序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術(shù)，我們?yōu)槟鷾蕚淞瞬煌L格的5篇科學計數(shù)法的精確度，期待它們能激發(fā)您的靈感。

篇1

關(guān)鍵詞：教學案例；目標樣題；教學目標；重難點

隨著“三分教育”在我們開縣的廣泛傳播和應用，以及“課改興校”口號的提出，同時新一輪課程改革對廣大教師專業(yè)化發(fā)展提出要求，鼓勵并提倡教師作為研究者，開展校本教研。我校圍繞“課堂教學有效性研究與實踐”的活動主題將校本教研活動開展得有聲有色。下面我結(jié)合具體的教學案例談談如何提高數(shù)學課堂教學的有效性。

我在上人教版數(shù)學五年級上冊“商的近似數(shù)”這節(jié)課時設(shè)計了六個環(huán)節(jié)，第一個環(huán)節(jié)：復習科學計數(shù)法；第二個環(huán)節(jié)：學生列舉生活中的數(shù)據(jù)，如：班級的學生數(shù)、自己的身高、體重等，以此引入新課；第三個環(huán)節(jié)：介紹近似數(shù)的精確度并完成教材第32頁的引例；第四個環(huán)節(jié)：介紹有效數(shù)字的概念并補充出示了五道練習題且進行了逐一的分析和講解；第五個環(huán)節(jié)：課堂小結(jié)；第六個環(huán)節(jié)：布置作業(yè)（含補充作業(yè)）。聽完課后，我有許多疑惑，于是調(diào)查了該班學生對本節(jié)知識的掌握情況，發(fā)現(xiàn)效果欠佳。事后我對本堂課進行了認真的解剖，究其原因主要有以下幾個方面：一是教學目標不夠明確；二是目標樣題缺乏典型性和概括性；三是講解的層次性和邏輯性不強。所以導致這節(jié)課重點不夠突出、難點尚未突破。反思我們的教學，提出自己淺顯的見解，供各位同仁參考。

一、確立教學目標

根據(jù)新課程標準和學生已有的知識經(jīng)驗和認知水平，用定量描述的教學目標管理課堂，指導教學，這樣教師才能做到心里有教材，心中有學生；才能面向全體學生，使大部分學生達到目標；才能有效避免重復提問同一優(yōu)秀生的現(xiàn)象。筆者認為本節(jié)課的教學目標是：①85%以上的學生理解并掌握有效數(shù)字的概念以及近似數(shù)精確度的兩種表示形式；②70%以上的學生掌握帶有計數(shù)單位和用科學計數(shù)法表示出來的近似數(shù)的精確度和有效數(shù)字的確定；③95%以上的學生會將一個較大的數(shù)按要求取近似值。

二、明確教學重難點

本節(jié)課的重點是近似數(shù)精確度的兩種表示形式，即精確到哪一位、保留幾個有效數(shù)字，要突出落實這一重點必須精挑細選目標樣題；難點是帶有計數(shù)單位和用科學計數(shù)法表示出來的近似數(shù)的精確度和有效數(shù)字的確定以及怎樣將一個較大的數(shù)據(jù)按要求取近似值，讓學生獨立思考之后，再通過合作交流使難點得以突破。

三、精選目標樣題

根據(jù)本堂課的教學重難點，結(jié)合學生已有的知識基礎(chǔ)，我認為例題不在多而在精。除了教科書第32頁的例6之外，我認為只需再選擇一道目標樣題就足夠了。

例：下列由四舍五入得到的近似數(shù)，各精確到哪一位？

4.8÷2.3（保留一位小數(shù)） 1.55÷3.9（保留兩位小數(shù)） 14.6÷3.4（保留整數(shù)）

這道目標樣題的設(shè)計不僅考慮到了學生已有的知識基礎(chǔ)，而且既有利于突出本節(jié)課的重點“近似數(shù)精確度的兩種表示形式”，又有利于突破本節(jié)課的難點“帶有計數(shù)單位和用科學計數(shù)法表示出來的近似數(shù)的精確度和有效數(shù)字的確定”。這道目標樣題既具有可操作性，又具有典型性，從而使課時教學目標得以順利達成。

