[发明专利]制备钙钛矿半导体光电器件的在线实时监测系统

权利要求书

1.一种制备钙钛矿半导体光电器件的在线实时监测系统，其特征在于：分为机械部分和电子控制部分；

机械传动部分：在手套箱（L-19）内通过横隔板分为上下两个区域，在横隔板上有表面放置旋涂机上样品（L-9）的旋涂机（L-10）和表面放置热台上样品（L-18）的热台模块（L-17），在手套箱（L-19）下部区域依次放置有光源模块（L-11）、光谱仪模块（L-12）、显微镜模块（L-13）、热像仪模块（L-14）、中控机系统模块（L-15）、人机交互模块（L-16），在手套箱（L-19）上面安装有步进电机导轨（L-2），步进电机（L-3）滑动的方式与步进电机导轨（L-2）配合安装，步进电机（L-3）下端安装有探头固定平台（L-4），在探头固定平台（L-4）上依次安装有光源探头模块（L-5）、光谱仪探头模块（L-6）、显微镜探头模块（L-7）、热像仪探头模块（L-8），步进电机控制模块（L-1）安装在步进电机导轨（L-2）侧面的手套箱（L-19）上；

电子控制部分：包括光谱仪模块、光学显微镜及摄像头模块、热像仪模块、电控模块数据程序存储电路、短路保护电路、步进电机限位电路、24V转15V电路、15V转5V电路、5V隔离电源实现电路、5V转3.3V电路、过压保护电路、中控系统与X轴步进电机通讯电路、中控系统与Y轴步进电机通讯电路、中控系统与人机交互模块、过温保护电路、步进电机模块控制步进电机电路、中电控模块与步进电机模块通讯电路、主控芯片电路；

光谱仪模块：光纤接口连接光谱仪探头模块，光纤接口与光谱仪连接，通讯接口连接光谱仪与中控系统模块；

光学显微镜及摄像头模块：透镜模块连接光学显微镜镜头组模块，通讯接口连接光学显微镜的摄像头及中控系统模块；

热像仪模块：透镜模块连接热像仪探头模块和热像仪，通讯接口连接热像仪和中控系统模块；

电控模块数据程序存储电路：电阻R37的2脚、R36的2脚和芯片U12的10脚连接，电阻R36的1脚、芯片U12的4脚、电阻R41的1脚接+3.3V，电阻R41的2脚接芯片U12的1脚，芯片U12的6脚、3脚、12脚、13脚、14脚、15脚接GND；电阻R37的1脚接主控芯片U20的55脚，芯片U12的7脚、5脚、2脚、1脚分别接主控芯片U20的56脚、57脚、58脚和59脚；

短路保护电路：电阻R7的2脚、R8的1脚、R10的1脚和电容C4的1脚连接，电容C4的2脚和电阻R7的1脚接GND，电阻R9的2脚、R12的1脚、电阻R11的1脚和电容C5的1脚连接，电容C5的2脚和电阻R12的2脚接GND，电阻R10的2脚、R3的1脚、C1的1脚接运放U2A的反向输入端2脚，电阻R11的3脚、R13的1脚接运放U2A的正向输入端3脚，电阻R13的2脚接GND，电容C1的2脚、电阻R3的2脚接运放U2A的输出脚1脚，稳压二极管D1的1脚接运放U2A的1脚，接主控芯片U20的42脚，D2的2脚接GND；

步进电机限位电路：电阻R22的1脚接+5V，电阻R22的2脚、电容C19的1脚接限位传感器接口P3的1脚，电容C19的2脚、限位传感器接口P3的2脚接GND；

24V转15V电路：+24V接二极管D2的1脚，D2的2脚、稳压管D3的1脚、滤波电容C20的1脚接三端稳压器U6的1脚，稳压管D3的2脚、滤波电容C20的2脚、三端稳压器U6的2脚、滤波电容C18的2脚接GND，滤波电容C18的1脚接U6的3脚输出+15V，接15V转5V电路U8的3脚；

15V转5V电路：滤波电容C22的1脚、滤波电容C23的1脚接三端稳压器U8的3脚，滤波电容C24的1脚、滤波电容C25的1脚接三端稳压器U8的2脚输出+5V，滤波电容C22的2脚、C23的2脚、C24的2脚、C25的2脚、U7的1脚接GND；

5V隔离电源实现电路：+5V接15V转5V电路U8的2脚，直流滤波电容C13的1脚接电源隔离模块U4的14脚，直流滤波电容13的2脚、电源隔离模块U4的1脚接GND，电源隔离模块U4的9脚接直流滤波电容C14的1脚输出隔离+5V，电源隔离模块U4的11脚接直流滤波电容C14的2脚输出隔离GND；

5V转3.3V电路：+5V接15V转5V电路U8的2脚，直流滤波电容C26的1脚、C27的1脚接三端稳压器U10的3脚，直流滤波电容C28的1脚、C29的1脚接三端稳压器U10的2脚输出+3.3V，直流滤波电容C26的2脚、C27的2脚、C28的2脚、C29的2脚、三端稳压器U10的1脚接GND；

过压保护电路：电阻R18的1脚接Vout_H，电阻R18的2脚、R19的1脚接运放U2B的反向输入端6脚，电阻R19的2脚接GND，电阻R20的1脚接+12V，3脚接GND，2脚接电阻R21的1脚，电阻R21的2脚接运放U2B的正向输入端5脚，U2B的输出端接主控芯片U20的41脚；

