Báo cáo nghiên cứu khoa học: Một số giải pháp nâng cao chất lượng bài thí nghiệm 'Tổng hợp dao động của con lắc kép'

Tuyển tập các báo cáo nghiên cứu khoa học hay nhất của trường đại học vinh năm 2008 tác giả: 2. Võ Thanh Cương, Một số giải pháp nâng cao chất lượng bài thí nghiệm “Tổng hợp dao động của con lắc kép” ...Khoa học (trong tiếng Latin scientia, có nghĩa là "kiến thức" hoặc "hiểu biết") là các nỗ lực thực hiện phát minh, và tăng lượng tri thức hiểu biết của con người về cách thức hoạt động của thế giới vật chất xung quanh. Thông qua các phương pháp kiểm soát, nhà khoa học sử dụng cách...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học: "Một số giải pháp nâng cao chất lượng bài thí nghiệm “Tổng hợp dao động của con lắc kép” " §¹i häc Vinh T¹p chÝ khoa häc, tËp XXXVII, sè 1A-2008 Mét sè gi¶i ph¸p N©ng cao chÊt l−îng Bµi thÝ nghiÖm “Tæng hîp dao ®éng cña con l¾c kÐp” Vâ Thanh C−¬ng (a) Tãm t¾t. N©ng cao chÊt l−îng ®µo t¹o thÝ nghiÖm vËt lý lµ mét viÖc lµm cÇn thiÕt. Víi môc ®Ých trªn, trong bµi b¸o nµy chóng t«i ®−a ra mét sè gi¶i ph¸p tù chÕ t¹o bé kÕt nèi thÝ nghiÖm “Tæng hîp dao ®éng cña con l¾c kÐp” víi m¸y vi tÝnh. 1. LÝ luËn d¹y häc quan niÖm qu¸ tr×nh d¹y häc ph¶i ®¶m b¶o mét sè nguyªn t¾c nhÊt ®Þnh, tr−íc hÕt lµ nguyªn t¾c trùc quan. TÝnh trùc quan trong d¹y häc th−êng ®−îc thùc hiÖn qua c¸c ph−¬ng tiÖn d¹y häc. VËt lý lµ m«n häc thùc nghiÖm, bëi vËy thÝ nghiÖm vËt lý cã vai trß quan träng trong viÖc t¨ng tÝnh trùc quan, n©ng cao chÊt l−îng d¹y vËt lý. Tù thiÕt kÕ c¸c bé kÕt nèi (interface) gi÷a mét sè thÝ nghiÖm vËt lý víi m¸y vi tÝnh lµ mét viÖc lµm cÇn thiÕt cho viÖc d¹y thùc hµnh ë c¸c tr−êng ®¹i häc còng nh− ë c¸c bËc häc phæ th«ng. Trong c¸c thÝ nghiÖm vËt lý, phÐp ®o thêi gian lµ mét trong c¸c phÐp ®o c¬ b¶n vÝ dô nh−: c¸c thÝ nghiÖm (TN) vÒ ®Þnh luËt 2 Newton, TN vÒ ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng, TN vÒ tæng hîp dao ®éng cña hai con l¾c kÐp, TN vÒ con l¾c thuËn nghÞch vv... §Ó n©ng cao chÊt l−îng thÝ nghiÖm ®· cã rÊt nhiÒu gi¶i ph¸p vÒ c¸c bé kÕt nèi m¸y vi tÝnh víi c¸c thÝ nghiÖm trªn, vÝ dô nh−: c¸c bé Cassy hoÆc c¸c bé VideoCom cña h·ng Leybol hoÆc cña h·ng Phywe. C¸c bé kÕt nèi nhËp ngo¹i nµy gi¸ thµnh cao vµ cã nhiÒu yªu cÇu vÒ kü thuËt nªn ch−a ®−îc phæ biÕn vµ sö dông réng r¶i. Bµi viÕt nµy sÏ giíi thiÖu mét sè gi¶i ph¸p kÕt nèi gi÷a thÝ nghiÖm vËt lý víi m¸y vi tÝnh, trong ®ã m¸y vi tÝnh ghi nhËn vµ xö lÝ c¸c kÕt qu¶ c¸c phÐp ®o thêi gian trong c¸c thÝ nghiÖm nãi trªn. §Ó thùc hiÖn c«ng viÖc ®ã ta cÇn ®iÓm l¹i mét sè nÐt c¬ b¶n cña c¸c bé c¶m biÕn, bé kÕt nèi thiÕt bÞ ngo¹i vi víi m¸y vi tÝnh vµ kü thuËt truyÒn th«ng RS232 (kü thuËt giao tiÕp m¸y vi tÝnh víi thiÕt bÞ ngo¹i vi). 