三线摆周期的自动测量装置毕业设计说明书.docx

论文题目三线摆周期自动测量装置学 院理学院专业名称电子信息科学与技术班 级学 号姓 名指导教师职 称讲师三线摆周期的自动测量装置摘要物理学是一门实验科学，物理实验是发现物理规律、形成理论的基础。可以毫不夸张地说，没有物理实验的进步就没有物理学的发展。正是由于实验思想和方法的不断创新，实验仪器和设备的不断改进等，才使人类对物理世界的探索和对物理规律的认识不断深入。实践证明，每当实验上有新的发现或者试验方法、测量精度上有新的突破时，原有的理论都要重新受到验证、检验或修正，从而推动整个物理学发展到达一个新的高度。任何物理实验几乎都离不开对物理量的测量。正是对各种物理现象的观察，对各种物理量的测量，对测量数据的分析、处理、归纳、抽象才上升成了物理理论。在实验物理学中，对各种物理量的研究和测量已经形成了自身的理论和卓有成效的测量方法。他们不但对物理学的发展起到了巨大的推动作用，而且这些理论和方法还有其基本性和通用性，对其他有实验的学科的研究无疑也是极具价值的。三线摆作为测量物体转动惯量的有效工具常被应用于实验测量，目前多数大学开设此类实验。本次毕业设计课题为设计出一种可以自动测量三线摆周期的自动测量装置。经过考虑决定采用单片机作为测量的核心工具，软件部分采用C语言。另外为了检测到三线摆的摆动，采用光电传感器作为捕捉信号的工具，最后用LCD显示出来。关键词: 三线摆, 单片机, 光电传感器, C语言The Automatic Timing Device of Three Line PendulumAbstractPhysics is an experimental science, physics experiment is to discover the laws of physics, the theory of the formation of the foundation. It is no exaggeration to say that there is no physical experiments can be no development progress of physics. It is because of innovative ideas and methods of test, the continuous improvement of laboratory instruments and equipment, etc., to make human exploration and understanding of the physical laws of the physical world to the deepening. Practice has proved that whenever there is a new discovery experiment or test methods, a new breakthrough measurement accuracy, the original theory be renewed verification, inspection or amended so as to promote the development of physics to reach a whole new level.Almost inseparable from any physical experiment measurement of physical quantities. It was the observation of a variety of physical phenomena, a variety of physical measurements, the measurement data analysis, process, summarize, before the rise of abstract theory became physical. In experimental physics, the study and measurement of various physical quantities has formed its own theoretical and effective methods of measurement. They not only on the development of physics has played a huge role in promoting, and these theories and methods as well as its basic and universal, experimental study of other disciplines is undoubtedly valuable.Three wire pendulum as an effective tool of measuring the moment of inertia is often used in experimental measurements, for most universities offer such experiments. The graduation project is to design an automatic measuring device can be automatically measured