基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的無(wú)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及引力波的實(shí)驗(yàn)探測(cè)給我們的啟示

PAGE2-基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的無(wú)線控制系統(tǒng)學(xué)院：物理學(xué)院電子科學(xué)與工程學(xué)院引言無(wú)線遙控技術(shù)的出現(xiàn)，不僅大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低了成本，而且減輕了人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件。而微機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)，則使現(xiàn)代科學(xué)研究得到了質(zhì)的飛躍，給現(xiàn)代工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域帶來(lái)了一次新的革命，給人類生活帶來(lái)了根本的改變。而兩者的有機(jī)結(jié)合，將給人們的日常生活帶來(lái)很大的方便。目前的遙控開關(guān)都是基于遙控器的，而基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的無(wú)線遙控開關(guān)實(shí)現(xiàn)電腦程序控制，較傳統(tǒng)的遙控器增添了靈活性，多面性和智能性。本設(shè)計(jì)共七路開關(guān)量，可以單獨(dú)控制，可以為不同的功能編寫不同的應(yīng)用程序，以實(shí)現(xiàn)以不同的功能。工作電壓12V，工作頻段300MHz，可以控制高電壓、大電流的設(shè)備的開關(guān)，可以自動(dòng)檢測(cè)電壓和電流，以防過(guò)壓和短路。可以實(shí)現(xiàn)以下幾種功能：電器控制系統(tǒng)、窗簾控制系統(tǒng)、無(wú)線遙控系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)、場(chǎng)景控制系統(tǒng)、定時(shí)控制系統(tǒng)。 當(dāng)前許多家用電器都有其專用的遙控器，來(lái)控制其各項(xiàng)功能，這曾經(jīng)給我們帶來(lái)了許多方便。但是當(dāng)家里有許多這樣的電器時(shí)，各式各樣的遙控器會(huì)使也會(huì)帶來(lái)麻煩。這是因?yàn)?，每種遙控器只針對(duì)一種產(chǎn)品，無(wú)法與別的進(jìn)行擴(kuò)展，而且沒(méi)有一個(gè)公有的平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)這些對(duì)所有的電器進(jìn)行控制。我們的這個(gè)作品就是要制作這樣的一個(gè)平臺(tái)：遠(yuǎn)程集中地實(shí)現(xiàn)對(duì)多路電器開關(guān)的獨(dú)立控制，由于是針對(duì)強(qiáng)電電路，作品還需要具有過(guò)壓保護(hù)和各路的過(guò)流保護(hù)。方案選擇第一節(jié)：待選方案方案一：這是目前比較常用的方法，其功能框圖如下：遙控器發(fā)送控制信號(hào)遙控器發(fā)送控制信號(hào)接收遙控器信號(hào)單片機(jī)處理信號(hào)信息產(chǎn)生控制量控制電路開關(guān)電流過(guò)大，保險(xiǎn)絲熔斷利用紅外或無(wú)線遙控器發(fā)送控制信息，通過(guò)單片機(jī)處理接收到的信息，發(fā)出控制信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)多路電器開關(guān)的控制。通過(guò)保險(xiǎn)絲來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)壓過(guò)流的保護(hù)，保險(xiǎn)絲熔斷，電路實(shí)現(xiàn)被動(dòng)斷開。這種方案，應(yīng)用起來(lái)比較簡(jiǎn)單，一個(gè)遙控器就可以控制多個(gè)用電器的開關(guān)，并且使用熔絲對(duì)電路進(jìn)行過(guò)壓過(guò)流保護(hù)的方法方便而常用。計(jì)算機(jī)上位機(jī)無(wú)線發(fā)射無(wú)線接收計(jì)算機(jī)上位機(jī)無(wú)線發(fā)射無(wú)線接收下位機(jī)通過(guò)繼電器控制各路開關(guān)電壓電流檢測(cè)串口路圖1.2方案二功能框圖這種方法的特點(diǎn)在于：利用計(jì)算機(jī)可以靈活地制作交互界面，依據(jù)具體情況設(shè)計(jì)解決方案。通過(guò)檢測(cè)電路監(jiān)視用電線路的電壓，電流情況，當(dāng)過(guò)壓或過(guò)流時(shí)，主動(dòng)地用單片機(jī)來(lái)控制繼電器斷開電路。第二節(jié)：方案確定在實(shí)現(xiàn)多路控制方面，兩個(gè)方案都可以實(shí)現(xiàn)，但是第一種遙控器方案編碼已經(jīng)固定，當(dāng)增減用電器時(shí)電路就需要更改，不利于擴(kuò)展。使用電腦控制，有更大的靈活性，隨著電腦的普及，這種方法也變得非常方便，其靈活性也不比遙控器差。對(duì)于過(guò)壓，過(guò)流保護(hù)，方案一是一種被動(dòng)的方法，燒斷保險(xiǎn)絲才使電路斷開，每次需要恢復(fù)電路時(shí)，都需要更換保險(xiǎn)絲。