四、選擇教學方法

學生在小學已經(jīng)了解到生活中存在許許多多的近似數(shù)，不僅會用四舍五入的方法求一個數(shù)的近似數(shù)，還會確定一個近似數(shù)精確到哪一位。所以我認為老師可以借助從課堂引入學生所列舉的數(shù)據(jù)和教材中的例6，介紹近似數(shù)有效數(shù)字的概念，即一個近似數(shù)，從左起第一個非0的數(shù)開始，到精確到的數(shù)位為止，所有的數(shù)字就是該近似數(shù)的有效數(shù)字。然后出示例題中的（1），這基本上不需要老師講解，學生就可以自己獨立完成。待學生完成后老師適當?shù)丶右孕〗Y(jié)，這些近似數(shù)是小數(shù)或整數(shù)，其精確度的確定，應從精確到哪一位和有效數(shù)字的基本概念入手，在確定有效數(shù)字時，0不能多算也不能少算。以從左至右第一個不是0的數(shù)字為界，左邊的0不算，右邊的0都要算。接著出示例題中的（2），老師講解帶有計數(shù)單位的近似數(shù)的精確度和有效數(shù)字的確定方法，即這些近似數(shù)都帶有計數(shù)單位，其有效數(shù)字的確定與計數(shù)單位無關(guān)，在確定精確到哪一位時，若計數(shù)單位前面是整數(shù)，它就精確到計數(shù)單位；若計數(shù)單位前面是小數(shù)，則整數(shù)部分的個位與計數(shù)單位相同，再根據(jù)近似數(shù)的位數(shù)，從小數(shù)部分的十分位數(shù)起，數(shù)到哪個數(shù)位，就精確到哪一位。采用（2）中的方法，問題就迎刃而解了，即這些用科學計數(shù)法表示的近似數(shù)，其有效數(shù)字的確定只與乘號前邊的部分有關(guān)，在確定精確到哪一位時，就只需要把10的幾次方當計數(shù)單位來理解就可以了。接下來為了鞏固所學的知識，老師再適當?shù)爻鍪疽恍┚毩曨}目，讓學生加以練習。最后教師再出示幾個較大的數(shù)，先讓學生試著將這些大數(shù)按要求（精確到哪一位或保留幾個有效數(shù)字）取近似值，此時教師得注意一點，如將1789這一個數(shù)精確到十位，學生有可能出現(xiàn)的答案是1789≈1790，認為近似數(shù)1790精確到個位，有四個有效數(shù)字或近似數(shù)1790精確到十位，有四個有效數(shù)字等錯誤答案。這時老師就得引導學生回歸到近似數(shù)的精確度和有效數(shù)字的概念中去，講明后邊的0是補位的，不表示它的精確度，因此不能算作它的有效數(shù)字。同時為了更好地減少這種錯誤的出現(xiàn)，還可以將例題中（3）的方法倒過來運用，把一個較大的數(shù)據(jù)按要求（精確到哪一位或保留幾個有效數(shù)字）取近似值可以先將它用科學計數(shù)法表示出來，再按要求對乘號前面的部分取近似值。所以，根據(jù)學生的實際情況，適當介紹簡便方法，引導學生探究商的循環(huán)小數(shù)的出現(xiàn)原因。

以上僅是我對這堂課教學設(shè)計的幾點思考，供同仁參考。總之，“有效教學”是一個古老而又極具時代意義的話題，是值得我們廣大一線教師潛心研究的課題。

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關(guān)鍵詞 尿液分析 尿沉渣全自動分析儀 尿干化學分析

尿液中有形成分的檢查是診斷腎臟疾病及尿道疾病的主要方法之一。以往，尿液有形成分的檢出主要通過人工顯微鏡檢查，但該方法需時間長，精確度差，操作者之間誤差較大，無法完全滿足臨床的需要。目前，最新運用于臨床尿沉渣分析的FU-100流式尿沉渣全自動分析儀對尿液有形成分進行精確計數(shù)及分類，具有快速，簡便，精確度好，多參數(shù)等優(yōu)點，本文探討UF-100的臨床應用價值，報告如下。

