fù)位； g)使用DM9000A網(wǎng)絡(luò)芯片和HR911105網(wǎng)絡(luò)接口實現(xiàn)與因特網(wǎng)的連接； h)采用撥碼開關(guān)設(shè) 置啟動模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于光刻機的嵌入式控制設(shè)備，其特征在于單片機子板(16)包括: a)采用AT89C52(19)作為單片機處理器， b)通過電磁閥控制模塊(26)操作電磁閥來實現(xiàn)快門，硅片臺，掩膜臺的控制； c)使用3線串口(17)完成與嵌入式母板(15)的通信； d)使用步進電機模塊(18)對步進電機進行操作以實現(xiàn)對位置的精確走位； e)使用光電開關(guān)模塊(20)讀取光電開關(guān)反饋的信號以確定精密工件臺的具體位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于光刻機的嵌入式控制設(shè)備，其特征在于操作系統(tǒng)為WinCE5.0。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于光刻機的嵌入式控制設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括用戶界面，該用戶界面包括: a)用來控制整個系統(tǒng)工作的按鈕(24)，實現(xiàn)上升，復(fù)位，微調(diào)，曝光的功能； b)用來顯示相應(yīng)圖標(biāo)的信息反饋框(21)； c)用來輸入曝光時間的數(shù)字按鈕(25)，以及更改數(shù)字的后退和清空按鈕； d)曝光時間顯示框(22)，以及用于鎖定或解鎖時間輸入值的按鈕和定時曝光的按鈕； e)步數(shù)查詢按鈕和顯示框(23)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述用于光刻機的嵌入式控制設(shè)備的控制方法，其特征在于，該方法包括: 步驟a)、擁有識別按鈕信息和通過串口發(fā)送命令信息的步驟；步驟b)、每個操作步驟點擊后都有相應(yīng)的圖像和圖標(biāo)表示該控制命令已經(jīng)觸發(fā)； 步驟C)、在每個步驟完成后，都有形象的圖標(biāo)提示用戶下一步的動作； 步驟d)、在得到反饋信息后，都有形象的圖標(biāo)顯示光刻機現(xiàn)狀正在執(zhí)行的任務(wù)； 步驟e)、在接收到每個步驟完成后或得到反饋信息后，都有相應(yīng)的語音提示步驟，用于指導(dǎo)用戶的操作； 步驟f)、具有自己自帶的曝光時間輸入步驟，該步驟可以實現(xiàn)藝術(shù)字輸入； 步驟g)、具有微調(diào)步數(shù)查詢步驟，并會在工件臺到達(dá)極限時提示用戶； 步驟h)、將攝像頭拍攝到的畫面實時地顯示在攝像頭顯示區(qū)(21)，使用戶可以方便地完成對準(zhǔn)和檢 測。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于光刻機的嵌入式控制設(shè)備及控制方法，該設(shè)備由嵌入式母板和單片機子板構(gòu)成，兩板之間通過串口進行通信，母版包括核心板和功能板，其中核心板包括存儲器，微處理器，功能板包括觸摸屏模塊，USB設(shè)備模塊，網(wǎng)絡(luò)連接模塊，SD卡讀取存儲模塊，串口模塊，攝像頭模塊，復(fù)位模塊，立體聲播放模塊以及調(diào)試模塊；子板包括串口模塊，步進電機控制模塊，電磁閥控制模塊和光電開光接收模塊。本發(fā)明能實現(xiàn)所有光刻操作觸摸控制，全程語音提示操作，使得整個光刻過程更加人性化。液晶屏和立體聲播放模塊的結(jié)合可以實現(xiàn)多媒體影音播放功能，可用于產(chǎn)品的推廣和操作指南學(xué)習(xí)。本發(fā)明使用高分辨率的攝像頭，可以完成曝光過程中的對準(zhǔn)和檢測。
文檔編號G05B19/042GK103092114SQ201310023268
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月22日
發(fā)明者王楠, 蔣薇, 嚴(yán)偉, 胡松 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所