中控系统与X轴步进电机通讯电路：缓冲芯片U11的2脚、3脚、4脚、5脚、6脚、7脚、8脚分别接主控芯片U20的95脚、51脚、96脚、52脚、47脚、48脚，缓冲芯片的2脚接电阻R32的1脚，4脚接电阻R33的1脚，6脚接电阻R34的1脚，8脚接电阻R35的1脚，电阻R32的2脚、R33的2脚、R34的2脚、R35的2脚接GND，U11的1脚、10脚、19脚接GND，U11的20脚接+5V，18脚、16脚、14脚接接插件P4的4脚、5脚、6脚，P4的1脚接+15V，2脚接GND，3脚接+5V，U11的12脚接P5的1脚，P5的2脚接GND；

中控系统与Y轴步进电机通讯电路：缓冲芯片U13的2脚、3脚、4脚、5脚、6脚、7脚、8脚分别接主控芯片U20的81脚、85脚、82脚、86脚、83脚、84脚，缓冲芯片的2脚接电阻R40的1脚，4脚接电阻R42的1脚，6脚接电阻R43的1脚，8脚接电阻R44的1脚，电阻R40的2脚、R42的2脚、R43的2脚、R44的2脚接GND，U13的1脚、10脚、19脚接GND，U13的20脚接+5V，18脚、16脚、14脚接接插件P6的4脚、5脚、6脚，P6的1脚接+15V，2脚接GND，3脚接+5V，U13的12脚接P7的1脚，P7的2脚接GND；

中控系统与人机交互模块通讯电路：中控系统模块与触摸屏通过USART串口进行通讯，U5的9脚、10脚分别接主控芯片U20的93脚、92脚，U5的7脚、8脚分别接DWEN接口J3的2脚、3脚，J3的3脚接GND，J3连接到DWEN屏幕；C15的1脚接+5V，2脚接芯片U5的2脚；C21的1脚接芯片U5的6脚，C21的2脚接GND；U5的15脚接GND，电容C17的1脚接U5的1脚，2脚接U5的3脚；电容C16的1脚接U5的4脚，2脚接U5的5脚；

过温保护电路：热敏电阻R28的1脚接+12V，热敏电阻R28的2脚、电阻R29的1脚接运放U7B的反向输入端6脚，电阻R29的2脚、电阻R30的1脚接GND，电阻R41的3脚接+12V，电阻R41的2脚接R43的1脚，电阻R43的2脚接运放U7B的正向输入端5脚，运放的输出脚1脚接主控芯片U20的39脚；

步进电机模块控制步进电机电路：电容C12的1脚接+3.3V，电容C12的2脚接GND，电阻R16的1脚接芯片U3的6脚、接口J2的2脚，电阻R16的2脚接芯片U3的7脚、接口J2的1脚，接口J2的3脚接GND，芯片U3的2脚接GND，3脚接+3.3V，芯片U3的1脚、4脚分别接主控芯片芯片U20的90脚、91脚；

电控模块与步进电机模块通讯电路：通讯芯片U1的3脚、4脚、5脚、6脚接主控芯片U20的69脚、35脚、67脚、68脚，U1的3脚接电阻R1的1脚，4脚接电阻R2的1脚，5脚接电阻R4的1脚，U1的6脚接电阻R6的1脚，电阻R1的2脚、R2的2脚、R4的2脚、R6的2脚接+5V，U1的2脚、8脚接GND，U1的1脚接C2的1脚接+5V，C2的2脚接GND；U1的16脚接5V隔离电源实现电路U4的9脚和C3的1脚，C3的2脚接U1的15脚接GND_2，U1的15脚、9脚接5V隔离电源实现电路U4的11脚，U1的11脚、14脚接电阻R5的1脚、接插件P1的4脚，U1的12脚、13脚接电阻R5的2脚、接插件P1的2脚，电阻R5起阻抗匹配的作用，接插件P1的1脚接+5V_2，P1的3脚接GND_2；

主控芯片电路：即电控模块中主控芯片电路，主控芯片采用STM32F103VBT6，67脚、68脚、69脚、35脚分别接中电控模块与步进电机模块通讯电路U1的5脚、6脚、3脚、2脚，72脚、76脚接程序下载口SWDIO和SWDCLK，90脚、91脚接步进电机模块控制步进电机电路CAN芯片U3的1脚、4脚，92脚、93脚接中控系统与人机交互模块通讯U5的10脚、9脚，95脚、96脚、47脚、48脚、51脚、52脚分别接中控系统与X轴步进电机通讯电路U11的2脚、4脚、6脚、8脚、3脚、5脚，81脚、82脚、83脚、84脚、85脚、86脚分别接中控系统与Y轴步进电机通讯电路U13的2脚、4脚、6脚、8脚、3脚、5脚，12脚、13脚接晶振XTAL1和XTAL2，94脚接下拉电阻R74，14脚接上拉电阻R75，20脚接地，21脚接+3.3V，55脚、56脚、57脚、58脚、59脚分别接电控模块数据程序存储电路U12的10脚、7脚、5脚、2脚、1脚，39脚接过温保护电路U7B的1脚，41脚接过压保护电路U2B的7脚，42脚接短路保护电路U2A的1脚。