three wire pendulum cycle. After consideration decided to use microcontroller as a core tool for measuring the software using C language. Furthermore, in order to detect the three-wire pendulum swing, photoelectric sensor signal as a capture tool, and finally with the LCD display.Key Words: Three Line Pendulum, Single-Chip Microcomputer, Photoelectric Sensor, The CProgramming Language目录第一章 绪论11.1关于三线摆11.2关于光电传感器21.3 测量三线摆周期的意义5第二章 系统总方案及硬件选择72.1 设计的主要任务72.2 设计所选用的硬件72.2.1.单片机72.2.2.光电传感器82.2.3. 1602LCD液晶显示器8第三章 电路设计原理图163.1 总电路设计图163.2单片机最小系统和液晶图163.3光电对管原理图17第四章 实验结果181.1 成品展示184.2测量步骤19第五章：结论21致谢22参考文献23附录24单片机代码24 IV 第一章 绪论1.1关于三线摆转动惯量是物体转动惯性的量度，它取决于物理的形状、质量分布和转轴位置。对简单形状的均质物体，可以直接计算它绕特定轴的转动惯量，对形状复杂或非均质的物体，则多用实验方法测定。三线摆法是测量物体转动惯量的常用方法。其特点是操作简便，使用范围广三线摆是一个均质圆盘，以等长的三条线对称地悬挂在一个水平固定的小圆盘下面。三条悬线的两端分别固定在上下圆盘内的等边三角形的顶点上。小圆盘可绕通过两圆盘中心的轴线转动。若使小圆盘绕中心轴扭转一个不大的角度，则可带动下圆盘绕轴线作近似于简谐运动的来回扭动。扭转的过程也就是圆盘的势能与动能的相互转化过程。扭转的周期由下圆盘（包括置于其上的物体）的转动惯量决定。根据下盘的扭转周期及下盘加上物体后的扭转周期，再利用有关的几何参数，就可以测定下圆盘或放在盘上的物体的转动惯量。 三线摆如图1-1所示： 图1-1 三线摆 Fig 1.1 Three Line Pendulum1.2关于光电传感器 首先我们先简单介绍一下什么是传感器：能感受规定的被测量（包括物理量、化学量、生物量等）并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。应当指出，这里所谓的“可用信号”是指便于处理、传输的信号。当今电信号最易于处理和便于传输，因此，可把传感器狭义地定义为：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件或装置。可以预料，当人类跨入光子时代，光信号成为更便于快递、高效地处理与传输的可用信号时，传感器的概念将随之发展成为：能把外界信息或能量转换成光信号或能量输出的器件或装置。在此，我们引入传感器的广义定义：”凡是利用一定的物质（物理、化学、生物）法则、定理、定律、效应等进行能量转换与信息转换，并且输出与输入严格一一对应的器件或装置均可称为传感器。”因此，在不同的技术领域，传感器又被称作检测器、能器、换器等。随着信息科学与微电子技术，特别是微型计算机与通信技术相结合的必由之路，传感器的感念因此而进一步扩充，如智能传感器、传感器网络化等新概念应运而生。光电传感器是以光为测量媒介、以光电器件为转换元件的传感器，它具有非接触、响应快、性能可靠等卓越特性。近年来，随着各种新型光电器件的不断涌现，特别是激光技术和图像技术的迅猛发展，光电传感器已经成为传感器领域的重要角色，在非接触测量领域占据绝对统治地位。目前，光电式传感器已在国民经济和科学技术各个领域得到广泛应用，并发挥着越来越重要的作用。光电式传感器的直接被测量就是光本身，即可以测量光的有无，也可以测量光强的变化。光电式传感器的一般组成包括光源、光通路。光电元件和测量电路四个部分。光电器件是光电式传感器的最重要的环节，所有的被测信号最终都变成光信号的变化。光源是光电式传感器必不可缺的组成部分。没有光源，也就不会有光产生，光电式传感器就不能工作。因此，良好的光源是保障光电传感器性能的重要前提，也是光电式传感器的设计与使用过程中容易被忽视的一个环节。光电式传感器既可以测量光信号，也可以测量其他非光信号，只要这些信号最终能引起到达光电器件的光的变化。根据被测量引起光变化的方式和途径不同，可以分为两种形式：一种是被测量直接引起光源的变化，改变了光源的强弱或有无，从而影响到达光电器件的光的强弱或有无，同样可以实现对被测量的测量。测量电路的作用，主要是对光电器件输出的电信号进行放大或转换，从而达到便于输出和处理的目的。不同的光电器件应选用不同的测量电路。光电传感器的使用范围非常广泛，它既可以测量直接引起光量变化的量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等，也可以测量能够转换为光量变化的被测量，如零件尺寸、表面粗糙度、应力、应变、位移、速度、加速度等。最后我们解释下为何在众多传感器中选择了光电式传感器作为我们的最终选择。传感器的选择标准如下：1. 