而方案二是主動(dòng)地監(jiān)測(cè)電流，電壓信息，當(dāng)發(fā)現(xiàn)超過(guò)一定限度時(shí)，主動(dòng)地關(guān)閉繼電器，電路上不會(huì)有任何損傷，當(dāng)需要再次打開該路時(shí)，只需重新通過(guò)電腦發(fā)送信息就行。通過(guò)比較可以看出：在實(shí)現(xiàn)我們對(duì)作品的要求基礎(chǔ)上，方案二更靈活，更方便。因而在作品中選擇了第二種方案。第三節(jié)：方案論證中央控制系統(tǒng)功能用戶輸入命令中央控制系統(tǒng)功能用戶輸入命令定時(shí)發(fā)送控制命令按用戶設(shè)定順序，發(fā)送開啟或關(guān)閉命令圖1.3電腦控制系統(tǒng)功能框圖根據(jù)通訊協(xié)議，將命令轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)包，經(jīng)無(wú)線模塊發(fā)出根據(jù)通訊協(xié)議，將命令轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)包，經(jīng)無(wú)線模塊發(fā)出開始接到命令？NY圖1.4上位機(jī)工作流程圖：完成與電腦和下位機(jī)的通信圖1.4上位機(jī)工作流程圖：完成與電腦和下位機(jī)的通信根據(jù)通訊協(xié)議，將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)化為命令根據(jù)通訊協(xié)議，將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)化為命令開始接到數(shù)據(jù)包？控制繼電器工作電壓，電流過(guò)載？N控制繼電器，切斷相應(yīng)過(guò)載電路 NNYY圖1.5下位機(jī)工作流程圖：圖1.5下位機(jī)工作流程圖：完成與上位機(jī)的通信，控制高壓大電流電路工作，實(shí)現(xiàn)電壓、電流過(guò)載保護(hù)第二章：總體設(shè)計(jì)在電腦上制作一個(gè)人機(jī)交互界面，集中控制各路的開關(guān)，及定時(shí)。交互界面要有對(duì)各路的開關(guān)和定時(shí)操作的按鈕，和其他一些方便實(shí)際應(yīng)用的功能。電腦通過(guò)串口實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信，把用戶輸入的信息傳送到電腦旁邊的下位機(jī)。上位機(jī)接受到控制信息之后，需要對(duì)信息進(jìn)行編碼。這是由于無(wú)線模塊發(fā)送的信息量有限，要實(shí)現(xiàn)對(duì)多路的獨(dú)立控制，必須按一定的規(guī)則進(jìn)行編碼。無(wú)線發(fā)送模塊將編碼后的信息發(fā)送出去。被控制部分接收到信息之后，傳到下位機(jī)，下位機(jī)進(jìn)行解碼，知道要將那個(gè)繼電器打開或關(guān)閉，然后使相應(yīng)的引腳電平發(fā)生改變，通過(guò)驅(qū)動(dòng)三極管來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各繼電器開關(guān)的控制，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)電路通斷的控制。對(duì)各路電流的檢測(cè)使用如下的方法：使用電流互感器采集電流信息，通過(guò)運(yùn)放負(fù)反饋電路將電流量轉(zhuǎn)化為電壓量。然后使用AD轉(zhuǎn)換將電壓信息量化，判斷是否超過(guò)規(guī)定的正常范圍。如果某一路電流過(guò)大，則會(huì)通過(guò)上述過(guò)程檢測(cè)到，這時(shí)下位機(jī)將會(huì)控制相應(yīng)的繼電器關(guān)閉該路。檢測(cè)輸入的220V電壓是否超過(guò)規(guī)定范圍的方法如下：由于在電路中使用了220V到±12V變壓器，可以通過(guò)檢測(cè)副線圈的電壓，來(lái)判斷輸入的220V是否超過(guò)規(guī)定范圍。一旦過(guò)壓，下位機(jī)則會(huì)將所有的繼電器關(guān)閉。由于上位機(jī)僅實(shí)現(xiàn)與電腦的串口通信，和對(duì)發(fā)送信息的控制，需要的引腳數(shù)比較少，所以上位機(jī)使用28引腳的ATMEGA8，工作頻率為4MHz，串口波特率為2400。下位機(jī)所要控制的量比較多，需要接收無(wú)線信號(hào)，發(fā)出對(duì)繼電器的控制信號(hào)，還需要完成各路的電流檢測(cè)，所以使用了ATMEGA16。這款單片機(jī)還有八路的AD轉(zhuǎn)換功能恰好可以實(shí)現(xiàn)電壓量的量化，不需要增加別的外圍AD轉(zhuǎn)換元件。整個(gè)控制過(guò)程，所需要的模塊，以及各個(gè)模塊之間的關(guān)系，如下面的框圖所示：人機(jī)交互界面人機(jī)交互界面獲取用戶信息上位機(jī)ATMEGA8與PC通信，編碼串口無(wú)線發(fā)送模塊無(wú)線接收模塊無(wú)線模塊上位機(jī)ATMEGA16對(duì)接收到的信息解碼控制繼電器開關(guān)檢測(cè)電流(壓)7路繼電器控制各路開關(guān)電流量-電壓量轉(zhuǎn)換模塊電壓檢測(cè)模塊圖2.1 各模塊關(guān)系框圖電腦上機(jī)位電路下位機(jī)電路部分過(guò)壓，過(guò)流檢測(cè)模塊第三章：?jiǎn)卧娐吩O(shè)計(jì)第一節(jié)：人機(jī)交互及串口通信電腦上的人機(jī)交互部分需要反映每個(gè)用電器的使用情況，還有對(duì)每個(gè)用電器的操作按鈕。基本操作有“打開”，“關(guān)閉”，“定時(shí)”，我們?cè)黾拥牟僮饔小叭洪_機(jī)”，“群關(guān)機(jī)”，可以對(duì)所有的開關(guān)按給定順序依次打開和關(guān)閉。