資料與方法

UF-100型流式尿沉渣分析儀；Clinitek-1尿分析儀及配套試紙；Olympus ch-30型顯微鏡。

標本來源：隨機收集住院患者尿樣307份。

方法：留取新鮮尿50ml以上及時送檢到實驗室，倒入試管中約10m標本檢測在2小時內(nèi)完成。將尿液標本分為2管，第1管用于干化學分析，第2管用UF-100流式尿沉渣分析儀自動吸樣，作尿沉渣分析，剩余尿液離心后取沉渣進行顯微鏡檢。鏡檢方法：按全國臨床檢驗操作規(guī)程進行[1]，儀器與鏡檢之間，鏡檢人員之間以雙盲方式判讀，按統(tǒng)一方案進行評價。

結(jié) 果

UF-100陽性結(jié)果以紅細胞：男性0～12μl，女性0～24μl；白細胞：男性0～12μl，女性0～26μl；管型0.6μl為標準，鏡檢結(jié)果，白細胞0～5HP，紅細胞0～3HP，管型0～1/全片，超此范圍，視為陽性。UF-100與干化學法在檢測RBC時較一致，而UF-100與顯微鏡檢在檢測WBC時較一致。但UF-100對于管型的檢測有較大的偏差。見表1。

討 論

UF-100尿沉渣分析儀法是根據(jù)尿液中各類有形成分產(chǎn)生的前向散射光強度和散射光脈沖寬度、前向熒光強度和熒光脈沖寬度和電阻抗值的大小綜合分析，得出細胞的形態(tài)、細胞橫截面積、染色、片段的長度、細胞容積等信息并繪出直方圖和散射圖[2]。UF-100具有較高的靈敏度，速度快、效率高；儀器可在相當大的范圍內(nèi)對紅細胞、白細胞、上皮細胞等進行準確計數(shù)，做出定量報告，動態(tài)定量監(jiān)測可用于治療監(jiān)控。

關(guān)于RBC的檢測，對同一標本以3種不同檢測方法所得結(jié)果進行了比較，多數(shù)標本3種方法檢測結(jié)果一致。UF-100與干化學和鏡檢比較檢測紅細胞均有較好的一致性，UF-100紅細胞計數(shù)陽性而常規(guī)鏡檢陰性54例。干化學既可檢測RBC，又可檢測HB，但易受氧化性物質(zhì)的干擾用UF-100檢測尿中的RBC，只要對菌尿以及結(jié)晶尿進行顯微鏡鏡檢，排除干擾，即可達到特異、靈敏、定量的結(jié)果。

關(guān)于WBC的檢測，干化學法、UF-100尿沉渣法及顯微鏡法差異較大，33例UF-100檢測WBC陽性而常規(guī)鏡檢陰性，27例干化學法陰性而常規(guī)鏡檢陽性，分析原因，前者可能為將小圓上皮細胞等也計數(shù)為WBC。本文有3例，UF-100檢測WBC而鏡檢為腎小管上皮細胞。干化學法無法檢測淋巴細胞。在27例干化學法陰性而常規(guī)鏡檢陽性的病例，通過沉渣染色，25例淋巴細胞，故對于WBC的檢測，應以顯微鏡檢為標準。干化學法中亞硝酸鹽測定是診斷尿路感染的指標之一，但亞硝酸鹽只對革蘭陰性桿菌有效，且干擾因素較多，本文用UF-100測定NIT陽性的33例標本，細菌量995.3～131460.5μl，差異很大，因而在判斷尿路感染時，UF-100更有利于臨床療效的觀察。關(guān)于管型的檢測，UF-100尿沉渣法與顯微鏡法差異較大，UF-100檢測管型的靈敏度、精密度較高，顯微鏡檢查檢測靈敏度不如儀器，且重復性差。UF-100對管型的檢測只能區(qū)分病理管型與非病理管型，不能對病理管型進行分型。我們認為可以利用UF-100較高的靈敏度作為過篩試驗，對于陽性的標本，用顯微鏡檢進一步確診，并明確區(qū)分管型性質(zhì)。

本研究結(jié)果顯示，在臨床運用上，利用干化學法的快速簡捷，UF-100的精確計數(shù)，以及對特殊標本用顯微鏡檢排除假陽性，使檢測結(jié)果更靈敏、更準確，為臨床診斷提供幫助。

