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毕业论文（翻译）
题 目 化学机械抛光中温度信号无线接收器和显示系统的设计
原 题 Design of the temperature signal wireless receiver and display system on polishing interface in chemical mechanical
院 系 信息与控制学院
化学机械抛光中温度信号无线接收器和显示系统的设计
Gao Hong and Su Jianxiu
摘要：本文介绍了一种基于微控制器的化学机械抛光的温度信号无线接收器和显示系统设计。该系统采用了低功耗、高性能AT89S52单片机和无线收发模块nRF24L01接收数据，然后，通过五个数字显示器来显示温度，实现在被处理区域的抛光界面上的温度可以在线观察的功能。本文所提出的系统可以为研究抛光界面温度对化学机械抛光过程的影响提供参考。
关键词:化学机械抛光，单片机AT89S52，nRF24L01，温度显示
1 介绍
SiC单晶基板硬度高，导热性好，化学稳定性好，具有独特的宽带隙、高临界穿刺电强度、高电子流动性等特性，已经成为高温、高频、高功率、抗辐射、短波长发光、光电集成器件制造生产的理想基材材料。如今，它也成为半导体照明、微电子、光电子学和新材料领域的研究热点。同时，SiC单晶基板在集成电路、航空航天、汽车和电子等领域也有着广泛的应用前景。
SiC的表面质量和精度会直接影响设备的性能。而器件的性能和成本是制约半导体照明行业发展的一个重要因素。由于其硬度大、硬度高(Mohs 9.2)、化学稳定性好，在室温下几乎不与其他物质发生反应，因此生产抛光晶片变得更加困难。
化学机械抛光(CMP)是半导体制造领域的核心技术之一，已成为超大规模集成电路(ULSI)中应用最广泛的平面化技术。目前，CMP是实现SiC基板超光滑无损伤的最有效、最实用的技术，已被用于SiC基板的最终超精密加工，CMP示意图见图1。
本文介绍了一种基于微控制器AT89S52的化学机械抛光温度信号无线接收器和显示系统。在AT89S52单片机的基础上，无线接收模块nRF24L01接收到采集的无线温度信号，并将温度信息数据发送到微控制器AT89S52并进行处理，然后通过5个LED数字显示温度，使得在处理区域的抛光界面上的温度可以在线观察。这将为研究抛光界面温度对化学机械抛光工艺的研究提供指导。
调节器
悬浮液
滚筒
抛光垫
碳化硅衬底
运载体
图1 CMP示意图
2 主要模块选择和硬件设计
2.1 系统组成
CMP中抛光界面温度的无线接收器和多点温度显示系统如图2所示。该系统是MCU AT89S52的核心，由无线接收器模块nRF24L01、键盘电路、显示电路、复位电路等组成。它可以接收多点温度信息信号，并使用5位LED数字显示温度。
图2 多点温度信号无线接收和显示系统示意图
2.2 硬件设计
如图2所示，硬件电路设计如图3所示。
2.2.1 主控制器的选择
由Atmel公司生产的AT89S52单片机作为主要控制器。AT89S52微控制器是一种低功耗、高性能的CMOS 8位单片机，可以重复1000次，兼容标准MCS-51的指令系统和80C51的引脚结构，有8位CPU和ISP闪存，具体情况见图3。
2.2.2 无线接收模块的选择
nRF24L01芯片作为无线信号接收模块，是一种具有自动应答和自动重传功能的单片机收发装置，运行于2.4 GHz-2.5 GHz波段的数据传输速率为l Mb/s或2Mb/s，并且与其他数据兼容。nRF24系列射频器件及供电电压为1.9V-3.6V。nRF24L01芯片内置频率合成器，功率放大器，晶体振荡器，调制器和其他功能模块，它集成了增强的冲击波技术，其中输出功率和通信通道可由程序配置。nRF24L01芯片能耗低，当接收信号传输功率为-6 dBm时，运行电流仅为9 mA，操作电流仅为12.3 mA，具体情况见图3。
2.2.3 显示模块的选择
由于成本的原因，所选数字显示系统要满足系统的要求。因此,LED显示屏选择模块实现温度显示，具体细节可以从图2中看出。
LED是一种半导体发光器件，它的基本单位是发光二极管，它可以显示时间、日期、温度等，简单、便宜以及兼具其他特性，与相关的电路占据低的I/O口。
显示模块选择5个LED管与5个PNP晶体管相连接，实现动态数字化显示。第一个数字显示信号通道测量，第二个显示温度信号，第三个数字显示了使用动态扫描测量的温度。
为了键盘电路设计扩展，系统使用一个4*4的矩阵键盘，它由16个按键组成。在本设计中，只用到了其中的14个按键，包括0到9十个数字键，一个OK按键，一个温度设置按键，一个测试点温度通道转换开关按钮和一个负数输入键。当一个键被按下时，中断信号就会被送入微控制器AT89S52，然后转到相应的功能程序。用这个查询方法来检查是否有按键背按下。当CPU空闲时，键盘扫描程序就会被调用，具体情况见图3。
图3 温度信号的无线接收器和显示电路
3 系统主要编程设计
主程序需要完成系统初始化的这些功能，数据复位，处理接收到的数据等等。工作流程图如图4所示。
图4 主程序流程图
4 结论
本文设计了一种基于微控制器AT89S52的化学机械抛光温度信号无线接收器和显示系统。在AT89S52单片机的基础上，无线接收模块nRF24L01接收到采集的无线温度信号，温度信息数据会发送到微控制器AT89S52，单片机对其进行处理计算之后，通过5个LED数字管显示实时温度。这样在处理区域的抛光界面上的温度就可以在线观察，这将为研究抛光界面温度对化学机械抛光工艺的研究提供指导。
参考文献
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