按鈕和串口程序相連接，按下開關(guān)，相應(yīng)的信息就被用串口發(fā)送出去。串口使用的波特率為2400。并沒(méi)有使用過(guò)高的波特率是由于：發(fā)送的信息量比較小，對(duì)實(shí)時(shí)性要求并不高，較低的波特率可以使通信更穩(wěn)定，制約整個(gè)系統(tǒng)的瓶頸在于無(wú)線模塊的傳輸速率，使用太高的波特率也不會(huì)明顯地提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。 人機(jī)交互界面如下：圖3.1 人機(jī)交互界面圖3.1 人機(jī)交互界面 實(shí)現(xiàn)串口通信的電路圖如下：圖3.2 串口通信電路圖3.2 串口通信電路MAX232實(shí)現(xiàn)電平的轉(zhuǎn)化，TTL電平與RS—232電平相互轉(zhuǎn)換。是一個(gè)常用的串口通信元件。這樣，電腦界面上用戶輸入的信息就被傳輸?shù)缴衔粰C(jī)上了。第二節(jié)：無(wú)線信號(hào)收發(fā)模塊此模塊硬件上使用了一個(gè)工業(yè)上通用的技術(shù)比較成熟的無(wú)線遙控器。由于模塊發(fā)送部分工作電壓為12V，上位機(jī)引腳的輸出的5V電平無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)，使其工作，因而在上位機(jī)與無(wú)線發(fā)送模塊之間加了一個(gè)多路模擬開關(guān)（CD4051），實(shí)現(xiàn)用單片機(jī)電平控制12V電路的開關(guān)。其電路圖如下：圖3.3 上位機(jī)控制無(wú)線發(fā)送模塊電路圖 圖3.3 上位機(jī)控制無(wú)線發(fā)送模塊電路圖發(fā)送模塊本身可以傳送12路信息。由于使用了CD4051，限制了最大發(fā)送信息量。另外作品要實(shí)現(xiàn)7路的開關(guān)，每個(gè)開關(guān)有兩種狀態(tài)信息，所以要傳輸?shù)男畔⒖偭坑?×2=14種，于是需要對(duì)要傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行編碼。另外，使用的模塊本身沒(méi)有定義通信協(xié)議，所以我們需要定義通信協(xié)議和在上位機(jī)種完成編碼，下位機(jī)按照協(xié)議解碼和校驗(yàn)。我們定義的通信協(xié)議如下：數(shù)據(jù)頭(8位)數(shù)據(jù)頭(8位)數(shù)據(jù)體開關(guān)號(hào)開關(guān)狀態(tài)結(jié)束位(8bit)一個(gè)數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)包(一)數(shù)據(jù)包(二)數(shù)據(jù)包(三)三個(gè)相同的數(shù)據(jù)包,構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)體發(fā)送以數(shù)據(jù)體為單位,三個(gè)數(shù)據(jù)包供下位機(jī)校驗(yàn)圖3.4 通信協(xié)議示意框圖通過(guò)以上步驟，下位機(jī)ATMEGA16就可以接收到并理解所發(fā)送的信息。利用通信協(xié)議可以使無(wú)線模塊工作更穩(wěn)定，具有更好的容錯(cuò)能力。第三節(jié)：開關(guān)控制模塊下位機(jī)的一個(gè)重要的作用是要控制7路220V目標(biāo)電路的打開和關(guān)閉。通過(guò)弱電來(lái)控制強(qiáng)電，有以下幾中可選方案：方案一、使用固態(tài)繼電器。固態(tài)繼電器具有響應(yīng)速度快、無(wú)觸點(diǎn)，但是固態(tài)繼電器有漏電流、容量小和價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)。方案二、使用可控硅?？煽毓杈哂幸子诳刂?、無(wú)觸點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格昂貴、不易于購(gòu)買，且局限性比較大。方案三、電磁繼電器。它通過(guò)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸引觸點(diǎn)彈片，實(shí)現(xiàn)開關(guān)動(dòng)作。當(dāng)沒(méi)有電流流過(guò)線圈時(shí)觸點(diǎn)自動(dòng)放開，電路被關(guān)閉。這種繼電器價(jià)格低廉、易于購(gòu)買，容量大、且易于控制。我們?cè)谧髌分惺褂梅桨溉械碾姶爬^電器作為開關(guān)控制模塊的核心元件。要實(shí)現(xiàn)下位機(jī)對(duì)它的控制，首先要解決的問(wèn)題就是驅(qū)動(dòng)和隔離。我們不能直接用單片機(jī)的某個(gè)引腳去連接繼電器控制端，一是單片機(jī)引腳驅(qū)動(dòng)能力有限，二是當(dāng)電路斷開的時(shí)候，繼電器線圈會(huì)把單片機(jī)引腳電壓拉高到+12V，超出引腳所能承受的電壓范圍，會(huì)燒壞單片機(jī)。在實(shí)現(xiàn)該單元電路時(shí)，我們?cè)谝_接了個(gè)三級(jí)管（9013）來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)和隔離。另外由于電磁繼電器是感性器件，在斷開瞬間，會(huì)產(chǎn)生很大的反向電壓，這一尖峰電壓會(huì)損壞其他電路，尤其是脆弱的單片機(jī)；所以我們?cè)诶^電器線圈兩端接了一個(gè)二極管，來(lái)吸收反向尖峰電壓，保護(hù)了電路，降低了噪聲。