參考文獻

篇3

[關(guān)鍵詞]C8051FVerilogHDLFPGA放大整形LCD顯示

中圖分類號:TM-9文獻標識近年來頻率測量儀器廣泛的應用與學校,科研院所以及晶體活晶體振蕩器等需求量大和要求高精度的行業(yè),有些頻率計采用數(shù)字邏輯電路制作,用集成電路焊接實現(xiàn)。體積大,功耗大,焊點和線路較多將使產(chǎn)品穩(wěn)定度與精確度大大降低,成本高。這里介紹的計數(shù)器設(shè)計精良,操作簡便,穩(wěn)定度精確度高,LCD液晶顯示數(shù)據(jù),且能夠隨時可以記憶10個測量的歷史數(shù)據(jù)進行查看,具有能夠顯示被測信號的峰值;成本低。

一、系統(tǒng)模塊

系統(tǒng)可以分測量部分和單片機控制部分。測量部分包括:頻率測量模塊,周期測量模塊,時間間隔測量模塊。單片機控制部分包括:鍵盤控制模塊,顯示模塊。系統(tǒng)基本框圖如圖1.1所示:

(1)頻率(周期)測量:選用等精度測頻法;(2)時間間隔測量:用FPGA編程捕捉時沿測量;(3)顯示電路:用LCD液晶顯示。

圖1.1系統(tǒng)基本框圖

二、系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實現(xiàn)

(一)系統(tǒng)硬件主要單元電路設(shè)計

1.輸入信號整形電路

圖2.1輸入信號整形電路結(jié)構(gòu)圖

2.鍵盤電路

采用4*4鍵盤行列式掃描,其原理圖如圖2.2。

三、系統(tǒng)的軟件設(shè)計

FPGA的內(nèi)部邏輯用Verilog語言編程。C8051單片機程序用C語言編寫,在keil UVsion2環(huán)境下編譯,其主要功能是控制頻率計的操作,處理鍵盤輸入,控制液晶顯示等。

1.頻率測量程序流程圖如圖3.1所示。

圖2.24*4鍵盤原理圖

圖3.1頻率測量程序流程圖

四、系統(tǒng)實現(xiàn)的功能

設(shè)計制作的簡易多功能計數(shù)器能夠接收函數(shù)信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號,實現(xiàn)周期測量、頻率測量和時間間隔測量的功能;可以用鍵盤選擇上述三種功能之一;周期、時間間隔測量:0.1mS～1S,誤差≤1%;頻率測量:1Hz～200kHz,誤差≤1%;能夠顯示至少6位數(shù)碼;自制計數(shù)器的電源。可以記憶10個測量的歷史數(shù)據(jù),且能夠隨時查看;能夠顯示被測信號的峰值。

參考文獻:

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[4]王懷群,數(shù)字電路技能實訓教程,煤炭工業(yè)出版社.

[5]路勇,電子電路實驗及仿真,北京交通大學出版社.

篇4

【關(guān)鍵詞】高精度；時間間隔測量技術(shù)；方法；分析

【中圖分類號】P127.11【文獻標識碼】A【文章編號】2095-2066（2015）32-0160-02

在物理領(lǐng)域，最基本的物理量有長度、質(zhì)量、電流、時間、熱力學溫度、發(fā)光的強度以及物質(zhì)的量，而其中時間作為最基本物理量，對于我國科學技術(shù)的發(fā)展卻有著至關(guān)重要的作用。當下，與其他的物理量相比較，時間卻有著更高的測量準確度以及分辨率，從某一程度上而言，時間是唯一能夠?qū)崿F(xiàn)較遠距離校準以及傳遞的物理量。所以，時間作為一個重要的物理量，對于測量技術(shù)的發(fā)展有著非常深遠的意義。自從時間間隔測量技術(shù)發(fā)展以來，就被測量領(lǐng)域給予了高度的重視，不僅因為它為研究新的方法指明了道路，同時也為其他技術(shù)的進步以及經(jīng)濟的發(fā)展帶來了非常積極的影響。因此，本文通過總結(jié)前人經(jīng)驗與理論，對高精度時間間隔測量技術(shù)與其方法進行深入的分析。

