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篇1

1理論物理學(xué)家李政道教授簡介

李政道1926年11月24日出生于上海市（祖籍江蘇省蘇州市）一個中產(chǎn)階級家庭［父親李駿康是金陵大學(xué)（1952年并入南京大學(xué)）農(nóng)業(yè)化學(xué)系首屆畢業(yè)生，母親張明璋畢業(yè)于上海啟明女子中學(xué)，大哥李宏道畢業(yè)于上海滬江大學(xué)商科，二哥李崇道畢業(yè)于廣西大學(xué)畜牧獸醫(yī)學(xué)系，大弟李達道肄業(yè)于上海大同大學(xué)航空工程系，二弟李學(xué)道和小妹李雅蕓均畢業(yè)于上海交通大學(xué)船舶系［1～2］］，曾就讀于東吳大學(xué)（今蘇州大學(xué)）附中和抗戰(zhàn)時期浙江嘉興秀州中學(xué)內(nèi)遷江西組建的贛州聯(lián)合中學(xué)，因戰(zhàn)亂連小學(xué)和中學(xué)畢業(yè)的正式文憑都未取得，1943年夏在貴陽以同等學(xué)力考入國立浙江大學(xué)理學(xué)院物理系（當(dāng)時浙江大學(xué)本部已從廣西宜山縣遷至貴州遵義老城，文學(xué)院、工學(xué)院及師范文科設(shè)在遵義，理學(xué)院、農(nóng)學(xué)院及師范理科設(shè)在湄潭縣，一年級新生在湄潭永興鎮(zhèn)上課）。在永興鎮(zhèn)上大學(xué)一年級［師從享有“中國雷達之父”美譽的理論物理學(xué)家束星北（1907―1983）教授］。1944年夏他因翻車事故受傷休學(xué)半年，同年11月日軍侵入貴州，浙江大學(xué)停辦，1945年年初他輾轉(zhuǎn)進入昆明國立西南聯(lián)合大學(xué)物理學(xué)系學(xué)習(xí)（師從物理學(xué)家吳大猷教授），1946年9月獲政府經(jīng)費資助和朱光亞（1924.12.25―2011.02.26）一起作為吳大猷教授［Wu Dayou，1907.09.29―2000.03.04，被譽為“中國（近代）物理學(xué)之父”］的隨行研究生赴美。李政道以大二學(xué)歷進入美國芝加哥大學(xué)深造（因無大學(xué)畢業(yè)文憑剛開始時是非正式生），1948年春通過芝加哥大學(xué)研究生院的博士研究生資格考試并被錄取，1950年年初以“有特殊見解和成就”通過博士論文《白矮星內(nèi)的氫含量（Hydrogen content of white dwarf stars）》的答辯（利用新的星體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性證明白矮星內(nèi)的氫含量不大于1%，從而說明白矮星只能是恒星演化的終點。同時證明白矮星的能量并非是其內(nèi)部核反應(yīng)的結(jié)果，并首次正確地計算出簡并物質(zhì)的電導(dǎo)率。其博士生導(dǎo)師是1938年諾貝爾物理學(xué)獎獲獎?wù)?、意大利物理學(xué)家費米），獲芝加哥大學(xué)物理學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位，被譽為“神童博士”。

李政道1950年在威斯康星州約克斯（Yerkes）天文臺（創(chuàng)建于1897年，隸屬于芝加哥大學(xué)天文學(xué)和天體物理學(xué)系）工作8個月，1950―1951年任加利福尼亞大學(xué)伯克利分校物理學(xué)系講師和助理研究員；1951―1953年任職于普林斯頓高等研究院（Institute for Advanced Study，Princeton成立于1930年）；1953―1960年任哥倫比亞大學(xué)物理學(xué)助理教授（1953―1955年）、副教授（1955―1956年）和教授（1956年晉升為教授，創(chuàng)造哥倫比亞大學(xué)自1754年建校以來最年輕正教授的紀(jì)錄）；1960―1963年任普林斯頓高等研究院理論物理學(xué)教授（其中1960―1962年任哥倫比亞大學(xué)兼職教授，1962―1963年任該大學(xué)訪問教授）；1963年回到哥倫比亞大學(xué)續(xù)任教授，1964年起出任該大學(xué)第一任費米講座物理學(xué)教授，同年當(dāng)選為美國國家科學(xué)院院士，1984年起任哥倫比亞大學(xué)全校級教授（University Professor）這一最高榮譽教職，2011年年底正式退休。