專利名稱：智能型帶式記憶測(cè)試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種心理學(xué)測(cè)量儀器，特別涉及一種用于測(cè)試記憶的心理學(xué)測(cè)量儀器。
目前記憶儀的信息載體大多數(shù)采用盤式或鼓式兩種結(jié)構(gòu)。
盤式結(jié)構(gòu)的記憶儀，就是記憶材料信息的載體為一個(gè)剛性圓盤，由步進(jìn)電機(jī)定時(shí)，定角度的驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。帶有記憶材料的信息紙盤，被固定于剛性盤上，在信息紙盤上有一遮擋板，并在該板的邊緣附近，開一個(gè)小窗口，可使被試者從中看到紙盤上的局部信息。在步進(jìn)電機(jī)每步旋轉(zhuǎn)角度一定的條件下，窗口的大小就取決于圓盤的大小，而窗口越大可視信息量就越多，這當(dāng)然是我們所希望的。但盤越大其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也就越大，這將對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置帶來許多困難，會(huì)產(chǎn)生啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速下降、而停止時(shí)發(fā)生抖動(dòng)等現(xiàn)象。為了克服抖動(dòng)現(xiàn)象就必須采取阻尼措施，而增加阻尼則啟動(dòng)就更困難，又必須加大驅(qū)動(dòng)功率……。所以一般信息盤的直徑不易過大，其信息視窗的面積也較小，約為10毫米×28毫米。由于信息載體是圓形盤，所以信息視窗也多為扇形的，信息視窗小這樣給實(shí)驗(yàn)材料的組織帶來了較大的限制，由于驅(qū)動(dòng)電路為非智能控制電路，步進(jìn)電機(jī)定位，因此實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制難，且無復(fù)位功能。
鼓式的為機(jī)械結(jié)構(gòu)記憶儀，就是記憶材料信息的載體為一個(gè)剛性圓筒，而信息紙帶貼附于圓筒的外部邊緣，并由驅(qū)動(dòng)裝置定時(shí)，定角度的驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。從表面上看，鼓式結(jié)構(gòu)克服了盤式結(jié)構(gòu)的“窄窗”現(xiàn)象，為信息材料的組織帶來了較大的靈活性，但剛性鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比盤更大，幾乎很難用微型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。所以多采用一些特殊的機(jī)械結(jié)構(gòu)，這樣又帶來噪聲較大、而體積大且笨重的問題，即使能用電機(jī)驅(qū)動(dòng)除視窗口增大外，其它問題均不能解決。
本實(shí)用新型的目的是提供一種信息視窗面積大、體積小而薄、控制精確，且正、反轉(zhuǎn)任意可調(diào)、可自動(dòng)和手動(dòng)復(fù)位的多功能智能型帶式記憶測(cè)試儀。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是它主要包括由定位傳感器電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，定時(shí)顯示電路、健盤控制電路、微處理器CPU組成的微電腦控制電路及電機(jī)、帶式信息載體、機(jī)械傳動(dòng)裝置；其連接方式是微處理器的輸入端與鍵盤控制電路和定位傳感器電路的輸出端相連，微處理器的輸出端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、定時(shí)顯示電路的輸入端相連，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與電機(jī)相連，電機(jī)通過機(jī)械傳動(dòng)裝置帶動(dòng)帶式信息載體，帶式信息載體的邊緣附有帶空隙的黑色窄帶，且上面裝有信息帶。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述；
圖1是智能型帶式記憶測(cè)試儀的原理方框圖；圖2是智能型帶式記憶測(cè)試儀的電路圖；圖3是智能型帶式記憶測(cè)試儀的鍵盤控制面板圖；圖4是智能型帶式記憶測(cè)試儀的整機(jī)外形示意圖。
如
圖1、圖2所示，U4為微處理器CPU它是本實(shí)用新型的核心部分，由它完成智能型帶式記憶測(cè)試儀的時(shí)間設(shè)定和顯示、手動(dòng)復(fù)位和自動(dòng)復(fù)位、正反向轉(zhuǎn)動(dòng)、正反向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)、傳感器定位信號(hào)的采集、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的控制等工作，微處理器選用8位單片機(jī)89C2051。
