基本信息
- 项目名称：
- 智能化多功能物理量测量仪
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 以AT89S52单片机为核心，利用其内部的定时／计数器完成对待测信号的周期和频率的测量及简谐振动周期的测量，并通过1602液晶显示器将测得数据直观的显示出来。使用红外传感器采集数据，测量简谐振动周期时，周期的个数可以在1到999任意输入。利用单片机内部定时计数器、整形电路、分频电路进行整形、分频来测量信号周期和频率。也可验证LC振荡回路实验和RC振荡回路实验，测量电感、电阻、电容的大小。
- 详细介绍：
- 1.一共为六个功能，误差均小于2%，且精度高，误差小，均用1602液晶进行数字化显示。 2.为方便使用选用按键进行调试。主控按键一共有五个,其功能分别为复位键、选择功能键、增加键、减小键、确定键。 3.六个功能分别为测量信号频率、测量信号周期、测量简谐振动周期、测量电感(验证LC振荡回路实验)、测量电阻（验证RC振荡回路实验）、测量电容（验证RC振荡回路实验）。 4.当重新选择功能或者在测量过程中出现死机现象，请按复位键。 5.各功能又有独立的电源开关键，以节约用电并避免相互干扰。 6.均有独立的信号输出端和信号输入端。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的和基本思路： （1）测量简谐振动的周期，并且振动周期的个数可以根据自己的需要设置； （2）测量输入信号的频率及周期； （3）利用频率来测量电感，可验证LC振荡实验；（4）利用频率测量电阻或者小电容，可验证RC振荡电路实验。 创新点： （1）测简谐振动（如：气垫导轨、单摆上的简谐振动）的周期时，采用了单片机内部的定时器及计数功能，取代传统的人工计数和用数字毫秒计手动计时的方法，从而降低了实验误差。测得简谐振动的周期精确度可以为0.0001s。 （2）测量输入信号的周期和频率。且周期精度为0.0001s,频率精度为0.01HZ。可以测量小量程频率值，最小测得0.25HZ。其中方波频率最大能够测到128MHZ。 （3）利用普通的CMOS反相器构成一个皮尔兹CMOS缓冲振荡器，通过测量频率来间接测量电感来验证LC振荡实验,且电感测量范围为2uH-42H,精度为0.01uH。 （4）利用555定时器和待测电阻构成多谐振荡电路，再利用单片机的定时器测量振荡电路的振荡周期，通过测量周期间接测得待测电阻或者无极性电容，并验证RC振荡电路实验。 （5）1602液晶屏在显示数据的同时显示操作提示语句，当没有信号输入时，提示no signal，当超出测量范围时也提示语句。 技术关键和主要技术指标： 信号频率精度为0.01HZ；信号周期精度为0.0001s；简谐振动周期精度为0.0001s；电感精度为0.01uH；电阻灵敏度为0.01；电容灵敏度为0.01pf；
科学性、先进性
- 作品的科学性先进性： 每一种测量都体现了智能化，精度高，误差小的特点，在深度和广度上增加了实验内容，能够在惯性秤测质量、单摆实验、复摆实验、气垫导轨上简谐振动、焦利式秤上弹簧阵子的简谐振动等实验中应用。不仅可以测量电阻、电容，并且创造性的增加了电感测量功能，使学生能在课堂学习中进一步了解电感的特性，激发学生的物理实验兴趣，培养了学生科学思维的能力和勇于创新的精神，调动了学生探求真理的积极性，可在实验教学中推广应用。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年9月在由山东省科技协会主办，山东省物理协会承办的山东省第二届“拓普杯”物理科技创新比赛，获得山东省一等奖； 同年，经过改造和优化，在2010年山东省大学生高教社XILINX杯电子设计竞赛中，获得省一等奖； 2011年4月底-5月初申请国家专利------实用型，已经通过山东省菏泽市知识产权局复审，国家知识产权局山东省济南代理机构复审； 2011年5月，经过进一步改造和优化，在山东省菏泽学院第六届挑战杯大学生课外学术作品竞赛中，获得校特等奖，成绩排名第一。
作品所处阶段
- 中试阶段。
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品、现场演示、图片、样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明： 1.主控按键分别为复位键、选择功能键、增加键、减小键、确定键。 2.六个功能分别为测量信号频率、测量信号周期、测量简谐振动周期、测量电感、电阻、电容大小。 技术特点和优势： 在实验室中，现有仪器一般不能测量电感、频率，且测量周期仪器的精确度太低，周期选择具有一定的局限性，引用范围太窄。 适用范围以及推广前景： 能够广泛应用于物理教学和实验中，可用于测量物理量借以验证实验的准确性。在深度和广度上增加了实验内容，能够应用在惯性秤测质量、单摆、复摆实验、气垫轨上简谐振动、焦利式秤上弹簧阵子的简谐振动等实验中。 市场分析及经济效益预测： 该产品性价比高，且功能比市场上同类产品的强大，精确度高，信号频率精度为0.01hz；信号周期精度为0.0001s；简谐振动周期精度为0.0001s；电感精度为0.01uH；电阻灵敏度为0.01Ω；电容灵敏度为0.01pF。该产品也可作为电子仪器仪表广泛应用于日常生活中，用于测量电阻、电容、电感、周期、频率等。
同类课题研究水平概述
- 在实验室中，现有仪器一般不能测量电感、频率，且测量周期仪器的精确度太低，周期选择具有一定的局限性，引用范围太窄。为了扩展其功能和提高实验数据的精确度，利用智能化多功能物理量测量仪可达到多种功能和效果。这种多功能显示测量仪能满足多种功能测量及精度要求，能够简化实验室仪器设备，一表可以达到多种功能，如测简谐振动周期，测输入信号的周期和频率等，完全代替了传统的秒表计时，人工计数，使整个周期测量的过程更加严格，从而提高了周期测量的精度。 在测量简谐振动周期时，传统仪器操作过于复杂，且手工只能选择10T或者20T或者30T,且精度较低为0.01s；该仪器操作简单，智能检测处理，可以测量1-999任意周期，且精度为0.0001s。 在测量信号周期和频率时，传统的示波器最低可测得1HZ；该仪器最小可测得0.25HZ，最大可测得128MHZ,且精度为0.01HZ，周期精度为0.0001s。 该仪器可进行验证RC振荡回路实验和LC振荡回路实验，并且可以测量电阻R，电容C，电感L的大小，且更加人性化，便于理解；传统的验证LC、RC实验过于复杂。