1994年6月8日當(dāng)選為中國科學(xué)院首批外籍院士，1997年5月30日國際編號為3443號的小行星被命名為“李政道星（1979年9月26日由中國科學(xué)院南京紫金山天文臺發(fā)現(xiàn)）”。1997年11月6日李政道捐贈私人儲蓄30萬美元，以已故夫人秦惠（1928―1996，芝加哥圣瑪麗學(xué)院畢業(yè)）和他自己的名義創(chuàng)立“中國大學(xué)生見習(xí)進修基金（即政基金）”，資助北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、蘭州大學(xué)、蘇州大學(xué)和臺灣新竹清華大學(xué)的本科生（其中至少應(yīng)有一半女生）從事科研輔助工作。李政道夫婦1950年6月3日在芝加哥注冊結(jié)婚，他們共育有二子：長子是美籍華裔歷史學(xué)家和社會學(xué)家李中清（James Lee，1952―），次子是美籍華裔化學(xué)家李中漢（Stephen Lee，1956―）。李政道教授喜愛國學(xué)和藝術(shù)，業(yè)余時間愛好作畫。中國內(nèi)地的博士后制度始創(chuàng)于1985年，他是其首倡者和積極推動者。自1972年9月起他曾多次回國訪問和講學(xué)。

李政道教授的研究領(lǐng)域十分廣泛，曾涉獵量子場論（量子力學(xué)和經(jīng)典場論相結(jié)合而產(chǎn)生）、粒子物理學(xué)（又稱高能物理學(xué)）、核物理學(xué)、統(tǒng)計物理學(xué)（又稱統(tǒng)計力學(xué)）、流體力學(xué)、天體物理學(xué)和廣義相對論等諸多方面，在理論結(jié)構(gòu)和唯象分析方面多有建樹，對近代物理學(xué)特別是粒子物理學(xué)的發(fā)展作出杰出貢獻。他取得的主要科研成就有：①1949年與美國物理學(xué)家羅森布拉斯（Marshall Nicholas Rosenbluth，1927―2003）和楊振寧合作（李楊之間的合作主要因排名和署名先后問題出現(xiàn)爭執(zhí)和怨恨而于1962年5月起中斷，自此兩人徹底斷交并決裂［3～4］）提出普適費米弱相互作用理論和中間玻色子（發(fā)現(xiàn)傳遞弱相互作用的中間矢量玻色子W±和Z0粒子是1984年諾貝爾物理學(xué)獎的獲獎成果）的存在，將費米的β衰變理論推廣到μ子（一種輕子），他們與其他人的貢獻一起奠定了四種相互作用（強相互作用、電磁相互作用、弱相互作用和引力相互作用）的分類方法，沿用至今。②1951年通過將海森堡湍流模型與實驗結(jié)果相結(jié)合，計算出各向同性湍流的渦流黏滯系數(shù)，證明二維空間中不存在湍流，湍流只能在三維空間中發(fā)生，這是流體力學(xué)和湍流學(xué)中的一條重要定理，也是天氣預(yù)報預(yù)報颶風(fēng)的一個重要理論基礎(chǔ)。③1952年與楊振寧合作提出統(tǒng)計物理學(xué)中關(guān)于一級相變本質(zhì)的兩個定理以及有關(guān)巨配分函數(shù)之根的“李―楊單位圓定理”。首先給出了不同相（氣相、液相、固相）中任一相的熱力學(xué)函數(shù)的嚴(yán)格定義，證明熱力學(xué)函數(shù)能區(qū)別不同的相，不同相的這些函數(shù)在有相變的情況下一般是彼此不能解析延拓的。將這個新產(chǎn)生的廣義相變理論應(yīng)用到點陣氣體中，對后來關(guān)于稀有氣體（舊稱惰性氣體）的實驗幫助很大。④1952年與美國理論物理學(xué)家派尼斯（David Pines，1924―）合作對凝聚態(tài)物理學(xué)（由量子力學(xué)應(yīng)用于固體物理學(xué)而產(chǎn)生）中極化子（polaron）構(gòu)造作出基本性的理論分析，這直接影響到1957年BCS（Bardeen-Cooper-Schrieffer）超導(dǎo)電性微觀理論（1972年諾貝爾物理學(xué)獎的獲獎成果）的產(chǎn)生。