1、概述

        CS－Z型智能数字测时器（以下简称测时器）是一种通用测时仪器。与气垫导轨配合，可以进行多种力学实验，测得精确可靠的计时数据，也可用于其他测时场合。

        测时器有二路光电门信号输入（电脉冲信号输入）和一路电频率信号输入。机器连接的光电门被挡光时，测时器可测得二次挡光之间的时间（范围可在50ms～99s之间）。利用频率输入口，可测得输入信号的频率（可测频率范围1HZ～500KHZ）。

        该测时器还具有数据的存贮功能和运算功能，可直接测出平均速度和平均加速度。另外，它还提供了事件计数、测周期和碰撞数据等功能。

2、技术参数

      2.1  测时

       测时范围：50ms～99s    

       分辨率：1ms

       精度：50ms（最大时间测量范围为1s时）

                 0.5ms（最大时间测量范围为10s时）

      2.2  计数

      计数最大容量：99999999

       信号间最小时间间隔：> 1ms

      2.3  频率测量

      范围：1HZ～500KHZ

      分辨率：1HZ

      精度：10HZ（500KHZ输入时）

                  1HZ（1KHZ输入时）

      输入灵敏度：500mV(ppV)

      输入阻抗：200kW

      2.4  显示方式

      8位LED数码管，小数点自动定位。

      2.5  电源

      电压：交流220V±10％

      频率：50HZ

      功耗：< 12W

      2.6  环境条件

      温度：＋0℃～＋40℃

      2.7  外型尺寸与净重

      尺寸：230×170×60mm³

      净重：0.5kg

      2.8  附件

      光电门组件二套

3、工作原理

        CS－Z型智能数字测时仪, 以89C51单片机为核心，外加光电门信号整形电路、电频率信号检测电路和显示电路组成（如图3.1所示）

        3.1  光电门输入部分

        本部分有二路信号输入A和B可连接光电门，TTL或电平脉冲信号（上升沿触发计时器计时）。该信号经整形送至单片机，由单片机完成计时、计数等工作。

        3.2  频率电路

        该电路将外部输入信号（如正弦波）放大输至单片机，由单片机完成测频工作。

        3.3  时基

        该部分由一片12.000MHZ晶体振荡器及外加的调节电路组成，以保证测时器正常工作及测时正确。

        3.4  单片机

        单片机采用Intel公司MCS－51系列芯片89C51。这一部分是测时器的核心。在软件控制下，它可完成多种工作，如测时、计数和测频等，并有数据的处理和计算功能，使测时器具有智能功能。同时，它还控制着数据显示和按键输入的工作。

        3.5  简单工作过程

        在软件控制下，测时器可完成两种操作：计数和计时。在计数和计时的基础上测时器可实现其所有功能。

        计数。计数可实现测频、事件计数等功能。当外部信号以脉冲方式送至单片机时，单片机以计数方式工作，并将计数结果显示于测时器的显示屏上。如在单位时间内计数便可测得频率。

        计时。计速度、计加速度均使用该方式工作。当光电门信号送至单片机，单片机自动地计算出两次脉冲信号的间隔时间，并显示于显示屏上。因单片机具有计算功能，故在选定挡光片宽度后就可以进行速度、加速度测量。