本方案的信息載體采用帶式結(jié)構(gòu)信息載體，帶式信息載體的邊緣附有黑色窄帶，黑色窄帶上設(shè)有定位傳感器識(shí)別信號(hào)用的等間距空隙和自動(dòng)復(fù)位專用寬縫。帶式信息載體最好選用傳送帶式信息帶基，驅(qū)動(dòng)傳送帶式信息帶基的載體軸為兩個(gè)非金屬空心筒，并通過1對(duì)減速齒輪與電機(jī)軸相連。
定時(shí)顯示電路是由譯碼器U2、LED發(fā)光二極管D1-D6、電阻R2-R7組成。其作用是接收微處理器輸出的定時(shí)信號(hào)，由譯碼器U2直接驅(qū)動(dòng)6只LED，D1亮表示定時(shí)為0.5秒、D2亮表示定時(shí)為1秒……依次類推，D6亮表示顯示時(shí)間為5秒，共0.5S，1S，2S，3S，4S，5S六種定時(shí)方式。譯碼器選用74LS138。
定位傳感器電路由兩只單光束紅外光電傳感器IS1、IS2，或一只雙光束紅外傳感器與施密特觸發(fā)器U3組成。U3主要是用來對(duì)傳感器輸出脈沖進(jìn)行整形。IS2為定位光耦，當(dāng)接收到信息帶基邊緣上等間距空隙的定位信號(hào)時(shí)，經(jīng)U3B整形輸入到CPU的INT0端，向CPU申請(qǐng)中斷，此時(shí)進(jìn)入定時(shí)顯示信息狀態(tài)。IS1為復(fù)位光耦，當(dāng)接收到信息帶基邊緣上的自動(dòng)復(fù)位專用寬縫信息時(shí)，IS2亦接收到信息，其經(jīng)過U3A和U3B整形輸入到CPU的P1.7端和INT0端，CPU便發(fā)出復(fù)位指令，即CPU在完成信息帶初始復(fù)位任務(wù)時(shí)，只有同時(shí)檢測(cè)到兩個(gè)光耦都有信號(hào)輸出時(shí)，電機(jī)才停止轉(zhuǎn)動(dòng)，使信息帶停在起始位置。
步進(jìn)電機(jī)雖然帶式方案中沒有采用步進(jìn)電機(jī)的定位方式，但因步進(jìn)電機(jī)具有啟動(dòng)快、運(yùn)行平穩(wěn)、使用低直流驅(qū)動(dòng)電壓、易于控制驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn)。特別是它具有很強(qiáng)的位置鎖定功能。因此本實(shí)用新型仍然采用步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力源。圖2中M1是一種四相步進(jìn)電機(jī)(也可使用三相步進(jìn)電機(jī))，其工作方式有兩種，四相四拍和四相八拍，而四相四拍又分為兩種，其相序分別為ABCDA和ABBCCDDA，因后者的啟動(dòng)和鎖定力矩較大，所以在本實(shí)用新型中采用了該方式。電機(jī)按不同的順序控制，可以雙向運(yùn)轉(zhuǎn)。電機(jī)軸通過1對(duì)減速齒輪帶動(dòng)裝有信息帶基的兩個(gè)載體軸。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路由Q1-Q5五個(gè)三極管和U1A-U1D四個(gè)反相器以及二極管D7-D12組成。該驅(qū)動(dòng)電路采用了特殊的高低壓雙電源組合驅(qū)動(dòng)電路，即能保證電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的高電壓，強(qiáng)動(dòng)力，又能滿足電機(jī)停止時(shí)的低電壓、低能耗，即高電壓加力驅(qū)動(dòng)，而低電壓維持鎖定。其優(yōu)點(diǎn)是使電機(jī)驅(qū)動(dòng)更加可靠穩(wěn)定，并克服了長時(shí)間鎖定時(shí)靜態(tài)功耗過大的問題。當(dāng)CPU驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，先給P1.6寫低使Q1導(dǎo)通，自動(dòng)提供加力驅(qū)動(dòng)時(shí)的高電壓+12V電壓就可以輸出到電機(jī)的各相線圈上；此時(shí)因Q1飽和導(dǎo)通，集電極電位近似為+12V，使二極管D7處于反相偏置而截止，+5V輸出被自動(dòng)隔離。與此同時(shí)CPU按相序要求從P1.0-P1.3輸出控制脈沖，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)定位傳感器向CPU申請(qǐng)停止中斷時(shí)，CPU立即停止輸出脈沖，并保持中斷前的輸出狀態(tài)，使電機(jī)迅速停止。隨后將P1.6寫1使Q1截止。由于Q1的集電極電位下降，使D7正向?qū)ǎ詣?dòng)提供維持鎖定所需要的低電壓。圖2中的D8-D12是為了消除Q1-Q5各驅(qū)動(dòng)管在電機(jī)相序轉(zhuǎn)換中，因突然截止產(chǎn)生的電機(jī)線圈反電勢(shì)，而設(shè)計(jì)的保護(hù)電路。反相器U1選用74LSO4鍵盤控制電路如圖2所示，它是由控制按鈕S1～S6、電容C1～C2、電阻R15和R19組成。其作用是為實(shí)現(xiàn)記憶測(cè)試中的某種要求，而用儀器面板上的各功能鍵，手動(dòng)設(shè)置控制信號(hào)給CPU。