設(shè)計(jì)的單元電路圖如下：圖3.5 下位機(jī)控制繼電器開關(guān)單元電路圖3.5 下位機(jī)控制繼電器開關(guān)單元電路圖中控制端接的是下位機(jī)某個(gè)輸出引腳。繼電器的+12V電壓由220V—±12V的變壓器提供。圖中顯示了所使用的繼電器內(nèi)部為雙刀開關(guān)，這樣可以把零線，火線都斷開，不會(huì)產(chǎn)生用電危險(xiǎn)。第四節(jié)：過(guò)壓過(guò)流保護(hù)模塊過(guò)壓過(guò)流保護(hù)是一個(gè)非常重要的模塊，通過(guò)它確保用電器工作在正常的電壓電流范圍內(nèi)，不致出現(xiàn)燒毀用電器的危險(xiǎn)。如何來(lái)檢測(cè)電路的電流信息，我們有兩種被選方案：方案一、電阻分壓。探測(cè)端直接與高電壓大電流端相接觸，如果可以精確地知道分壓電阻的阻值，依據(jù)歐姆定律可以很精確地知道流過(guò)的電流大小，但是這樣容易產(chǎn)生漏電，并且電阻消耗功率較大，噪聲難于控制。方案二、電流互感器。它通過(guò)互感線圈的電流關(guān)系，把高電壓大電流轉(zhuǎn)化成電壓參考點(diǎn)懸浮的電流量。這種方法測(cè)量范圍寬，測(cè)量端與探測(cè)端完全隔離，不會(huì)引入噪聲；所以在作品中我們采取此種方案。電流互感器的原理在下圖中描繪的很清楚：圖中標(biāo)出了原線圈與副線圈的匝數(shù)比為1：100，則采集到的電流I1與目標(biāo)電路電流I2比例關(guān)系為 （公式3.1）用電電路中的電流在10A以內(nèi)，于是可得采集到的電流范圍在0.1A以內(nèi)。圖3.6 電流采集,及轉(zhuǎn)化電路電流——電壓轉(zhuǎn)換過(guò)程也在圖3.5中畫出來(lái)了：使用運(yùn)算放大器LM358組成一個(gè)負(fù)反饋回路，這樣可以保證放大器2，3兩腳的電壓相等，3腳的電壓是由一個(gè)基準(zhǔn)電壓源給出，準(zhǔn)確而穩(wěn)定，可以作為參照電壓。另外使用2.5的參考電壓還有一個(gè)目的：由于電流I2是交流電，有負(fù)電流部分，會(huì)使輸出有負(fù)電壓，會(huì)燒壞單片機(jī)，將I2拉高2.5V以后就不會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題。由于放大器工作在線性區(qū)，電流I2全部電阻R，從而各個(gè)參量有如下關(guān)系：圖3.6 電流采集,及轉(zhuǎn)化電路 （公式3.2）就可以直接由下位機(jī)ATMEGA16內(nèi)置的AD轉(zhuǎn)換器來(lái)測(cè)量。當(dāng)?shù)姆逯颠_(dá)到4.9V時(shí)，就說(shuō)明I1已經(jīng)達(dá)到10A的峰值電流，這是單片機(jī)將控制該路的繼電器斷開電路。以上便是過(guò)流保護(hù)過(guò)程。電路中使用的兩個(gè)三級(jí)管是為了解決LM358輸出電流小的缺點(diǎn)，通過(guò)電流放大作用保證I2可以達(dá)到正常探測(cè)電流范圍。電壓的探測(cè)過(guò)程相對(duì)要簡(jiǎn)單一些：直接在變壓器輸出的12V與地之間接分壓電阻，用下位機(jī)的AD轉(zhuǎn)換器檢測(cè)其變化，確定其是否超過(guò)規(guī)定，其原理與前面的類似，不再累述。第五節(jié)：電源模塊由于在下位機(jī)部分需要的電源有LM358所需要的±12V電壓，繼電器的+12V電壓，單片機(jī)+5V電壓，以及作為電流檢測(cè)使用到的2.5V參考電壓。所以將電源模塊單獨(dú)拿出來(lái)描述?？偟碾娫从勺儔浩魈峁?jīng)過(guò)整流橋，濾波電容，使用78，79系列三端穩(wěn)壓器得到穩(wěn)定的±12V電壓和+5V電壓。電路圖如下：圖3.7 接收部分電源模塊圖3.7 接收部分電源模塊2.5V基準(zhǔn)電壓源電路所使用的核心元件是TL431精密可調(diào)穩(wěn)壓器。使用的三極管8050擴(kuò)大輸出電流，9012擴(kuò)大吸收電流其電路圖如圖3.8圖3.8 2.5V基準(zhǔn)電壓源電路圖3.8 2.5V基準(zhǔn)電壓源電路第四章：?jiǎn)卧娐窚y(cè)試人機(jī)交互，串口通信，無(wú)線信號(hào)收發(fā)模塊，開關(guān)控制模塊可以一起進(jìn)行檢測(cè)：在電腦上，試驗(yàn)各個(gè)路的“打開”，“關(guān)閉”，“定時(shí)”，“群打開”，“群關(guān)閉”操作，在接收電路板上的繼電器會(huì)做出相應(yīng)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電路的控制。電流檢測(cè)模塊的測(cè)試：測(cè)試時(shí)使用THDM-1型數(shù)電模電實(shí)驗(yàn)箱提供4V，6V，10V的交流電源，測(cè)量交流電流使用的是DT-9208型3又1/2位萬(wàn)用表，使用GOS-620型示波器監(jiān)視輸出電壓得到的三組試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：表4.1 電流檢測(cè)模塊測(cè)試數(shù)據(jù)從表中可以看出：實(shí)際測(cè)得電壓數(shù)據(jù)于通過(guò)公式3.2計(jì)算得到的結(jié)果相差很小，再加上萬(wàn)用表和電阻的誤差，標(biāo)中所出現(xiàn)的誤差在允許范圍內(nèi)，可以接受?；鶞?zhǔn)電壓測(cè)量：使用DT-9208型3又1/2位萬(wàn)用表測(cè)得如下數(shù)據(jù)。輸出電壓：2.49V電壓測(cè)試模塊數(shù)據(jù)：使用DT-9208型3又1/2位萬(wàn)用表測(cè)得如下數(shù)據(jù)。