⑤1953年給出場論中蓋爾曼―勞（Gell-Mann―Low，美國理論物理學(xué)家蓋爾曼是1969年諾貝爾物理學(xué)家獲獎?wù)撸┲卣瘮?shù)關(guān)系方程式的解，此解應(yīng)用于后來的量子色動力學(xué)QCD（Quantum Chromodynamics）或楊─密爾斯規(guī)范場方程即可得到強相互作用中夸克禁閉（與夸克禁閉相關(guān)聯(lián)的漸近自由是2004年諾貝爾物理學(xué)獎的獲獎成果）的結(jié)論。⑥1954年提出量子場論中的李模型理論（此模型中的重整化可嚴(yán)格地被推導(dǎo)出來），這是場論中少有的可解模型，對后來的場論和重整化（可重整化的量子電動力學(xué)QED（Quantum Electrodynamics）是1965年諾貝爾物理學(xué)獎的獲獎成果）研究有很大作用和影響。1962年與楊振寧合作研究了帶電矢量介子電磁相互作用的不可重整化性。⑦1956年與楊振寧合作提出弱相互作用中的宇稱不守恒定律。⑧1957年與美籍德裔理論物理學(xué)家奧赫梅（Reinhard Oehme，1928―2010）和楊振寧合作對電荷共軛和時間反演變換作出不守恒的分析，將宇稱不守恒推廣到電荷共軛和時間反演不守恒，并提出如何通過實驗驗證，奠定了中性K介子β衰變中C（charge conjugation，電荷共軛）、P（parity reversal，宇稱即空間反演）、T（time reversal，時間反演）三種不守恒現(xiàn)象的基礎(chǔ)，這與1964年CP不守恒的發(fā)現(xiàn)（1980年諾貝爾物理學(xué)獎的獲獎成果）密切相關(guān)。⑨1957年與楊振寧合作《宇稱不守恒和中微子二分量理論》，建議用德國數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家韋爾（Claus Hugo Hermann Weyl，1885―1955）的1/2自旋粒子的二分量理論（即中微子是左手征的，反中微子是右手征的）來描述中微子，且很快被實驗所證實，加速了人們對β衰變基本規(guī)律和弱相互作用本質(zhì)的認(rèn)識進程。發(fā)現(xiàn)第二種中微子――μ子型中微子是1988年諾貝爾物理學(xué)獎的獲獎成果。⑩1957年與楊振寧合作提出二元碰撞法的一般公式，建立了量子統(tǒng)計物理學(xué)中多體問題通用的理論框架。1959年與楊振寧合作研究了量子玻色（印度物理學(xué)家，1894―1974）氣體硬球系統(tǒng)的分子動理論（即分子運動論），證明通過對級數(shù)有選擇的求和可消除量子玻色硬球系統(tǒng)的發(fā)散性。同時還分析了量子玻色硬球系統(tǒng)的低溫特性，發(fā)現(xiàn)有相互作用的玻色系統(tǒng)可導(dǎo)致超流現(xiàn)象，對氦Ⅱ的超流性（1962年諾貝爾物理學(xué)獎的獲獎成果）研究作出貢獻。1959年與楊振寧合作分析了高能中微子的散射理論、計算高能中微子束所產(chǎn)生的W粒子的截面、討論探測大氣中中微子的方法等，確定了此后20余年有關(guān)方面的大量實驗和理論工作的方向。1964年與美國物理學(xué)家諾伯格合作對零質(zhì)量粒子所參與過程中紅外發(fā)散可以全部抵消的問題作出進一步的分析，引入一套解決該問題的系統(tǒng)辦法，其結(jié)論后被稱為KLN（Kinoshita-Lee-Nauenberg）定理（即木下-李-諾伯格定理，它至今仍是強相互作用實驗中不可缺少的定理，為分析夸克―膠子相互作用和用高能噴注（即強子簇射）去發(fā)現(xiàn)夸克（通過深度非彈性散射實驗首先證明夸克的存在是1990年諾貝爾物理學(xué)獎的獲獎成果）和膠子奠定了理論基礎(chǔ)。1969―1971年與意大利物理學(xué)家威克（Gian Carlo Wick，1909―1992）合作提出一個解決量子場論中紫外發(fā)散問題的方法：在希爾伯特（David Hilbert，1862―1943）空間引入不定度規(guī)。20世紀(jì)60年代后期提出場代數(shù)理論，70年代初期研究CP自發(fā)破缺問題，就色禁閉現(xiàn)象提出真空的“色介常數(shù)”和“反常核態(tài)”概念。