        在接通电源后，测时器便处于单片机的控制之下，通过面板“选择”按键可选择不同的功能，使单片机处于不同的工作方式，并利用上述两种操作来完成指定的工作。

4、结构特征

      CS－Z型智能数字测时器由机体和附件组成（图4.1）

      机箱采用塑料机箱，体积较小。

      主机由三块电路板组成，分为主板、键盘板和显示板。

  5、使用方法（以配合使用气垫导轨为例）

      5.1  准备

      5.1.1  调整好气垫导轨，将一套或二套光电门架固定于导轨上。

              开口挡光片        滑块             导轨

                 光电门A                光电门B

                             图5.1

        5.1.2  在导轨滑块上安装好挡光片。并使挡光片正好从光电门支架中穿过（如图5.1）。测时器将测出移动的挡光片二次挡光的时间间隔△t（如图5.2）。

        注：①标准挡光片的△s为2.00cm、2.20cm、2.40cm等。

        ②测定速度和加速度时必须使用开口挡光片。

        ③△t为滑块通过△s距离所需的时间

        5.2  连接

        5.2.1  将光电门连线插头插在“光电门A”和“光电门B”插座上（图4.3）。

        注：二套光电门必须同时插上，否则无法工作。

        5.2.2  如要测频，需将频率信号插头插在“测频”插座上。

        5.2.3  检查电源开关处于OFF位置。

        5.2.4  将电源线插头插入

测时器电源插座上，另一端插             图5.2

入交流220V插座。

        5.3  使用步骤

        5.3.1  将测时器电源开关按至ON位置。出现HELLO显示。

        5.3.2  功能选择

        显示HELLO时按选择应出现：1pr

        以后每按一次选择键应分别出现：

        2pr

        3－V

        4－V

        5A

        6pd

        7Fr

        8CC

        9EV

        再按选择键一次则又回到HELLO。

        以上显示表示分别进入测时器的九种功能。

        注：当执行功能①－⑦时，功能应处在1pr～7Fr，即键盘板左上角灯亮，而执行⑧－⑨功能时，功能应处在8CC与9EV，即键盘板左下角灯亮。

        5.3.3  1pr（测一个时间间隔）

        当显示为1pr时,按执行键就进入测一个时间间隔操作

        当滑块通过光电门A或光电门B后（开口挡光片通过一次，不开口挡光片通过二次），屏幕就显示△t，单位为ms。

        例1：使用光电门A，安装开口挡光片，可测示图5.2中的△t。

        例2：使用光电门A和B，安装不开口挡光片，可测出滑块移动自A至B的时间，如图5.3。

        完成一次操作后再按执行键则重新测一个时间间隔。

                                   不开口挡光片

          光电门A                    光电门B

                                 滑块移动方向

                               图5.3

        5.3.4  2pr（测二个时间间隔）

        通过按选择键使显示为2pr时，即进入测二个时间间隔功能。

        按下执行键，屏幕显示消失，等待光电门A或B的二次挡光（指开口挡光片，下同）。二次挡光后屏幕显示后一次时间间隔△t₂，再按选择出现第一次挡光△t₁。每按一次选择键交替显示△t₁和△t₂。

        完成一次2pr功能后再按执行键则再作一次2pr测时。

        5.3.5  3－V（测一个速度）

        当滑块上安装是开口挡光片时，可测出滑块运动的平均速度。

        进入3－V显示后，按执行键，屏幕出现2.00提示表示示必须使用宽度S为2.00cm的开口挡光片。如想不使用2cm挡光片还可使用2.2cm、2.4cm等多种规格的标准挡片，只需再按选择键便可依次选择上述几种规格的挡光片以便求出滑块的平均速度。

        选择好挡光片宽度后按执行键则进入测速。类似1pr挡光一次后屏幕显示平均速度单位为mm/s。

        再按执行键可进入下次测时。

        5.3.6  4－V（测二个速度）

        当显示为4－V即进入测二个速度功能。

        类似于3－V按执行键后显示2.00，亦可如前例再按选择键依次，选择挡光片宽度。再按执行键进入测速，此时显示消失。等待二次挡光后，屏幕显示测得速度V₁。按选择键可显示V₂。

        此时再按执行键，又重复上述测速动作。

        5.3.7  5A（测加速度）

        当显示为5A即进入测加速度功能。

        类似于3－V，按执行键后显示2.00，亦可如前操作选择其它挡光片宽度s。

        再按执行键。显示消失。等待光电门A和B的二次挡光（测加速度时。使用一块装有开口挡光片的滑块）。二次挡光后，出现数据显示，即V₂，按选择键显示V₁，再按选择键又交替显示V₂、V₁；按执行键则显示（按该键后，则V₂、V₁清除）即为滑块的平均加速度。