輸入電壓：219V 輸出電壓：1.60V說(shuō)明輸出電壓值在單片機(jī)可探測(cè)的范圍內(nèi)，并且可以根據(jù)此電壓值做出相應(yīng)的響應(yīng)，電壓測(cè)量模塊工作正常，可以實(shí)現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)。第五章：整體測(cè)試將下位機(jī)所在電路板加上220V電壓，測(cè)試無(wú)線遙控開關(guān)的功能，所有路的開關(guān)，定時(shí)功能都能正常工作。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)仍然有小概率的出錯(cuò)事件。這是由于空間電磁噪聲，導(dǎo)致接收不到正確的數(shù)據(jù)。已經(jīng)基本滿足了設(shè)計(jì)要求.第六章：結(jié)論針對(duì)無(wú)線控制過(guò)程中出現(xiàn)的誤碼現(xiàn)象，我們認(rèn)為，在電路方面還可以作如下改進(jìn)：使用協(xié)議更完善的數(shù)字傳輸模塊。主要是為了能夠給發(fā)送方提供反饋，讓其能夠判斷接受到的數(shù)據(jù)是否正確?，F(xiàn)在的作品還只能通過(guò)電腦控制對(duì)象電路的開關(guān)，無(wú)法從下位機(jī)那里獲取各用電電路的狀態(tài)信息，如果可以做到雙向通信，就可以解決上述問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)在電腦上對(duì)各用電電路的監(jiān)視。參考文獻(xiàn)[1]陳冬云.單片機(jī)原理與開發(fā)指導(dǎo).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2021.[2]雙龍電子.ICCAVRC編譯器的使用.廣州：雙龍電子，2021.[3]趙文博.新型常用集成電路速查手冊(cè).北京：人民郵電出版社，2021[4]ATMEL.具有16KB系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash的8位微控制器ATmega16/ATmega16L[5]ATMEL.具有8KB系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash的8位微控制器ATmega8/ATmega8L

引力波的實(shí)驗(yàn)探測(cè)給我們的啟示摘要：引力理論的發(fā)展經(jīng)歷了數(shù)百年，從牛頓到愛因斯坦，從萬(wàn)有引力定律到廣義相對(duì)論。在這過(guò)程中，科學(xué)家們引力波的預(yù)言質(zhì)疑不休、爭(zhēng)論不止。而引力波的實(shí)驗(yàn)探測(cè)無(wú)疑證明了一切。引力波的發(fā)現(xiàn)，彌補(bǔ)了愛因斯坦的廣義相對(duì)論的漏洞，也確定了他的理論的正確。這是人類史上出現(xiàn)的又一契機(jī)，它將為人類社會(huì)帶來(lái)重大變革?！捌莆濉笔侵袊?guó)傳統(tǒng)迎財(cái)神的日子。2016年的這一天，卻一個(gè)讓全世界物理學(xué)界沸騰的日子，甚至許多的物理學(xué)家為之痛哭流涕——被預(yù)言已經(jīng)百年的引力波，終于被探測(cè)到了。引力是什么？在今天人們所知道的物質(zhì)的四種基本相互作用中，引力作用為最弱。四種相互作用按作用強(qiáng)度比例順序是：強(qiáng)相互作用(1),電磁相互作用(10),弱相互作用(10),引力相互作用(10)。因此，在研究基本粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)，引力一般略去不計(jì)。但在天文學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，由于涉及的對(duì)象的質(zhì)量極其巨大，引力就成為不僅支配著天體的運(yùn)動(dòng)，而且往往是天體的結(jié)構(gòu)和演化的決定因素。引力并不是一種所謂的“力”，而是一種屬性。牛頓在1687年出版的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中首次提出萬(wàn)有引力定律，基于此，他結(jié)識(shí)了彗星的運(yùn)動(dòng)軌道和地球上的潮汐現(xiàn)象，并根據(jù)萬(wàn)有引力定律成功地預(yù)言并發(fā)現(xiàn)了海王星。萬(wàn)有引力定律出現(xiàn)后，才正式把研究天體的運(yùn)動(dòng)建立在力學(xué)理論的基礎(chǔ)上，從而創(chuàng)立了天體力學(xué)。簡(jiǎn)單的說(shuō)，質(zhì)量越大的東西產(chǎn)生的引力越大，地球的質(zhì)量產(chǎn)生的引力足夠把地球上的東西全部抓牢。1905年，愛因斯坦提出狹義相對(duì)論，突破了絕對(duì)時(shí)間和絕對(duì)空間的概念，否定了瞬時(shí)超距作用，從根本上動(dòng)搖了建立在這些舊觀念基礎(chǔ)上的牛頓引力理論。經(jīng)過(guò)十年的探索后，愛因斯坦于1915年提出了迄今為止最成功的近代引力理論——廣義相對(duì)論。廣義相對(duì)論中，引力被歸咎于時(shí)空的彎曲。這種彎曲是由物質(zhì)造成的，物質(zhì)的質(zhì)量越大，所形成的扭曲也就越嚴(yán)重。但是這種彎曲，對(duì)于人類來(lái)說(shuō)根本感知不到，一是因?yàn)槿祟惏殡S這種彎曲一起彎曲了，而是由于這種彎曲太微小。大質(zhì)量物體發(fā)生的扭曲引起了震動(dòng)，而這種震動(dòng)，就是引力波?？茖W(xué)家們通過(guò)探測(cè)這種時(shí)空震蕩，來(lái)證實(shí)引力波的存在。早在1916年，愛因斯坦在廣義相對(duì)論中就預(yù)言了引力波的存在。