CAT蓄电池模块化设计在电子测量与仪器实验教学改革中的应用

电子丈量与仪器课程是测控相关专业的重要课程，首要运用电子科学的原理、办法和设备对各种电量及电路元件的特性和参数进行丈量[1]。使学生把握电子丈量的基本概念，丈量误差理论及数据处理办法，把握基本电参量的丈量原理、方案规划及成果剖析办法。

该课程所包括的试验要求学生熟悉常用仪器仪表（电压表、示波器、计数器、信号源等）的运用[2]，把握仪器仪表作业原理，学会利用现有设备采取正确的测试方案进行一些简单的丈量，能依据所学常识归纳规划简单的丈量电路。

二、试验教学过程中的不足

以计数器试验为例，计数器试验要求了解和把握通用计数器的组成及作业原理和操作办法，把握频率比丈量办法和丈量误差处理办法。在以往的试验过程中，直接运用通用计数器进行相关参数的丈量。虽然在试验之前会向学生讲解相关丈量原理，但学生往往只记住了通用计数器的操作办法，即如何丈量频率、周期和频率比，而对于通用计数器的内部作业原理则没有结合理论课上的内容进行深究。这样，试验作用大打折扣，学生的知道还仅仅停留在表面，没有自觉的深入探讨作业原理，理论与实际没能结合到一起。

三、改进思路

针对这个问题，能够将试验改成规划性试验。规划性试验教学对学生技能的进步，思考办法的训练，常识的归纳运用起了很好的作用[3]。如果让学生自己规划制作一个简易的通用计数器，当然会有必定的改进作用。但又有可能让学生的注意力转移到了调试细节上，而又从头忽视了丈量原理。因而，在细节的区分上要有一个折中，模块化规划是一个解决方案。我们从头规划了试验项目，制作了试验板，将通用计数器内部的首要模块分离出来，体现在试验板上。

计数器丈量信号频率的原理框图如图1所示，其间，fA为被测信号，经过扩大整形后变成规范的方波。门控电路产生门控信号，控制闸口的开启和封闭。闸口能够用逻辑门电路中的与门来完成，门控信号为低电平时，与门封闭，方波信号不能经过与门；门控信号为高电平时与门翻开，方波信号能经过，此刻要求门控信号的频率要小于方波信号。门控信号的高电平继续时刻为闸口时刻。闸口时刻内经过的方波送入计数器进行计数，并将计数成果显示出来。计数成果N再除以已知的闸口时刻即得到fA的频率。

将图1所示的原理框图稍作修正就能够用来丈量信号周期。将fA整形后的方波当作门控信号，而将本来的门控信号频率进步并当作被测信号fg，此刻fg的频率要高于fA且fg的周期已知。这样，在fA的方波高电平继续期间，fg信号能够经过闸口，计数器对fg进行计数。计数成果N再乘以fg的周期tg即得到高电平继续的时刻，若高低电平时刻持平，那么fA的周期应为N*tg*2。

计数器丈量两个信号频率比的原理框图如图2所示，fA与fB为不同频率的两个输入信号，假定fA的频率大于fB的频率。fA经过扩大整形后直接送到闸口的输入端，而fB经过扩大整形后的信号作为闸口信号输入。此刻，在fB高电平继续期间，fA整形后的方波能经过闸口进入计数器进行计数，计数的成果是fB的半个周期内（假定fB的正负半周期持平）经过的fA的脉冲数，因而频率比为计数成果N*2。

依据以上的剖析，丈量电路中的要害模块为：扩大整形电路、闸口、门控电路、计数器及显示器。因而，规划图3所示的电路模块。其间，计数器及门控电路由单片机构成，能够经过键盘设置规范闸口信号的时刻长短。将这几个模块运用PCB电路板完成，要求学生依据丈量原理在这几个模块之间进行连线，建立正确的电路对信号的频率、周期以及频率比进行丈量。并写出计算表达式。期间，要求学生运用示波器对连线的各个结点的波形进行丈量记载，进一步体会相应的丈量原理。这样，学生面临的是这几个抽取出来的首要模块，对通用计数器内部结构会有一个更明晰的知道，能够将注意力放在丈量原理上。

四、定论

该试验板在我院2012级测控专业与自动化专业中进行了运用，取得了较好的试验作用。首要体现在以下几个方面：

1.将通用计数器内部结构经过若干首要模块体现出来，屏蔽了必定细节，减少了学生的重复劳动，有助于学生将注意力集中到理解测频原理上来；

2.同样的几个模块，衔接办法不同，完成的丈量目标（测频、测周、测频率比）也不同，有助于学生灵活运用所学常识，进步着手才能；

3.经过运用示波器丈量各个衔接点的波形，有助于学生理论联系实际，进步电路调试才能。