20世紀(jì)70年后期至80年代初期，在路徑積分問題（即解薛定諤方程的新途徑，量子力學(xué)的三種有效表達形式是薛定諤方程、狄拉克矩陣和費曼的路徑積分，奧地利理論物理學(xué)家薛定諤和英國理論物理學(xué)家狄拉克共同榮獲1933年諾貝爾物理學(xué)獎，美國理論物理學(xué)家費曼則是1965年諾貝爾物理學(xué)獎獲獎?wù)撸┓矫孀鞒鲞^貢獻。1974年與威克合作開始研究自發(fā)破缺的真空是否可能在一定條件下恢復(fù)破缺對稱性，開創(chuàng)了相對論重離子碰撞RHIC（Relativistic Heavy Ion Collider）這一研究新領(lǐng)域。1976年與美國哥倫比亞大學(xué)物理學(xué)家弗里德伯格（Richard M. Friedberg）和希林（Alberto Sirlin，1930―）合作找到許多場論中的經(jīng)典解及其量子化解，他稱其為非拓?fù)涔伦樱╯oliton，孤子又稱孤立子），1986年他用這些解首創(chuàng)強子結(jié)構(gòu)的孤子袋模型理論（被認(rèn)為是暗物質(zhì)和類星體等的理論模型之一），孤子袋（又稱孤子星）是非拓?fù)涔伦雍蛷V義相對論結(jié)合的產(chǎn)物，具有經(jīng)典意義。為了解決格點規(guī)范理論中的費米子譜倍增和平移、轉(zhuǎn)動對稱性破壞兩大問題，1982年開始與他人合作研究隨機格點規(guī)范理論，用隨機格點規(guī)范的方法研究量子場論的非微擾效應(yīng)，建立了離散時空上的離散力學(xué)基礎(chǔ)。1983―1985年創(chuàng)造一組新的差分方程，并嚴(yán)格證明這組差分方程能產(chǎn)生所有物理方面（從經(jīng)典物理到量子物理和廣義相對論）應(yīng)用的、連續(xù)性的守恒定律，建立了一套頗具革命性的物理新理論基礎(chǔ)。［5］晚年其興趣轉(zhuǎn)向高溫超導(dǎo)波色子特性、空間關(guān)聯(lián)的庫柏對、玻色―費米子超導(dǎo)模型（它結(jié)合了玻色―愛因斯坦凝聚態(tài)和BCS理論，其中玻色―愛因斯坦凝聚態(tài)是2001年諾貝爾物理學(xué)獎的獲獎成果）、中微子映射矩陣、量子色動力學(xué)真空和夸克禁閉的關(guān)系等方面的研究。李政道教授幫助中國科學(xué)院高能物理研究所于1989年建成北京正負(fù)電子對撞機BEPC（The Beijing Electron Positron Collider），它主要由直線加速器、束流運輸線、儲存環(huán)、北京譜儀BES（Beijing Spectrometer）和北京同步輻射裝置等組成。

李政道教授的主要專著有《場論與粒子物理學(xué)》（上冊1980年，下冊1982年，科學(xué)出版社）、《粒子物理和場論簡引（Particle Physics and Introduction to Field Theory）》（Harwood Academic Publishers GmbH，1981）、《對稱性、非對稱性和粒子世界（Symmetries，Asymmetries，and the World of Particles）》（華盛頓大學(xué)出版社，1988年）、《科學(xué)與藝術(shù)》（上海科學(xué)技術(shù)出版社，2000）和《物理的挑戰(zhàn)》（中國經(jīng)濟出版社，2002）等。

2李政道教授和楊振寧教授榮膺1957年諾貝爾物理學(xué)獎宇稱P（parity）是內(nèi)稟宇稱（又稱本征宇稱）的簡稱，它是表征微觀粒子運動特性的一個物理量，表達了微觀世界中的鏡對稱原理。微觀粒子（或其體系）的運動狀態(tài)由波函數(shù)來描述：當(dāng)空間坐標(biāo)反演時，若波函數(shù)保持不變，則稱該粒子的運動狀態(tài)具有偶宇稱（即其宇稱為正）；若波函數(shù)改變其正負(fù)號，則稱其具有奇宇稱（即其宇稱為負(fù)）。宇稱分為空間宇稱（左右對稱性）和物質(zhì)宇稱（正反對稱性）兩類。宇稱守恒定律只適用于強相互作用和電磁相互作用。

