專利名稱：智能型帶式記憶測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種心理學(xué)測量儀器，特別涉及一種用于測試記憶的心理學(xué)測量儀器。
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剛性圓盤，由步進電機定時，定角度的驅(qū)動旋轉(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，開一個小窗口，可使被試者從中看到紙盤上的局部信息。在步進電機每步旋轉(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)動慣量也就越大，這將對驅(qū)動裝置帶來許多困難，會產(chǎn)生啟動時轉(zhuǎn)速下降、而停止時發(fā)生抖動等現(xiàn)象。為了克服抖動現(xiàn)象就必須采取阻尼措施，而增加阻尼則啟動就更困難，又必須加大驅(qū)動功率……。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驗材料的組織帶來了較大的限制，由于驅(qū)動電路為非智能控制電路，步進電機定位，因此實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制難，且無復(fù)位功能。
鼓式的為機械結(jié)構(gòu)記憶儀，就是記憶材料信息的載體為一個剛性圓筒，而信息紙帶貼附于圓筒的外部邊緣，并由驅(qū)動裝置定時，定角度的驅(qū)動旋轉(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)動慣量比盤更大，幾乎很難用微型步進電機驅(qū)動。所以多采用一些特殊的機械結(jié)構(gòu)，這樣又帶來噪聲較大、而體積大且笨重的問題，即使能用電機驅(qū)動除視窗口增大外，其它問題均不能解決。
本發(fā)明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)、可自動和手動復(fù)位的多功能智能型帶式記憶測試儀。
本發(fā)明的技術(shù)方案是它主要包括由定位傳感器電路、電機驅(qū)動電路，定時顯示電路、健盤控制電路、微處理器CPU組成的微電腦控制電路及電機、帶式信息載體、機械傳動裝置；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驅(qū)動電路、定時顯示電路的輸入端相連，電機驅(qū)動電路的輸出端與電機相連，電機通過機械傳動裝置帶動帶式信息載體，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。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述；
圖1是智能型帶式記憶測試儀的原理方框圖；圖2是智能型帶式記憶測試儀的電路圖；圖3是智能型帶式記憶測試儀的鍵盤控制面板圖；圖4是智能型帶式記憶測試儀的整機外形示意圖。
如圖1、圖2所示，U4為微處理器CPU它是本發(fā)明的核心部分，由它完成智能型帶式記憶測試儀的時間設(shè)定和顯示、手動復(fù)位和自動復(fù)位、正反向轉(zhuǎn)動、正反向連續(xù)轉(zhuǎn)動、傳感器定位信號的采集、電機驅(qū)動電路的控制等工作，微處理器選用8位單片機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)有定位傳感器識別信號用的等間距空隙和自動復(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)動傳送帶式信息帶基的載體軸為兩個非金屬空心筒，并通過1對減速齒輪與電機軸相連。
定時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信號，由譯碼器U2直接驅(qū)動6只LED，D1亮表示定時為0.5秒、D2亮表示定時為1秒……依次類推，D6亮表示顯示時間為5秒，共0.5S,1S,2S,3S,4S,5S六種定時方式。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主要是用來對傳感器輸出脈沖進行整形。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時，經(jīng)U3:B整形輸入到CPU的INT0端，向CPU申請中斷，此時進入定時顯示信息狀態(tài)。IS1為復(fù)位光耦，當(dāng)接收到信息帶基邊緣上的自動復(fù)位專用寬縫信息時，IS2亦接收到信息，其經(jīng)過U3:A和U3:B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，只有同時檢測到兩個光耦都有信號輸出時，電機才停止轉(zhuǎn)動，使信息帶停在起始位置。