控制鍵盤面板圖如圖3所示，有6個(gè)定時(shí)指示燈，6個(gè)功能鍵和1個(gè)電源開關(guān)組成。其中S1為正連動(dòng)按鈕、S2為反連動(dòng)按鈕、S3為正反轉(zhuǎn)開關(guān)、S4為定時(shí)選擇、S5為運(yùn)行/暫停；S6為手動(dòng)復(fù)位。
整機(jī)外形示意圖如圖4所示，當(dāng)電機(jī)停止顯示信息時(shí)，視窗內(nèi)顯示信息帶上測(cè)試信息內(nèi)容；當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)視窗內(nèi)無信息。
使用時(shí)，首先打開電源開關(guān)，CPU將按固化程序自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位使信息帶基旋轉(zhuǎn)到初始位置，即視窗內(nèi)無任何信息的位置處于等待控制狀態(tài)，此時(shí)，0.5S的指示燈亮(儀器缺省時(shí)間設(shè)置為0.5S)。測(cè)試人員按測(cè)試方案要求設(shè)置儀器面板上的各功能鍵。例如當(dāng)需要被試者4秒記憶各條信息時(shí)，測(cè)試人員按下定時(shí)選擇開關(guān)S4使LED發(fā)光二極管由0.5S跳動(dòng)到4S。與此同時(shí)這一4S的時(shí)間設(shè)定信號(hào)徑P3.4傳送至CPU，CPU按固化程序控制各部分電路分別工作①它使通過P3.0、P3.1、P3.7腳發(fā)出顯示時(shí)間4S的指令，經(jīng)譯碼器U2譯碼并輸出信號(hào)，使LED發(fā)光二極管D5發(fā)光。②CPU指令通過P1.6使Q1導(dǎo)通，D7截止，+5V輸出被自動(dòng)隔離，+12V電壓就可以輸出到電機(jī)的各相線圈。同時(shí)CPU通過P1.0～P1.3輸出控制脈沖，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，信息視窗內(nèi)無信息，即信息帶基黑色部分對(duì)著定位光耦I(lǐng)S2；當(dāng)信息帶基邊緣空隙部分對(duì)著定位光耦I(lǐng)S2時(shí)，定位光耦I(lǐng)S2檢測(cè)到光信號(hào)(定位信號(hào))經(jīng)施密特觸發(fā)器U3發(fā)送到CPU，CPU通過P1.6使Q1截止，D7導(dǎo)通電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路處于+5V低壓維持鎖定狀態(tài)，電機(jī)停轉(zhuǎn)信息視窗出現(xiàn)信息而停止轉(zhuǎn)動(dòng)4S，顯示4S后CPU又控制Q1導(dǎo)通D7截止電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)直至下一條信息出現(xiàn)在信息視窗內(nèi)，停止顯示4S。這樣往復(fù)循環(huán)上述過程直至所有的測(cè)試信息顯示完畢。當(dāng)自動(dòng)復(fù)位專用寬縫通過光耦時(shí)，IS1和IS2兩個(gè)光耦均有信號(hào)輸出，CPU發(fā)出復(fù)位指令，儀器進(jìn)入自動(dòng)復(fù)位狀態(tài)，電機(jī)自動(dòng)停止，信息帶停在初始位置，處于等待控制狀態(tài)。
如果一個(gè)被試者測(cè)完，而下一個(gè)被試者測(cè)試條件要求相同，無需重新設(shè)置工作方式，按動(dòng)運(yùn)行/暫停鍵S5即可使儀器進(jìn)入信息測(cè)試運(yùn)行狀態(tài)。若試測(cè)中需暫停運(yùn)行可按S5實(shí)現(xiàn)暫停；若需繼續(xù)運(yùn)行按一下S5又恢復(fù)運(yùn)行。
在測(cè)試中若需要重新顯示前幾條信息，測(cè)試人員可按下正反轉(zhuǎn)開關(guān)按鈕S3，該信號(hào)通過P3.5由CPU發(fā)出反向指令調(diào)整相序并從P1.0～P1.3輸出控制脈沖，使電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，假若反向顯示3條信息后又需要再回到原信息的下一條信息時(shí)，應(yīng)按住正連動(dòng)按鈕S1，該信號(hào)通過P1.4由CPU發(fā)出正向連動(dòng)命令，此時(shí)即使IS2接收到信號(hào)，CPU也不進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)正向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)直至回到所需的信息顯示位置，放開按鍵電機(jī)停轉(zhuǎn)(反向連動(dòng)道理相同按S2鍵)。當(dāng)更換信息低帶時(shí)，需按住S1或S2即可完成替換信息帶的工作。
當(dāng)測(cè)試中途需從頭開始測(cè)試時(shí)，按動(dòng)復(fù)位鍵S6，該信號(hào)通過RST輸送到CPU使CPU運(yùn)行復(fù)位程序。