1高精度時間間隔測量技術(shù)理論概述

1.1TDC理論分析

在時間間隔測量技術(shù)中的應用當中，使用最廣泛的電路為“TDC”。所以，間隔測量技術(shù)方法的準確使用，了解“TDC”是十分必要的。在測量領(lǐng)域，比較常用的術(shù)語主要有量程、分辨率、測量精度、轉(zhuǎn)換時間、幾份非線性以及差分非線性等。其中，量程，英譯measurementrange，會被有限存儲空間所控制，測量最大的時間間隔為單次測量，在實際的電路測量當中就一定存在最大的測量時間間隔，被稱作為量程。量程的大小取決存儲的空間；分辨率，也就是量化步長，英譯為resolutionratio，它和數(shù)字電路中的ADC有一定的相似之處，都存在最小的量化步長。但是二者之間的單位是不相同的，TDC的單位通常是“ps”；測量精度即Measurementaccuracy，會因為受到抖動或者噪聲等因素的影響，而導致測量中出現(xiàn)誤差，這一誤差影響測量精度，在函數(shù)表達式中用“σ”表示；TDC的轉(zhuǎn)換時間即deadtime，指的是2次測量值之間的最小時間[1]。在實際的電路當中，無法在每個小測量t內(nèi)實現(xiàn)整個電路邏輯，所以無法測量的時間為轉(zhuǎn)換時間；讀取速度，英譯為Readspeed，顧名思義指的是測量中電路讀取結(jié)果的速度，讀取速度對于測量工作效率的提升非常重要；差分非線性以及與積分非線性兩個概念作為描述電路的非線性，與ADC中的DNL和IND相類似。

1.2事件計時概念

在測量技術(shù)領(lǐng)域，事件計時作為一個重要組成部分對于測量技術(shù)的應用有著至關(guān)重要的作用。隨著當今科學技術(shù)的發(fā)展，對于測量計時也有了更高的要求，也就意味著賦予了測量采樣速率更高的標準[2]。時間間隔測量技術(shù)的特殊性對于測量速率的影響是十分大的，在測量中，時間間隔測量耗費的時間也屬于時間間隔范疇，所以引入事件計時這一概念，能夠有效地解決這一矛盾。比如在激光測距中，由于事件計時的引入，就能夠很好應對樣本丟失等問題。

2高精度時間間隔測量的方法分析

2.1直接計數(shù)法

目前，直接計數(shù)法在電路計數(shù)中，其頻率單位已經(jīng)達到數(shù)GHz，所以當分別率要求為納秒量級時，可以通過高時鐘頻率信號來直接計數(shù)，因為這一方法應用原理非常簡單。但是在實際的測量當中，如果要實現(xiàn)分辨率100ps或者以上，那么計數(shù)頻率就需要20GHz或以上，也就是信號需要達到微波段[3]。但是事實上這樣精確的信號是難以實現(xiàn)的，并且由于參數(shù)效應，也難以在普通的電路中實現(xiàn)。換而言之，直接計數(shù)法精確度目前僅可以達到納秒級別。不過，直接計數(shù)法在存儲上占有一定的優(yōu)勢，通常只需要存儲單元就能夠?qū)崿F(xiàn)較大量程。而在實際的應用當中，直接計數(shù)法可以與其他方法結(jié)合使用，能夠有效地解決其分辨率不足等問題。

2.2時延法

近年來，集成電路得到了快速的發(fā)展以及應用，在這一基礎(chǔ)上，時延法應運而生。時延法又被稱作抽頭延遲線法。從字面意思上看來，這一方法的解釋比較簡單。早期實現(xiàn)延遲線使用的是同軸線，但是其測量的精確度仍然較低，所以需要更多的抽頭，但是電路龐大，這一技術(shù)并沒有得到推廣。直到半導體技術(shù)的進步以及集成電路的進步，這一方法被應用到了集成電路中，并推廣應用到了其他領(lǐng)域。時延法是由延遲單元構(gòu)成的，從理論上來講，這組延遲單元具有相同的傳播時延，時間間隔的測量是通過關(guān)門信號對開門信號在延遲線中的傳播進行信號樣本采集來實現(xiàn)的[4]。