步進電機雖然帶式方案中沒有采用步進電機的定位方式，但因步進電機具有啟動快、運行平穩(wěn)、使用低直流驅(qū)動電壓、易于控制驅(qū)動等特點。特別是它具有很強的位置鎖定功能。因此本發(fā)明仍然采用步進電機作為動力源。圖2中M1是一種四相步進電機(也可使用三相步進電機)，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，因后者的啟動和鎖定力矩較大，所以在本發(fā)明中采用了該方式。電機按不同的順序控制，可以雙向運轉(zhuǎn)。電機軸通過1對減速齒輪帶動裝有信息帶基的兩個載體軸。
電機驅(qū)動電路由Q1-Q5五個三極管和U1:A-U1:D四個反相器以及二極管D7-D12組成。該驅(qū)動電路采用了特殊的高低壓雙電源組合驅(qū)動電路，即能保證電機轉(zhuǎn)動時的高電壓，強動力，又能滿足電機停止時的低電壓、低能耗，即高電壓加力驅(qū)動，而低電壓維持鎖定。其優(yōu)點是使電機驅(qū)動更加可靠穩(wěn)定，并克服了長時間鎖定時靜態(tài)功耗過大的問題。當(dāng)CPU驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動時，先給P1.6寫低使Q1導(dǎo)通，自動提供加力驅(qū)動時的高電壓+12V電壓就可以輸出到電機的各相線圈上；此時因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輸出被自動隔離。與此同時CPU按相序要求從P1.0-P1.3輸出控制脈沖，使電機轉(zhuǎn)動。當(dāng)定位傳感器向CPU申請停止中斷時，CPU立即停止輸出脈沖，并保持中斷前的輸出狀態(tài)，使電機迅速停止。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)?，自動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)動管在電機相序轉(zhuǎn)換中，因突然截止產(chǎn)生的電機線圈反電勢，而設(shè)計的保護電路。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。其作用是為實現(xiàn)記憶測試中的某種要求，而用儀器面板上的各功能鍵，手動設(shè)置控制信號給CPU。
控制鍵盤面板圖如圖3所示，有6個定時指示燈，6個功能鍵和1個電源開關(guān)組成。其中S1為正連動按鈕、S2為反連動按鈕、S3為正反轉(zhuǎn)開關(guān)、S4為定時選擇、S5為運行/暫停；S6為手動復(fù)位。
整機外形示意圖如圖4所示，當(dāng)電機停止顯示信息時，視窗內(nèi)顯示信息帶上測試信息內(nèi)容；當(dāng)電機轉(zhuǎn)動時視窗內(nèi)無信息。
使用時，首先打開電源開關(guān)，CPU將按固化程序自動實現(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，0.5S的指示燈亮(儀器缺省時間設(shè)置為0.5S)。測試人員按測試方案要求設(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，測試人員按下定時選擇開關(guān)S4使LED發(fā)光二極管由0.5S跳動到4S與此同時這一4S的時間設(shè)定信號徑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)出顯示時間4S的指令，經(jīng)譯碼器U2譯碼并輸出信號，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輸出被自動隔離，+12V電壓就可以輸出到電機的各相線圈。同時CPU通過P1.0～P1.3輸出控制脈沖，使電機轉(zhuǎn)動，此時，信息視窗內(nèi)無信息，即信息帶基黑色部分對著定位光耦I(lǐng)S2；當(dāng)信息帶基邊緣空隙部分對著定位光耦I(lǐng)S2時，定位光耦I(lǐng)S2檢測到光信號(定位信號)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)通電機驅(qū)動電路處于+5V低壓維持鎖定狀態(tài)，電機停轉(zhuǎn)信息視窗出現(xiàn)信息而停止轉(zhuǎn)動4S，顯示4S后CPU又控制Q1導(dǎo)通D7截止電機轉(zhuǎn)動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試信息顯示完畢。當(dāng)自動復(fù)位專用寬縫通過光耦時，IS1和IS2兩個光耦均有信號輸出，CPU發(fā)出復(fù)位指令，儀器進入自動復(fù)位狀態(tài)，電機自動停止，信息帶停在初始位置，處于等待控制狀態(tài)。