而科學(xué)家們普遍認(rèn)為，這次LIGO這一發(fā)現(xiàn)是愛因斯坦相對(duì)論實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中最后一塊缺失的“拼圖”，證實(shí)了愛因斯坦廣義相對(duì)論的正確性，彌補(bǔ)了愛因斯坦的廣義相對(duì)論的漏洞，驗(yàn)證了已故科學(xué)家愛因斯坦的預(yù)言。探測(cè)的儀器叫做邁克爾遜干涉儀，或是LIGO。LIGO的“兩條腿”都有4千米長(zhǎng)，最近的一次升級(jí)就花去了幾十億美元。LIGO的原理是什么？簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是利用光速不變，在同樣的直線路程里測(cè)試耗時(shí)，而通過(guò)時(shí)間的偏差（盡最大可能排除誤差，也是耗資巨大的原因）來(lái)判定空間確實(shí)存在震動(dòng)。這樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)置基于愛因斯坦的假設(shè)：光速不變，是因?yàn)橐怨獾囊暯强?，它沿途?jīng)過(guò)的空間發(fā)生了折疊伸縮?？赡艿囊Σㄌ綔y(cè)源包括致密雙星系統(tǒng)（白矮星，中子星和黑洞）。在2016年2月11日，LIGO科學(xué)合作組織和Virgo合作團(tuán)隊(duì)宣布他們已經(jīng)利用高級(jí)LIGO探測(cè)器，首次探測(cè)到了來(lái)自于雙黑洞合并的引力波信號(hào)。在過(guò)去的數(shù)十年里，許多物理學(xué)家和天文學(xué)家為證明引力波的存在進(jìn)行了大量研究。其中，泰勒和赫爾斯由于第一次得到引力波存在的間接證據(jù)榮獲1993年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。到目前為止，類似的雙中子星系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了近十個(gè)，但是雙黑洞系統(tǒng)卻是首次。在實(shí)驗(yàn)方面，第一個(gè)對(duì)直接探測(cè)引力波作偉大嘗試的人是韋伯。雖然他的共振棒探測(cè)器最后沒(méi)能找到引力波，但是韋伯開創(chuàng)了引力波實(shí)驗(yàn)科學(xué)的先河，為如今的碩果打下了基礎(chǔ)。因?yàn)樵诘孛嫔虾苋菀资艿礁蓴_，所以物理學(xué)家們也在向太空進(jìn)軍。歐洲的空間引力波項(xiàng)目eLISA（演化激光干涉空間天線）。eLISA將由三個(gè)相同的探測(cè)器構(gòu)成為一個(gè)邊長(zhǎng)為五百萬(wàn)公里的等邊三角形，同樣使用激光干涉法來(lái)探測(cè)引力波。此項(xiàng)目已經(jīng)歐洲空間局通過(guò)批準(zhǔn)，正式立項(xiàng)，目前處于設(shè)計(jì)階段，計(jì)劃于2034年發(fā)射運(yùn)行。作為先導(dǎo)項(xiàng)目，兩顆測(cè)試衛(wèi)星已經(jīng)于2015年12月3日發(fā)射成功，目前正在調(diào)試之中。中國(guó)的科研人員，在積極參與目前的國(guó)際合作之外之外，也在籌建自己的引力波探測(cè)項(xiàng)目。引力波的實(shí)驗(yàn)探測(cè)引起了世界范圍的轟動(dòng)，這些探測(cè)極其不易，宇宙中發(fā)生爆炸性的大事件時(shí)產(chǎn)生的引力波，才相對(duì)容易探測(cè)到，例如黑洞合并、星系合并、超新星爆炸等。100年前，愛因斯坦在預(yù)言引力波存在時(shí)就曾說(shuō)：“這些數(shù)值是如此微小，她們不會(huì)對(duì)任何的東西產(chǎn)生顯著的作用，沒(méi)人能夠去測(cè)量它們?！辈桃环蚪o出解釋：“時(shí)間發(fā)生得越早，距離越遠(yuǎn)，越會(huì)在宇宙中傳播期間被紅移。紅移指的是由于宇宙本身的膨脹將所有的波動(dòng)的波長(zhǎng)拉直拉平，這樣其波動(dòng)性就難以被探測(cè)到。例如，這次LIGO探測(cè)到的引力波，是13億年以前兩個(gè)大約30個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞并合所產(chǎn)生的引力波，振幅之小，是在原子核尺寸的千分之一的尺度。能探測(cè)到真的是非常不容易，LIGO實(shí)驗(yàn)組的科學(xué)家們也是在幾十年里經(jīng)歷多次挫折，不斷調(diào)整方案，改進(jìn)儀器，才最終探測(cè)到的?！彼运某晒μ綔y(cè)也標(biāo)志著在這個(gè)領(lǐng)域人類的技術(shù)進(jìn)步到了前所未有的水平。而它所具有的里程碑意義不止在科學(xué)情感上，更在于能夠打開人類的一個(gè)新的世界——每個(gè)人都對(duì)它滿懷期待。如果電磁波探測(cè)是人類的眼睛，那么人類又多了一雙聆聽外界的耳朵。馬克斯·普朗克引力物理研究所說(shuō)：“在《星際穿越》和《三體》中，都不約而同地將引力波選為了未來(lái)科技發(fā)達(dá)的人類的通訊手段，這也許只能是美好的幻想，但對(duì)于天文研究而言，引力波的確開啟了一扇新的窗口。吹進(jìn)來(lái)的第一縷清風(fēng)，就帶來(lái)了一個(gè)重大的信息：極重的恒星級(jí)雙黑洞系統(tǒng)存在并可以在足夠短的時(shí)間（10億年）內(nèi)并合。這是讓我們始料未及的。誰(shuí)能知道在將來(lái)的更多的探測(cè)中，LIGO和一眾引力波探測(cè)器能帶給我們什么樣的驚喜呢？”引力波有兩個(gè)非常重要而且比較獨(dú)特的性質(zhì)。第一：不需要任何的物質(zhì)存在于引力波源周圍。這時(shí)就不會(huì)有電磁輻射產(chǎn)生。第二：引力波能夠幾乎不受阻擋的穿過(guò)行進(jìn)途中的天體。