与测量条件有关的事项测量目的被测量的选择测量范围超标准过大的输入信号的产生次数（产生频度）输入信号的频带宽度精度要求测量所需要的时间2. 与传感器性能有关的事项精度稳定性，可靠性响应速度是模拟量输出，还是数字量输出输出量的数量级i对被测物体产生的负载效应需要进行校正的周期3. 与使用条件有关的事项设置场所环境条件（温度、湿度、振动等）测量时间与显示器之间的距离与其他设备的连接所需功率容量综上条件考虑，光电式传感器为最佳选择。首先三线摆摆动时，光电式的捕捉最为敏感，误差小，同时易于操作，方便使用，最后价格适宜1.3关于单片机 首先简单介绍一下单片机。 单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。 单片机系统是嵌入式系统的一个分支，寻求的是应用系统的器件级解决方案。单片机结构上的最大特点是把CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路集成在一块超大规模集成电路芯片上。就其组成和功能而言，一块单片机芯片就是一台计算机。 单片机的运行与普通计算机一样，是由程序控制的。无论采用何种编程语言进行单片机的程序开发，最终，单片机的程序都是以机器码的形式存储（固化）在程序存储器中的，在单片机程序存储器中固化的机器码实际上是以数据的形式存储的。程序固化的方法与所采用的单片机的程序存储器的类型有关，目前，常见的有：掩膜ROM型、OTP型、EPROM型和FLASH型。单片机是大规模集成电路技术发展的产物。现今，单片机的种类层出不同，功能也越来越强，使其具有性能高、速度快、体积小、价格低、稳定可靠、应用广泛、通用性强等突出优点。因而在各个领域都得到了迅猛的发展。单片机主要有如下的特点。1. 集成度高、体积小和具有很高的可靠性。单片机把实现计算机所需的各功能部件都集成在一块芯片上，同时却具有较小的体积，因此减弱了外界电磁场对单片机本身的干扰。采用单片机的嵌入式系统，减少了外围所需的接口芯片，电路板的规模、复杂程度和外部各芯片间的连线也得以大大地下降了，明显地提高了系统的可靠性与抗干扰能力。使用低功耗、低电压的单片机还可以简化电源电路和降低对散热的要求，提高了系统的可靠性，也便于生产便携式产品。2. 易于开发单片机所集成的各种接口为系统的扩展提供了多种可选的方法，如标准的并行总线、各种串行总线等，可以满足对速度、复杂度等不同要求。单片机的高度集成化和易于扩展的特性，降低了硬件设计的难度，硬件的调试也相对容易了，开发的主要精力可以集中在软件的编写和调试上。3. 可供选择的种类较多根据实际系统的功能要求，可以选择合适类型的单片机。如通用型单片机一般控制功能强，指令系统中均有极丰富的转移指令、输入输出端口的逻辑操作及位处理功能，可满足工业控制的要求。而专用型单片机则可以满足一些特殊的要求，如数字信号处理器就特别适合像语音处理，图像处理、通信等一些需要进行大量数据处理的应用。4. 性能价格比高。 单片机的上述特点大大降低了系统实现的成本，如开发成本、生产管理成本、产品维护成本，易于提高系统的性能价格比。1.3 测量三线摆周期的意义 三线摆是测量物体转动惯量的最好方式之一，三线摆周期T是计算转动惯量公式中所需要的一个常量，准确测出三线摆周期T可以帮助准确计算转动惯量。 转动惯量是刚体转动时惯性的量度, 其量值取决于物体的形状、质量分布及转轴的位置。刚体的转动惯量有着重要的物理意义，在科学实验、工程技术、航天、电力、机械、仪表等工业领域也是一个重要参量。 例如：电磁系仪表的指示系统，因线圈的转动惯量不同，可分别用于测量微小电流（检流计）或电量（冲击电流计）。在发动机叶片、飞轮、陀螺以及人造卫星的外形设计上，精确地测定转动惯量，都是十分必要的。 三线摆周期的传统测量方法为用秒表计数，人工计算，因此需要多次重复测量来减少误差，比较麻烦。随着单片机的飞速发展，可实现功能越来越多，用单片机来测量三线摆周期可以快速准确测出，代替人工计时，减少误差，节约时间。 以下几章将从硬件选择、电路方案、测试结果及结论等方面来展开论述。第二章 系统总方案及硬件选择2.1 设计的主要任务本设计的主要目的是通过装置准确测出三线摆的周期，并显示出来。首先整体方案如下：采用光电式传感器进行采集信号，让三线摆在中间摆30到50次，从中间开始计算，回到中心记一次。利用单片机计算出周期，方法为总时间除以次数。图2.1为本次设计的整体框架图显示周期计算周期采集次数 图2.1 整体框架图 Fig. 2.1 frame as a whole2.2 设计所选用的硬件2.2.1.单片机单片机采用AT89C52型号，AT89C52是一个低电压，CMOS高性能8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的FLASH只读程序只读器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2 个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash存储器可有效地降低开发成本。单片机不同于一般的通用计算机，通用计算机有完备的外围设备和丰富的软件支持，安装上必要软件就可以进行工作。而单片机仅是一种集成了CPU、 ROM、 RAM、 I/O接口和中断系统于一体的超大规模集成电路芯片，要使单片机可以进行工作，必须给它连接一些必要的外围电路和设备，如本实验中的红外对冲管和LCD显示屏，还要对它进行编程调试，直到完成所需功能为止。在应用系统研制中，软件设计是工作量最大，也是最困难的任务。