如果一個被試者測完，而下一個被試者測試條件要求相同，無需重新設(shè)置工作方式，按動運行/暫停鍵S5即可使儀器進入信息測試運行狀態(tài)。若試測中需暫停運行可按S5實現(xiàn)暫停；若需繼續(xù)運行按一下S5又恢復(fù)運行。
在測試中若需要重新顯示前幾條信息，測試人員可按下正反轉(zhuǎn)開關(guān)按鈕S3，該信號通過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，使電機反向轉(zhuǎn)動，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，應(yīng)按住正連動按鈕S1，該信號通過P1.4由CPU發(fā)出正向連動命令，此時即使IS2接收到信號，CPU也不進行處理，實現(xiàn)正向連續(xù)轉(zhuǎn)動直至回到所需的信息顯示位置，放開按鍵電機停轉(zhuǎn)(反向連動道理相同按S2鍵)。當(dāng)更換信息低帶時，需按住S1或S2即可完成替換信息帶的工作。
當(dāng)測試中途需從頭開始測試時，按動復(fù)位鍵S6，該信號通過RST輸送到CPU使CPU運行復(fù)位程序。
本發(fā)明由于引入微處理器控制使其具有0.5～5S六檔定時選擇，自動和手動復(fù)位，正反轉(zhuǎn)選擇，正反連續(xù)轉(zhuǎn)動等多種功能，使記憶測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，從理論講，帶式記憶儀的可視信息窗口的高度，應(yīng)受轉(zhuǎn)動一條信息所需時間的限制，信息項數(shù)應(yīng)受到“傳送帶”的長度限制，也就是儀器的體積的限制。一般可選擇視窗面積為20毫米×150毫米，信息項數(shù)不少于30即可。這樣信息內(nèi)容可以從字、數(shù)碼改變?yōu)樵~、詞組、語句、圖形符號等，大大豐富了信息內(nèi)容；引入減速齒輪傳動，解決了啟動減速、停止抖動的問題，使信息項變換時間符合技術(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；電機驅(qū)動電路由于采用高低壓雙電源工作，使整機成本低、功耗低，這是因記憶儀工作時，靜止時間大于轉(zhuǎn)動時間，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，長時間處在滿功率驅(qū)動狀態(tài)，因此要求驅(qū)動管的功率較大，而且要加大限流電阻，使成本增加。而電機驅(qū)動電路采用高、低壓雙電源供電方式，能保正電機轉(zhuǎn)動時的高電壓、強動力，又能滿足電機停止時的低電壓、低電耗，因此只需中動率管即可，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，具有使用功能強選擇測試信息靈活性強等特點，是心理學(xué)記憶測量儀器更新?lián)Q代的智能型產(chǎn)品，可廣泛用于教學(xué)、科研、心理咨詢診斷等部門。
權(quán)利要求
1．一種智能型帶式記憶測試儀，其特征是它主要包括由定位傳感器電路、電機驅(qū)動電路，定時顯示電路、健盤控制電路、微處理器CPU組成的微電腦控制電路及電機、帶式信息載體、機械傳動裝置；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驅(qū)動電路、定時顯示電路的輸入端相連，電機驅(qū)動電路的輸出端與電機相連，電機通過機械傳動裝置帶動帶式信息載體，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試儀其特征是電機驅(qū)動電路采用高、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試儀其特征是機械傳動裝置是由減速齒輪帶動載體軸。
全文摘要
本方案公開了一種智能型帶式記憶測試儀。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控制輸出端相連,其輸出與電機驅(qū)動和定時顯示電路相連,電機驅(qū)動電路與電機相連,信息帶基邊緣設(shè)有帶空隙的黑色窄帶。它具有定時選擇、自動和手動復(fù)位、正反轉(zhuǎn)選擇和連動多種功能,控制精度高、信息選擇和試驗方案設(shè)計靈活多樣,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A61B5/16GK1301526SQ9912719
公開日2001年7月4日 申請日期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, 劉家驥, 董春鵬, 谷午 申請人:天津師范大學(xué)