比如，來(lái)自于遙遠(yuǎn)恒星的光會(huì)被星際介質(zhì)所遮擋，引力波能夠不受阻礙的穿過(guò)。對(duì)于天文學(xué)家來(lái)說(shuō)，這兩個(gè)特征允許引力波攜帶有更多的之前從未被觀測(cè)過(guò)的天文現(xiàn)象信息，而每一個(gè)電磁波譜的打開，都會(huì)為我們帶來(lái)前所未有的發(fā)現(xiàn)。天文學(xué)家們同樣期望引力波也是如此。而引力波本身的性質(zhì)也可能對(duì)基礎(chǔ)物理學(xué)產(chǎn)生巨大的影響。另外，引力波蘊(yùn)含的，很可能是宇宙誕生的畫面。我們從小都被告知一個(gè)最著名的猜想——宇宙是在一場(chǎng)爆炸中誕生的。這意味著，在時(shí)空的開始，宇宙又一次最為劇烈的震動(dòng)。引力波就能讓我們還原這個(gè)震動(dòng)——它是否存在？有多大規(guī)模？不僅如此，引力波還能傳遞信息——我們看不到的宇宙空間在發(fā)生什么？據(jù)科學(xué)家解釋，這次的引力波就是在遙遠(yuǎn)的距離上巨大的黑洞變化引起的。而這一結(jié)果也證明了黑洞真實(shí)存在——至少是廣義相對(duì)論預(yù)測(cè)的由純凈、真空、扭曲時(shí)空組成的完美圓形物體。并且，引力波傳遞的信息可以讓科學(xué)家更精確地估計(jì)宇宙膨脹的速度?？偠灾粋€(gè)新的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)，總會(huì)給人類社會(huì)帶來(lái)無(wú)法預(yù)估的發(fā)展。18世紀(jì)面熟電磁波的麥克斯韋理論確認(rèn)的時(shí)候，也沒(méi)人知道會(huì)給人類帶來(lái)什么，但是現(xiàn)在不管是電視機(jī)還是移動(dòng)電話，都與電磁現(xiàn)象有關(guān)。引力波的發(fā)現(xiàn)類似當(dāng)年的發(fā)現(xiàn)X光一樣，是一種工具。有了這個(gè)工具，我們可以利用引力波的觀察，去觀察遙遠(yuǎn)的宇宙的現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)、時(shí)空穿梭等等才是有可能實(shí)現(xiàn)的事情。如果沒(méi)有引力波，以我們現(xiàn)有的技術(shù)是做不到這些科幻世界才有的事情的。“既然引力波是存在的，基于引力波的科研思路可信性就大大提高了。就好像走一條未知的路，走到半路，有人懷疑不對(duì)，結(jié)果證實(shí)是對(duì)的，那么就可以加快步伐了?！碧K萌說(shuō)。世界各國(guó)都加大了探測(cè)研究引力波的力度，我國(guó)也緊跟探索引力波的步伐?！疤烨儆?jì)劃”參與者、中山大學(xué)天文與空間科學(xué)研究院院長(zhǎng)李淼教授介紹，“天琴計(jì)劃”是我國(guó)自主開展空間引力波探測(cè)的可行方案，發(fā)射三顆衛(wèi)星探測(cè)引力波，該計(jì)劃預(yù)期執(zhí)行期為2016~2035年，分四階段實(shí)施。項(xiàng)目還將挖山洞，建觀測(cè)站以及建設(shè)綜合研究大樓。預(yù)計(jì)擬投三億啟動(dòng)。天琴計(jì)劃預(yù)期執(zhí)行期為2016-2035年，分四階段實(shí)施：（1）2016-2020年：完成月球/深空衛(wèi)星激光測(cè)距、空間等效原理檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)和下一代重力衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)所需關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)。主要研發(fā)成果包括：新一代月球激光測(cè)距反射器、月球激光測(cè)距臺(tái)站、高精度加速度計(jì)、無(wú)拖曳控制（包含微推進(jìn)器）、高精度星載激光干涉儀、星間激光測(cè)距技術(shù)等；（2）2021-2025年：完成空間等效原理檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)和下一代重力衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)工程樣機(jī)，并成功發(fā)射下一代重力衛(wèi)星和空間等效原理實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。主要研發(fā)成果包含：超靜衛(wèi)星平臺(tái)、高精度大型激光陀螺儀以及進(jìn)一步提高加速度計(jì)、無(wú)拖曳控制、高精度星載激光干涉儀、星間激光測(cè)距等技術(shù)；（3）2026-2030年：完成空間引力波探測(cè)關(guān)鍵技術(shù)，完成衛(wèi)星載荷工程樣機(jī)；（4）2031-2035年：進(jìn)行衛(wèi)星系統(tǒng)整機(jī)聯(lián)調(diào)測(cè)試、系統(tǒng)組裝，發(fā)射空間引力波探測(cè)衛(wèi)星。李淼介紹，“天琴計(jì)劃”的出發(fā)點(diǎn)是切實(shí)根據(jù)我國(guó)的技術(shù)能力實(shí)際和未來(lái)幾十年的發(fā)展前景，提出我國(guó)自主開展空間引力波探測(cè)的可行方案。在目前討論的初步概念中，天琴將采用三顆全同的衛(wèi)星構(gòu)成一個(gè)等邊三角形陣列，每顆衛(wèi)星內(nèi)部都包含一個(gè)或兩個(gè)極其小心懸浮起來(lái)的檢驗(yàn)質(zhì)量。衛(wèi)星上將安裝推力可以精細(xì)調(diào)節(jié)的微牛級(jí)推進(jìn)器，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，使得檢驗(yàn)質(zhì)量始終保持與周圍的保護(hù)容器互不接觸的狀態(tài)。