本實(shí)用新型由于引入微處理器控制使其具有0.5～5S六檔定時(shí)選擇，自動(dòng)和手動(dòng)復(fù)位，正反轉(zhuǎn)選擇，正反連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)等多種功能，使記憶測(cè)試儀器更新為智能型產(chǎn)品。由于信息載體采用帶式信息載體，使信息視窗口增大，帶式記憶儀的可選擇視窗面積為20毫米×150毫米，信息項(xiàng)數(shù)不少于30信息內(nèi)容從字、數(shù)碼改變?yōu)樵~、詞組、語句、圖形符號(hào)，大大豐富了信息內(nèi)容；引入減速齒輪傳動(dòng)，從而解決了啟動(dòng)時(shí)減速、停止時(shí)抖動(dòng)的問題，使信息項(xiàng)的變換時(shí)間符合技術(shù)要求(小于0.2秒)。采用定位傳感電路，解決了定位偏差(同一視窗內(nèi)出現(xiàn)兩條信息的一部分)問題；電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路由于采用高低壓雙電源工作，使整機(jī)成本低、功耗低，這是因記憶儀工作時(shí)，靜止時(shí)間大于轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間，若采用單一電源供電，使其在停轉(zhuǎn)的靜止?fàn)顟B(tài)產(chǎn)生大量不必要的靜態(tài)功耗，長時(shí)間處在滿功率驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，因此要求驅(qū)動(dòng)管的功率較大，而且要加大限流電阻，使成本增加。而電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路采用高、低壓雙電源供電方式，能保正電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的高電壓、強(qiáng)動(dòng)力，又能滿足電機(jī)停止時(shí)的低電壓、低電耗，因此只需中動(dòng)率管即可，無需加限流電阻從而降低了能耗，降低了成本。
該產(chǎn)品體積小、重量輕，具有使用功能強(qiáng)選擇測(cè)試信息靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)，是心理學(xué)記憶測(cè)量儀器更新?lián)Q代的智能型產(chǎn)品，可廣泛用于教學(xué)、科研、心理咨詢?cè)\斷等部門。
權(quán)利要求1.一種智能型帶式記憶測(cè)試儀，其特征是它主要包括由定位傳感器電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，定時(shí)顯示電路、健盤控制電路、微處理器CPU組成的微電腦控制電路及電機(jī)、帶式信息載體、機(jī)械傳動(dòng)裝置；其連接方式是微處理器的輸入端與鍵盤控制電路和定位傳感器電路輸出端相連，微處理器的輸出端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、定時(shí)顯示電路的輸入端相連，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與電機(jī)相連，電機(jī)通過機(jī)械傳動(dòng)裝置帶動(dòng)帶式信息載體，帶式信息載體的邊緣附有帶空隙的黑色窄帶，帶式信息載體的上面裝有信息帶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述智能型帶式記憶測(cè)試儀，其特征是帶式信息載體為傳送帶式信息帶基，其邊緣的黑色窄帶上設(shè)有等間距空隙和自動(dòng)復(fù)位專用寬縫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型帶式記憶測(cè)試儀，其特征是電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路采用高、低壓雙電源供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型帶式記憶測(cè)試儀，其特征是機(jī)械傳動(dòng)裝置是由減速齒輪帶動(dòng)載體軸。
專利摘要本方案公開了一種智能型帶式記憶測(cè)試儀。它解決了現(xiàn)有記憶儀信息視窗小、易失控、功耗大等問題。其技術(shù)方案:CPU的輸入與鍵盤控制和傳感器電路輸出端相連,其輸出與電機(jī)驅(qū)動(dòng)和定時(shí)顯示電路相連,電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與電機(jī)相連,信息帶基邊緣設(shè)有帶空隙的黑色窄帶。它具有定時(shí)選擇、自動(dòng)和手動(dòng)復(fù)位、正反轉(zhuǎn)選擇和連動(dòng)多種功能,控制精度高、信息選擇和試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)靈活多樣,可廣泛用于教學(xué)、科研、心理咨詢等部門,是記憶儀更新?lián)Q代的智能型產(chǎn)品。
文檔編號(hào)A61B5/16GK2401148SQ9925804
公開日2000年10月18日 申請(qǐng)日期1999年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月30日
發(fā)明者吳曉榮, 董春鵬, 劉家驥, 谷午 申請(qǐng)人:天津師范大學(xué)