2.3時間間隔擴展法

在時間間隔測量技術(shù)的發(fā)展中，時間間隔擴展法的發(fā)展歷史是相對久遠的。時間間隔擴展法在真空管時代就得到了廣泛的應用。時間間隔擴展法的實現(xiàn)需要借助電容設(shè)備來放電和充電，通過控制電容中的高速開關(guān)，在較短時間內(nèi)用大恒流源進行充電，用小恒流源進行放電。大恒流源要大于小恒流源，所以通常放電時間要比充電時間更長，也就實現(xiàn)了“時間放大”的作用。在測量方法的應用當中，如果確定了大恒流源和小恒流源之間的比例值，那么能夠得到時間擴展后同輸入間隔之間的比例關(guān)系。根據(jù)近年來的研究表明，這一方法應用較少，主要是因為它容易受到溫度、電壓等方面的影響[5]。

2.4時間-幅度轉(zhuǎn)換法

該方法主要是從時間間隔擴展法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。這一方法不僅有效地克服了非線性不易控制的問題，同時也解決了時間間隔擴展法轉(zhuǎn)換時間較長等缺點。時間幅度轉(zhuǎn)換法改進了時間間隔擴展法的缺點，用高速A/D加復位電路替代了擴展法中的放電電源流，也就是由A/D替代的放電過程，大大節(jié)省了轉(zhuǎn)換的時間，減少了非線性。通過高速ADC不僅能得到1~20ps的有效分辨率，而且也為該方法的進一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

2.5游標法

從本質(zhì)上而言，游標法屬于數(shù)字擴展法中的一種，因為與游標卡尺的工作原理相似，所以被稱作游標法。在實際的測量應用當中，如果假設(shè)star為時間間隔開門的信號（啟動周期T1的振蕩器），stop為關(guān)門信號（啟動周期為T2的振蕩器），T1＞T2，以S1代表T1的計數(shù)，S2代表T2計數(shù)時，兩者重合，可以得出公式：T=（S1-1）T1-（S2-1）T2=（S1-S2）T1+（S2-1）（T1-T2）所以，游標法不僅能夠獲得高精度，并且能夠獲得大量程，但是因為設(shè)計比較困難，高精度只能在較短時間內(nèi)保持，所以與插值法結(jié)合使用能夠解決這一問題[6]。

3結(jié)束語

本文主要基于TDC實現(xiàn)，對高精度時間間隔測量技術(shù)與其方法進行了系統(tǒng)性的分析。高精度時間間隔測量技術(shù)隨著科學技術(shù)的發(fā)展而具有更加現(xiàn)實的意義，但與此同時對于其精確度的要求也越來越高，所以為了使這一關(guān)鍵的測量技術(shù)得到進一步的應用，仍然需要我們在實踐當中對其進行不斷地創(chuàng)新與改進，使高精度時間間隔測量技術(shù)與其方法為科學技術(shù)的發(fā)展以及社會的進步帶來更加積極的促進作用。

參考文獻

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關(guān)鍵詞：電感電容；LC振蕩電路；AT89S51；頻率測量電路

中圖分類號：TP216文獻標識碼：B

文章編號：1004373X(2008)2202002

Design of Digital Inductance Capacitance Measuring Apparatus

HE Fuyun,LUO Xiaoshu

(Physics & Electronic Engineering College,Guangxi Normal University,Guilin,541004,China)

Abstract：Measuring the value of the inductance capacitance in traditional measuring mostly utilizes AC bridge and resonance.But these methods often read the value by scale meter,so the display isn′t pared with the traditional method,the design of digital inductance capacitance measuring apparatus is based on the principle of LC oscillation circuit and the frequency measuring circuit which uses AT89S51 as the core.Detailed circuit principle and program diagram are given.The measuring principle is also expatiated in detail.The innovation of the design is measuring LC based on the principle of LC oscillation circuit.

Keywords：inductance capacitance;LC oscillation circuit;AT89S51;frequency measuring circuit

1 測量原理

整個測量儀原理框圖如圖1所示，其測量原理為。

圖1 測量儀原理框圖

LC振蕩電路不接入待測電感或電容，自由振蕩產(chǎn)生一頻率為F1的正弦波，由LC振蕩電路原理有：

該正弦波經(jīng)分頻器100分頻后，變?yōu)橐环葹? V的方波，該方波從單片機AT89S51的P3.4腳引入，由定時器T1產(chǎn)生200 μs的閘門時間，在定時器T1定時1 s期間內(nèi)由計數(shù)器T0對外部脈沖進行計數(shù)，所獲得的計數(shù)值m即為被測脈沖信號的頻率。這時測得的頻率F1為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理作準備。當AT89S51完成對自由振蕩期振蕩頻率F1的測量后，校準電容Cb自動接入LC振蕩電路，這時產(chǎn)生一新的振蕩頻率Fb。