2. Do yªu cÇu kü thuËt, trong c¸c thÝ nghiÖm kh¸c nhau sö dông c¸c bé c¶m biÕn kh¸c nhau vÝ dô nh−: trong thÝ nghiÖm vÒ ®o hÖ sè nhít b»ng ph−¬ng ph¸p Stock ta sö dông bé c¶m biÕn tõ [2], trong c¸c thÝ nghiÖm vÒ chuyÓn ®éng trªn ®Öm kh«ng khÝ ta dïng c¸c bé c¶m biÕn quang (Fock Light Barie) [1], víi c¸c phÐp ®o chu kú con l¾c dao ®éng ta l¹i dïng c¸c bé c¶m biÕn hång ngo¹i vv...Tuy cÊu t¹o vËt lý kh¸c nhau, nh−ng c¸c bé c¶m biÕn ®Òu cã ®iÓm gièng nhau: khi vËt ®i qua vÞ trÝ ®Æt c¶m biÕn, ®Çu ra c¸c bé c¶m biÕn xuÊt hiÖn tÝn hiÖu ®iÖn. C¸c tÝn hiÖu nµy ®−îc c¸c bé khuyÕch ®¹i thÝch hîp t¹o thµnh c¸c xung ®iÒu khiÓn cho c¸c bé kÕt nèi víi m¸y vi tÝnh. Bé kÕt nèi gi÷a thÝ nghiÖm vËt lý vµ m¸y tÝnh ta cã thÓ sö dông IC vi xö lÝ AT89C52. IC AT89C52 ho¹t ®éng nh− mét m¸y tÝnh mini ®éc lËp: cã bé xö lÝ trung t©m (CPU), cã 255 thanh ghi víi bé nhí 64 KB, bé nhí sè liÖu ®éng RAM 128 KB, 32 cæng giao tiÕp vµo ra (I/O ports), 2 ng¾t (interrupts) ngoµi vµ 3 ng¾t trong, 2 bé ®Õm thêi gian (time & counter) víi chÕ ®é ®Õm trµn (overflow), 4KB ROM cho c¸c lÖnh NhËn bµi ngµy 16/10/2008. Söa ch÷a xong 07/01/2008. 11 … “Tæng hîp dao ®éng cña con l¾c kÐp”, tr. 11-15 Vâ Thanh C−¬ng ngÇm ®Þnh, bé t¹o dao ®éng OSC cã thÓ ho¹t ®éng víi dao ®éng th¹ch anh (xtal), c¸c ®−êng truyÒn sè liÖu 8 bit (parallel bus), ®−êng truyÒn sè liÖu nèi tiÕp (serial port) tèc ®é cao vv... phï hîp cho viÖc chÕ t¹o c¸c bé kÕt nèi thÝ nghiÖm vËt lý víi m¸y vi tÝnh. Xung ®iÒu khiÓn (tõ c¸c bé c¶m biÕn) ®−îc truyÒn tíi c¸c ng¾t ngoµi (ch©n P3.2 hoÆc ch©n P3.3) cña IC AT89C52. Víi phÇn mÒm cµi s½n IC AT89C52 sÏ xö lÝ c¸c th«ng tin, sau ®ã göi kÕt qu¶ vÒ m¸y tÝnh ®Ó tÝnh to¸n vµ hiÓn thÞ kÕt qu¶. C¸c th«ng tin ®−îc truyÒn tõ ch©n TxD (Serial output port) cña IC AT89C52 sang ch©n RxD (Receive Data) trªn cæng RS232 cña m¸y vi tÝnh. C¸c ch©n cæng RS 232 cña m¸y vi tÝnh cã s¬ ®å nh− h×nh 1, trong ®ã ch©n RxD lµ ch©n thø 2. Møc ®iÖn ¸p logic cña cæng RS 232 lµ hai møc +15V vµ -15V (vÝ dô víi ®−êng d÷ liÖu sö dông logic ©m, logic 1 cã ®iÖn thÕ gi÷a -5V vµ -15V, logic 0 cã ®iÖn thÕ gi÷a +5V vµ 15 V). §Ó truyÒn tÝn hiÖu tõ ch©n TxD cña IC AT8952 (cã ®iÖn ¸p tõ 0V ®Õn 5V) sang cæng RS 232 cña m¸y tÝnh ta ph¶i truyÒn tÝn hiÖu qua mét IC cã chøc n¨ng khuÕch ®¹i vµ chuyÓn ®æi tÝn hiÖu vÝ dô nh−: IC H1N232CP hoÆc Max232... [6] 1. TC AT89C52 2. Th¹ch anh 24 MHz 3. IC H1N 232 H.2 M¹ch ®iÖn tö cña bé kÕt nèi Cã nhiÒu gi¶i ph¸p kh¸c nhau ®Ó chÕ t¹o bé kÕt nèi tÝn hiÖu tõ c¸c bé c¶m biÕn ®Õn m¸y vi tÝnh. Nh−ng phÇn mÒm truyÒn sè liÖu tõ IC vi xö lÝ vµ nhËn sè liÖu tõ cæng COM vµo d÷ liÖu m¸y vi tÝnh ®Òu nh− nhau. §Ó truyÒn sè liÖu tõ IC AT89C52 ta lµm nh− sau: sè liÖu thùc nghiÖm (tÝn hiÖu b¸o ng¾t hoÆc kho¶ng thêi gian ®o ®−îc gi÷a hai tÝn hiÖu ng¾t) ®−îc ghi nhËn vµo thanh ghi A (Accumulator register) cña IC vi xö lÝ AT 89C52. §o¹n phÇn mÒm sau (®−îc viÕt trªn ng«n ng÷ C chuyªn dïng cho lËp tr×nh IC vi xö lÝ IC AT89C52 [3]) sÏ truyÒn sè liÖu ®· l−u trªn thanh ghi A sang cæng RS232 trong suèt thêi gian gi¸ trÞ TI = 1. out_pc: sbuf, A ‘göi gi¸ trÞ trong thanh ghi A ®Õn ch©n TxD mov jnb TI, $ ‘chê cho ®Õn khi TI=1 clr TI ‘Xo¸ TI (TI=0) ret 12 §¹i häc Vinh T¹p chÝ khoa häc, tËp XXXVII, sè 1A-2008 §Ó nhËn sè liÖu vµo m¸y vi tÝnh, ta sö dông phÇn mÒm Visual Basic 6.0. Khi nhËn tÝn hiÖu tõ AT89C52, m¸y tÝnh tù ®éng gäi hµm Private Sub Form Lo ...