软件设计要结合硬件结构，明确软件承担的任务。首先要定义各输入输出的功能，确定与系统的接口方式、口地址、读取和输出方式等。在程序存储器、数据存储器区域中，合理分配存储空间，包括系统主程序、常数表格、数据暂存区域、堆栈区域和入口地址等。确定数据的传输方式：串行或并行通信、异步或同步通信、数据传输的速率、数据格式和校验方式等。对面板控制开关、按键等输入量，以及显示、打印等输出量也必须定义。2.2.2.光电传感器 采用红外对管 对射式光电开关 型号：HD-DS25CM技术参数： 1.感应距离：25cm2.感应方式：对射型（非透明物）3.工作电压：DC3.0VDC-5.5VDC4.工作电流：10MA5.输出方式：0V或5VNPN/PNP常开(常闭要定做)6.输出电流：100mA(可以直接驱动继电器)7.发射角度：直线（红外光）8.接收角度：10度9.响应时间：2ms10.工作温度：-25度60度11.工作环境：室内(不防水)12.外形尺寸：长2cm宽1cm高0.9cm13.线长：15cm发射：红线=5VCC/黑线=GND接收：红线=5VCC/黑线=GND/白线=OUT(NPN) 2.2.3. 1602LCD液晶显示器1. 1602字符型LCD简介字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。下面以长沙太阳人电子有限公司的1602字符型液晶显示器为例，介绍其用法。一般1602字符型液晶显示器实物如图1：图2.2 字符型液晶显示器实物 Fig.2.2 the Picture of LCD2. 1602LCD的基本参数及引脚功能1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如下图2.3所示：图2.3 1602LCD尺寸图Fig.2.3 the Picture of LCD1602LCD主要技术参数：显示容量:162个字符芯片工作电压:4.55.5V工作电流:2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.954.35(WH)mm引脚功能说明1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表2-2所示:编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极表2.2表3引脚接口说明表第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。3. 1602LCD的指令说明及时序1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表2-3所示：序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRAM或DDRAM）10要写的数据内容11从CGRAM或DDRAM读数11读出的数据内容表2.3表2.4控制命令表1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1为高电平、0为低电平）指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。指令2：光标复位，光标返回到地址00H。指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。指令4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。指令5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。指令6：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符。指令7：字符发生器RAM地址设置。指令8：DDRAM地址设置。指令9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。指令10：写数据。指令11：读数据。与HD44780相兼容的芯片时序表如下：读状态输入RS=L，R/W=H，E=H输出D0D7=状态字写指令输入RS=L，R/W=L，D0D7=指令码，E=高脉冲输出无读数据输入RS=H，R/W=H，E=H输出D0D7=数据写数据输入RS=H，R/W=L，D0D7=数据，E=高脉冲输出无表2.4读写操作时序如图2.4和图2.5所示：图2.4 读操作时序Fig.2.4 the Picture of Reading Time图2.5 写操作时序Fig.2.5 the Picture of Writing Time4. 1602LCD的RAM地址映射及标准字库表液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符，图2.6是1602的内部显示地址。图2.6 1602LCD内部显示地址Fig.2.6 the Inner Address of 1602LCD例如第二行第一个字符的地址是40H，那么是否直接写入40H就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢？这样不行，因为写入显示地址时要求最高位D7恒定为高电平1所以实际写入的数据应该是01000000B（40H）+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。