這樣檢驗(yàn)質(zhì)量將只在引力的作用下運(yùn)動(dòng)，而來(lái)自太陽(yáng)風(fēng)或太陽(yáng)光壓等細(xì)微的非引力擾動(dòng)將被衛(wèi)星外殼屏蔽掉。高精度的激光干涉測(cè)距技術(shù)將被用來(lái)記錄由引力波引起的、不同衛(wèi)星上檢驗(yàn)質(zhì)量之間的細(xì)微距離變化，從而獲得有關(guān)引力波的信息?！疤烨佟钡男l(wèi)星將在以地球?yàn)橹行?、高度約10萬(wàn)公里的軌道上運(yùn)行，針對(duì)確定的引力波源進(jìn)行探測(cè)。這樣的選擇能夠避免測(cè)到引力波信號(hào)卻無(wú)法確定引力波源的問(wèn)題。中國(guó)科學(xué)院也于2016年2月16日公布了空間引力波探測(cè)與研究的“空間太極計(jì)劃”。按照這一計(jì)劃，我國(guó)將在2030年前后發(fā)射由位于等邊三角形頂端三顆衛(wèi)星組成的引力波探測(cè)星組，用激光干涉方法進(jìn)行中低頻波段引力波的直接探測(cè)。主要科學(xué)目標(biāo)是觀測(cè)雙黑洞并合和極大質(zhì)量比天體并合時(shí)產(chǎn)生的引力波輻射，以及其他的宇宙引力波輻射過(guò)程。中科院力學(xué)研究所胡文瑞院士表示，“我國(guó)目前的技術(shù)能力與國(guó)際先進(jìn)水平還有一定的差距，這種差距可以通過(guò)良好的國(guó)際合作得到一定的彌補(bǔ)?！焙娜鹫f(shuō)，“空間太極計(jì)劃”是一個(gè)中歐合作的國(guó)際合作計(jì)劃，目前有兩個(gè)方案：方案一是參加歐洲空間局的eLISA雙邊合作計(jì)劃；方案二是發(fā)射一組中國(guó)的引力波探測(cè)衛(wèi)星組，與2035年左右發(fā)射的eLISA衛(wèi)星組同時(shí)遨游太空，進(jìn)行低頻引力波探測(cè)。據(jù)介紹，空間引力波探測(cè)被列入中科院制訂的空間2050年規(guī)劃。2008年由中科院發(fā)起，中科院多個(gè)研究所及院外高校科研單位共同參與。引力波的發(fā)現(xiàn)是感人至深的，它印證了一位物理學(xué)大師的睿智偉大，為年富力強(qiáng)的物理學(xué)家們?cè)鎏砹诵判暮桶参?。在理性上，引力波的發(fā)現(xiàn)更是激動(dòng)人心的，人類的歷史將會(huì)改寫，一切都是未知，未知也許會(huì)更加美好。參考文獻(xiàn)：[1].柏格曼著，周奇、郝蘋譯：《相對(duì)論引論》，高等教育出版社，北京，1961。(P.G.Bergmann,IntroductiontotheTheoryofRelativity,Butterworths,London,1958.)[2].溫伯格著，鄒振隆譯：《引力和宇宙論》，科學(xué)出版社，北京，1979。(S.Weinberg,GravitationandCosmology,JohnWileyandSons,NewYork,1972.)[3].北京:科學(xué)出版社,1977.J·韋伯著,陳鳳至,張大衛(wèi).《廣義相對(duì)論與引力波》[4].《引力波與引力波探測(cè)》李芳昱、張顯洪[5].《引力、引力波和引力波的探測(cè)》薛鳳家，《大學(xué)物理》[6].《空間時(shí)間引力》（美）沃爾德史新奎金麗莉[7].《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》艾薩克牛頓1687[8].《原理》艾薩克牛頓[9].《論引力波》愛因斯塔1918[10].《廣義相對(duì)論》劉遼，趙崢-2004[11].《廣義相對(duì)論與現(xiàn)代宇宙學(xué)》須重明-南京師范大學(xué)出版社-1999[12].《廣義相對(duì)論引論》俞允強(qiáng)-北京大學(xué)出版社-1987[13].《廣義相對(duì)論基礎(chǔ)》趙崢-清華大學(xué)出版社-2010[14].《引力波探測(cè)》胡恩科-《物理》[15].《引力波、引力波源和引力波探測(cè)實(shí)驗(yàn)》唐孟希，李芳昱，趙鵬飛《天文研究與技術(shù)》

公司信息化工作總結(jié)XXX公司成立伊始，公司領(lǐng)導(dǎo)就非常注重信息化建設(shè)工作，提出了“3I”管理思想，即制度管理（Institution）、國(guó)際質(zhì)量環(huán)境管理（ISO）、信息化管理（Information）。公司逐步建立起信息化工作平臺(tái)，為公司蓬勃發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。目前，公司通過(guò)加快信息化建設(shè)，改進(jìn)和強(qiáng)化了公司物資流、資金流、人才流及信息流的集成管理，公司的經(jīng)營(yíng)思想和管理模式帶來(lái)了根本性的變革。而信息技術(shù)與公司管理的發(fā)展與融合，又使公司競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略管理不斷創(chuàng)新，提高了企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。一、企業(yè)信息化建設(shè)對(duì)企業(yè)至關(guān)重要信息技術(shù)、信息系統(tǒng)甚至信息作為一種資源，已不再是僅僅支撐企業(yè)戰(zhàn)略，而且還有助于決定企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略。公司在戰(zhàn)略規(guī)劃中把企業(yè)管理信息化建設(shè)作為企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的