        计算的公式为：

      式中：—— 平均加速度，单位mm/s²；

                  V₂，V₁——滑块通过光电门时的速度；

                   △t ——滑块在光电门A、B之间运动的时间。

        5.3.8  6Pd（测周期）

        显示为6Pd即为测周期功能。

        可选预置周期数。进入测试后，显示剩余周期计数。

        显示为6Pd时按执行键，显示0。每按一次选择键，显示加1。达到你所需要的预置数后，按执行键即进入测周期操作。此时显示为YES。

        使用开口挡光片，挡光片每挡光二次，显示的预置数就减1。最后一次挡光后，显示为时间总数，显示单位为ms。

        5.3.9  7Fr（测电频率）

        显示为7Fr时，只需按一下执行键即进入测频。

        此时只要在机箱后部测频口有稳定的输入，屏幕便显示被测频率。显示单位为HZ。

        5.3.10  8CC（测碰撞数据）

        当显示为8CC即为测碰撞功能。

        此时需将“功能键”按下使右下角灯亮。

        显示为8CC时，按执行键选择开口挡光片宽度S。用选择键选择完之后，再按执行键，显示消失，等待滑块通过光电门（如图5.4）

              光电门A               光电门B

     滑块A                                            滑块B

              V₁（A）                  V₁（B）

              V₂（A）                  V₂（B）

                            图5.4

        当滑块A、B分别以初速V₁（A）、V₁（B）通过光电门A、B后，滑块A、B对心碰撞。碰撞后滑块A、B再次以末速V₂（A）、V₂（B）分别通过光电门A、B，显示出现，显示数为V₁（B）。按选择键，交替出现V₁（B）、V₂（B）。记录下后V₁（B），按执行键出现V₂（A）。此时按选择键可交替出现V₂（A）、V₁（A）。

        如再按执行键，显示消失、再测新碰撞数据。

        注：V₁（A）、V₂（A）、V₁（B）、V₂（B）均以单位mm/s显示。

        5.3.11  9EV（事件计数）

        当显示为9EV时即为事件计数功能。

        此时亦需将“功能键”按下，使左下角灯亮。

        按下执行键，显示出现O。之后开口挡光片每经过光电门A一次，显示就加1。

        5.3.12  自动延迟

        在1pr、2pr、3－V、4－V功能时、测时器具有自动延迟功能。

        自动延迟功能即：在测定并显示一个数据后，延迟若干时间，然后自动进入再次测试。

        使用时只需将自动/手动键按下，使右上角灯熄灭即可。

        延迟时间可预选设置。

        设置方法是：在显示为HELLO时，按执行键，显示1.00。按选择键，显示分别出现3.00、5.00、7.00以上数据分别对应1秒、3秒、5秒和7秒。选定后，按一次执行键，恢复HELLO。

        开机复位后，延迟时间自动设置为1.00秒。

        5.3.13  复位

        ①当开机时，自动复位。

        ②当屏幕有显示时，按选择键2秒以上，测时器自动复位。

        注：在复位②时，不影响已设置的延迟时间。

6、维修

        6.1  如出现以下几种情况，请按所示步骤处理：

        ①开机后，数码管不亮。

        检查电源连线是否接触良好及电源保险丝是否完好。确信良好再开机。

        ②开机后，HELLO提示正常，但不能正常工作。

        检查光电门A、B插座及连线是否接触良好。如接触良好仍不能正常工作，则测时器已损坏。

         ③能工作，但数值误差超过允许范围。

        可在光电门输入（或测频输入）接入一个标准频率输入，以检测误差确已超过允许范围。如确已超过允许范围，则测时器已损坏。

        如您的测时器确已属于上述损坏情况，请写信或将机器送至华师科教仪器厂检查修理。

        6.2  为了确保安全,避免仪器损坏、切勿随便打开机箱。