當待測電感或電容通過選擇開關(guān)接入LC振蕩電路，振蕩頻率將會發(fā)生變化。如果一待測電感Lx接入電路，和已知電感值的L1是串聯(lián)的，因而電路中總的電感為L1+Lx，這導致振蕩頻率變?yōu)椋?/p>

同理如果一待測電容Cx接入電路，但和已知電容值的C1是并聯(lián)的，因而電路中總的電感為C1+Cx，這導致振蕩頻率變?yōu)椋?/p>

從上述關(guān)系可以看出，基準電容Cb的精確度是整個系統(tǒng)測量精確度的關(guān)鍵，因此Cb選用精度高的精密電容，從而整體上提高了整個測量儀的測量精確度。

2 電路的設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 AT89S51單片機介紹

單片機是整個測量儀的核心。根據(jù)測量的要求和單片機的總體性能,如運算速度、抗干擾能力、I/O端口、中斷源、存貯容量、性價比等,采用性能優(yōu)越的AT89S51作為處理器。AT89S51是一款低功耗,高性能的8位可在線編程的CMOS型單片機。它帶有4 kB可編程和擦除的讀寫存儲器,128 B RAM，4個8 b的并行I/O口,2個16 b定時器/計數(shù)器,6個中斷源，1個全雙工串行口。AT89S51的應用范圍廣，既可以用于簡單的測控系統(tǒng)，又可以用于復雜的邏輯控制,而且應用系統(tǒng)組成靈活、方便、性能穩(wěn)定。圖2為AT89S51的引腳圖。

圖2 AT89S51引腳圖

2.2 100分頻電路

因為單片機所能測出的頻率有一定的上限值，而由LC振蕩電路振蕩出來的頻率為0.4~3 MHz，經(jīng)100分頻后，變?yōu)轭l率范圍為4~30 kHz，落在單片機所能測出頻率的范圍內(nèi)。74HC390是二-五進制計數(shù)器，可以接成100進制的計數(shù)器。100分頻電路如圖3所示。

圖3 100分頻電路

2.3 LCD顯示電路

點陣字符型液晶顯示器專門用于顯示數(shù)字、字母、圖形符號及少量自定義符號的顯示器。這類顯示器把LCD控制器/點陣驅(qū)動器/字符存貯器全做在一塊印刷板。這里采用日立公司的HD44780液晶顯示模塊來顯示測量結(jié)果。HD44780具有簡單而功能較強的指令集，可實現(xiàn)字符移動/閃爍等功能。與MCU的傳輸可采用8位并行傳輸或4位并行傳輸2種方式。LCD顯示電路如圖4所示。

圖4 LCD顯示電路

2.4 LC振蕩電路

LC振蕩電路采用電容三點式的電容反饋式振蕩器。該振蕩電路的主要特點是容易起振、頻率穩(wěn)定度高、頻帶寬。頻帶的寬窄，直接影響著所能測試的電感和電容的范圍。因此，如何盡最大可能擴大LC振蕩電路的工作頻帶，成為影響整個測量儀性能的關(guān)鍵因素之一。該電路原理如圖5所示。

圖5 LC振蕩電路

3 程序設(shè)計

由于采用單片機測量頻率和處理相關(guān)的運算，其涉及到浮點數(shù)的運算，如果采用匯編語言來編寫浮點數(shù)的運算，工作量將很繁重。因而選擇C51來編寫程序，使得浮點數(shù)運算的程序編寫量大大簡化。并且整個程序設(shè)計結(jié)構(gòu)采用標準的函數(shù)模塊方式，使整個程序的結(jié)構(gòu)清晰。整個測量程序的流程圖如圖6所示。

圖6 測量程序流程圖

4 結(jié) 語

該電感電容測試儀采用單片機智能控制，數(shù)字顯示、操作簡單、使用方便。其所能測量的電容，電感的范圍及測量精度，都能滿足一般應用場合的需要。

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