DDJ－Ⅱ型多功能單片機(jī)計(jì)時(shí)器的改進(jìn)設(shè)計(jì)

1　DDJ－Ⅱ型多功能單片機(jī)計(jì)時(shí)器原理介紹

DDJ－Ⅱ型多功能單片機(jī)計(jì)時(shí)器由MCS－51單片機(jī)系統(tǒng)及光電檢測系統(tǒng)構(gòu)成；內(nèi)置固化程序，可按時(shí)序記錄64個(gè)光電脈沖的時(shí)間，精確到0.1毫秒；具有兩路光電開關(guān)，通常只選擇接通一路，另一路備用。要求輸入的光電脈沖間隔不小于10μs，計(jì)時(shí)范圍為0～99．9999s，計(jì)時(shí)精度≤0．00005s。

開機(jī)初始化后，面板顯示P0164，即默認(rèn)方式為每輸入一個(gè)光電脈沖，計(jì)一次時(shí)間，最多可記錄64個(gè)脈沖。顯示的前兩位數(shù)表示幾個(gè)脈沖編為一組（即計(jì)時(shí)單位），后兩位數(shù)表示可記錄的脈沖組數(shù)，脈沖組數(shù)×每組脈沖數(shù)≤64。通過面板按鍵可設(shè)置測量方式，如設(shè)置為P0110，即為每輸入一個(gè)光電脈沖計(jì)一次時(shí)間，最多可記錄10個(gè)脈沖的測量方式。

設(shè)置DDJ－Ⅱ型多功能單片機(jī)計(jì)時(shí)器的測量方式以后，用不同質(zhì)量mi的砝碼拉動(dòng)塔輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由計(jì)時(shí)器 記錄其轉(zhuǎn)動(dòng)N圈的時(shí)間ti，記錄mi和ti。由文獻(xiàn)［1］

2　改進(jìn)算法

DDJ－Ⅱ型計(jì)時(shí)器采用測時(shí)間的方法測剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量存在以下缺陷：

（1）必須測量砝碼自靜止開始下落的時(shí)間，要求砝碼初速度為零。在摩擦力矩大而砝碼質(zhì)量較小時(shí)，因塔輪無法轉(zhuǎn)動(dòng)而使實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行。

（2）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較多時(shí)作圖誤差較小，而實(shí)際砝碼數(shù)量僅有5個(gè)，即使采用最小二乘法擬合求斜率，誤差仍然很大。

為避免以上缺陷，可改變算法。將計(jì)時(shí)器測量的時(shí)間量轉(zhuǎn)換為角加速度，使實(shí)驗(yàn)誤差大為減小，砝碼數(shù)量也可減少為1到2個(gè)，摩擦力矩大也不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)精 度有太大影響。具體算法及子程序框圖如圖2。