在对液晶模块的初始化中要先设置其显示模式，在液晶模块显示字符时光标是自动右移的，无需人工干预。每次输入指令前都要判断液晶模块是否处于忙的状态。1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，如图6所示，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”5. 1602LCD的一般初始化（复位）过程写指令38H：显示模式设置写指令08H：显示关闭写指令01H：显示清屏写指令06H：显示光标移动设置写指令0CH：显示开及光标设置第三章 电路设计原理图3.1 总电路设计图 图3.1 总电路设计图Fig.3.1 the Picture of the Total Circuit Diagram3.2单片机最小系统和液晶图 图3.2单片机最小系统图和液晶图 Fig.3.2 the Picture of Single Chip Microcomputer System and LCD3.3光电对管原理图图3-3.光电对管原理图Fig.3.3 the photoelectric schematics 第四章 实验结果1.1 成品展示 最终成品如图4.1所示 图4.1最终成品展示图Fig.4.1 the Picture of the Final Product其中右下方为电池盒 提供所需电源左下方为液晶显示屏 中间为单片机用筷子作为架子，将红外对冲管绑在筷子上 分别放在线两侧，对准之后，就可以开始进行测量4.2测量步骤第一步：首先将电池放入电池盒，一般所需电压为4.8V，最大电压不超过6V即可。第二步：确保红外对冲管一致。第三步：打开开关，显示屏出来10，是默认选择次数，用单片机点击P01可以增加测量摆动次数，点击P02可以减少摆动次数。我们选择30到50次中一次即可。如图4.2所示： 图4.1 开始画面 Fig.4.1 the Start 我们选择了35次，然后点击P03 即可以开始测试。第四步：轻轻摇动三线摆的线，让它摆动一定要经过红外对冲管的检测区域，当摆动达到需要检测的35次数时，会停止检测，此时单片机会自动算出T，并在显示屏中显示出来，如图所示： 图4.3 结果展示图Fig.4.3 the Result另外，用本装置也可以测量单摆，因为其原理为一样的，所以顺便加了单摆的L和G 方便测试单摆所用。测试方式完全相同。点击P07可以复原到设定测定次数。第五章：结论在电子计算机及单片机飞速发展之前，测量周期我们主要还是用传统的方法，采用秒表计时并人工计算周期。以三线摆为例，为了增加准确度，需要摆动大量次数，多次计时，取平均数，通常需要100次周期次数。这种传统方法费时费力，且人工计数误差较大。采用单片机计数可以有效解决人工计时带来误差的问题，采集到设定的次数，可以自动停止采集并且迅速算出三线摆的周期。当然，任何实验都免不了误差，我们能做的只是将误差减少到最少。用单片机测量周期时，首先红外对冲管一定要对齐，这个看似简单但却也容易偏差，一定要把架子固定好，不能存在晃动的情况，否则极易出现摆动没有计入次数，这也是误差最容易出现的地方。其次架子要与三线摆有一定距离，三线摆摆动时，因为其不稳定性，极其容易撞到固定架子，从而影响整个实验进行。在实验开始时候，我先进行了一下简单测试，设定10个周期，测试两次，用秒表计时分别为15.253s,15.433s，而显示屏是大致与单片机计算相当1.53s，1.49.s,大致相当。理论上，设定的次数越多，准确性越高，然而我们一般设定的次数为30到50次数，这样的设定既不少也不多，最合适测定周期。次数过少不够准确，次数过多第一是三线摆摆动并不是很稳定，过多也容易产生误差，第二是次数过多没有意义，50次已经可以较准确测出，与100次差距毫厘之间。保持三线摆摆动的稳定性是本实验的关键。三线摆在大摆角时候周期要大于小摆角时候，而且摆动时候不稳定，因此测试时候要让三线摆保持在小摆角状态，不宜用力摆动。随着单片机的飞速发展，未来会有更多传统实验方法被单片机的新式实验方法取代，这种进步是具有重要科学意义的，我们应该为此努力更多。 致谢 感谢周越老师和做毕设时候对我帮助过的同学和朋友们，我的毕设课题对于我而言是比较有难度的，感谢大家的帮助。这次毕设让我学到了很多东西，获益匪浅。也许很多知识以后都会慢慢遗忘，但是方法，逻辑思维，严禁的实验精神，锲而不舍的实验态度，这些东西是终生不忘的。在未来工作时候，我也一定会把严禁的精神和锲而不舍的态度带到其中。把握细节就像实验中控制误差一样，只有认真的把握每一个细节，仔细的控制着每一个误差，工作才会成功，实验才会成功。 马上就要毕业了，要感谢的人有很多，从理学院院长张文杰老师，班主任于富玲老师到每一个理学院的老师还有导师周越老师，每一个认识的朋友等等。四年很快就过去了，未来大家各奔东西，但我们友谊长存。 参考文献1卢德馨.大学物理学（第二版）M. 北京：高等教育出版社2006:1-12.2陈群宇，姚列明，霍中生，陈彦.大学物理实验（基础和综合分册）M.电子工业出版社2007:1-22.3韩建国,舒雄鹰,航和平,田文杰.单片机原理及应用M.中国计量出版社.2010:35-42.4陈连坤.单片机原理与实践M.北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社.2009.11:16-30.5贾伯年,俞朴,宋爱国.传感器技术M.东南大学出版社2007:177-194.6陈裕泉.现代传感器原理及应用M.北京：科学出版社2007:1-10.7姜秀英,姜涛.传感器与自动检测技术M.北京：中国电力出版社2009:28-44.8孙宝元，杨宝清主编.传感器及其应用手册M.北京：机械工业出版社2004：75-80.9Intel Corporation.MCS51 Microcontroller Family Users ManualD ,Order Number:272383 Feb.1994.10Keil Elektronik GmbH and Keil Software Inc.Getting Started with Vision3 and the C51. Microcontroller Development ToolsD,Feb.2001.11万光毅，孙九安，蔡建平.SOC单片机实践与应用设计M.北京：北京航空航天大学出版社2006:75-78.12张雄,王黎智,马力,伊继东.物理实验设计与研究M.北京：科学出版社2001：1-32.13谭浩强.C程序设计M.北京：清华大学出版社，1991:60-88.14谭浩强.C程序设计与上机指导M.北京：清华大学出版社，1991:27-43.15周继明，江世明编著.传感技术与应用M.长沙：中南大学出版社，2005:33-45.16黄仁欣主编，张琴副主编.单片机原理与应用技术M.北京：清华大学出版社，2010.1:55-59.附录单片机代码/LCD的D0-D7分别接P1.0-P1.7，RS接P2.4,RW接P2.5,E接P2.6/P3.0输入脉冲信号/P0.1加1，P0.2减1，P0.3输入摆动次数#includereg52.h#include intrins.h#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define LCM_Data P1 #define Busy 0x80 /用于检测LCM状态字中的Busy标识sbit LCM_RS=P24;sbit LCM_RW=P25; /定义引脚sbit LCM_E=P26;/-子函数-void WriteDataLCM(unsigned char WDLCM); /写数据void WriteCommandLCM(unsigned char WCLCM,BuysC); /写指令unsigned char ReadStatusLCM(void); /读状态void LCMInit(void); /LCM初始化void culate(); /计算周期和重力加速度，并分别按照0.01，和00.01的格式输出 void DisplayOneChar(unsigned char X, unsigned char Y, unsigned char DData); /显示一个字符void DisplayListChar(unsigned char X, unsigned char Y, unsigned char code *DData); /显示一串字符void delay(); /延时10msvoid Delay5Ms(void); /延时5msvoid key_delay(void); /按键防抖unsigned long int count = 0;double T,g;unsigned int i,j,k,temp;unsigned char loop = 10; /开机给定的19个摆动次数（也就是9个周期）/-TO中断定时计数-/T0定时器中断初始化void init_timer0 () TMOD = 0x1; /T0,工作方式1 TH0 = 0xb1; /20ms定时 TL0 = 0xe0; ET0 = 1; /允许T0定时器中断 EA = 1; /开启总中断允许 TR0 = 0; /初始状态，定时器关闭/开定时中断void start_count() TH0 = 0xb1; TL0 = 0xe0; count = 0; TR0 = 1;/中断溢出加1计数void time0(void) interrupt 1 TR0 = 0; TH0 = 0xb1; TL0 = 0xe0; count+; /计数值+1,50个count为一秒 TR0 = 1; /摆动经过平衡位置的次数loop已到，停止计数void stop_count() TR0 = 0;/计算周期和重力加速度，并分别按照0.01，和00.01的格式输出void culate() / 显示周期和重力加速度 unsigned int z; T = count*0.04/(loop-1); / 计算周期 g = 31.58/(T*T); /计算重力加速度 temp = (unsigned int)(T*100); /显示周期（精度0.01s） i = temp/100; j = (temp%100)/10; k = temp%10; DisplayOneChar(9,0,i+0x30); /第0行第9个字符显示周期的个位数 DisplayOneChar(10,0,.); /第0行第10个字符显示小数点 DisplayOneChar(11,0,j+0x30);/第0行第11个字符显示周期的第一位小数位 DisplayOneChar(12,0,k+0x30);/第0行第12个字符显示周期的第二位小数位 DisplayOneChar(13,0,s); /第0行第13个字符显示周期的单s temp = (unsigned in