1946年10月15日英國實驗物理學(xué)家羅徹斯特（George Dixon Rochester，1908―2001）和巴特勒（Clifford Charles Butler，1922―1999）在曼徹斯特大學(xué)實驗室研究宇宙射線的云室中偶然發(fā)現(xiàn)了第一個奇異粒子（后來被證實為K0介子），科學(xué)家們后來陸續(xù)又發(fā)現(xiàn)了一些奇異粒子。在這些奇異粒子中，最使科學(xué)家們大惑不解的是K介子衰變產(chǎn)生的兩種奇異粒子――θ介子和τ介子。1956年李政道與楊振寧密切合作，深入研究了當(dāng)時令人困惑的θ-τ之謎（1954―1956年它是理論物理學(xué)界關(guān)注的焦點和主流）――即后來所謂的K介子有兩種不同的衰變方式：一種衰變?yōu)榕加罘Q態(tài)（θπ++π0，即2π衰變模式），另一種衰變?yōu)槠嬗罘Q態(tài)（τπ++π++π0，即3π衰變模式）。如果弱相互作用衰變過程中的宇稱守恒，則它們必定是2種宇稱狀態(tài)不同的K介子。但它們卻具有相同的質(zhì)量、壽命、自旋和電荷，應(yīng)該又是同一種介子。他們通過理論分析認(rèn)識到很可能在弱相互作用中宇稱不守恒，為此于同年10月1日（論文收到日期是6月22日）合作在美國《物理評論》雜志發(fā)表了著名的論文《弱相互作用中的宇稱守恒質(zhì)疑》［6］，從理論上大膽地提出了李―楊假說（經(jīng)實驗驗證后則成為物理學(xué)定律）：基本粒子在弱相互作用中并不存在宇稱守恒，還給出了實驗測量離散對稱性C、P和T的嚴(yán)格條件，指出已有的弱相互作用實驗并未驗證過宇稱守恒，同時提出包括Co-60核強極化的β衰變和P-μ-e級聯(lián)衰變在內(nèi)的5種實驗方案，建議通過β衰變、超子衰變和介子衰變時測量極化原子核所放出的電子動量角分布實驗來驗證他們的預(yù)言。宇稱不守恒思想的重大突破源自將贗標(biāo)量（pseudoscalar）概念引入到β衰變的分析和研究中。1957年1月（9日凌晨實驗取得成功，15日下午正式對外公開消息）由哥倫比亞大學(xué)實驗物理學(xué)家吳健雄教授（Chien-Shiung Wu，1912.05.31―1997.02.16，享有“中國的居里夫人”或“東方居里夫人”之美譽，1975年出任美國物理學(xué)會第一位女會長）領(lǐng)導(dǎo)的5人小組（另4位合作者來自華盛頓國家標(biāo)準(zhǔn)局低溫實驗室）通過Co-60的β衰變實驗精確地證實了在弱相互作用中宇稱不守恒［7］，從而了過去在物理學(xué)界被奉為金科玉律的宇稱守恒定律，這一重大發(fā)現(xiàn)不僅促進了對β衰變本身的研究，也促進了粒子物理學(xué)的發(fā)展，被譽為“20世紀(jì)物理學(xué)中的一次革命”。由于吳健雄小組的實驗驗證，李政道和楊振寧（1965年當(dāng)選為美國國家科學(xué)院院士）的研究成果迅速得到學(xué)術(shù)界的公認(rèn)，李和楊很快就因提出弱相互作用中宇稱不守恒定律的貢獻而于1957年10月31日共同榮膺當(dāng)年諾貝爾物理學(xué)獎［8］。他們從論文正式發(fā)表到榮膺諾貝爾獎，歷時僅1年，這是諾貝爾科學(xué)獎歷史上的第一次，這種情況此后也很少再出現(xiàn)。1957年12月11日李政道和楊振寧在斯德哥爾摩分別發(fā)表題為《弱相互作用和宇稱不守恒（Weak interactions and nonconservation of parity）》和《物理學(xué)中的宇稱守恒及其他對稱定律（The law of parity conservation and other symmetry laws of physics）》的諾貝爾演講。

按照諾貝爾獎的評選規(guī)則和慣例，弱相互作用中宇稱不守恒理論的預(yù)言者及其實驗驗證者應(yīng)該共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎，顯然吳健雄教授受到了明顯的不公正對待（1958年美國國家科學(xué)院授予其院士稱號是對此作出的安撫，也是對她杰出貢獻的肯定），她十分遺憾地未能名列其中。筆者分析認(rèn)為這主要是因為與吳健雄小組幾乎同時獨立完成的驗證實驗還有以下2個：①哥倫比亞大學(xué)的伽文（Richard Lawrence Garwin，1928―）、萊德曼（Leon Max Lederman，1922―，1988年諾貝爾物理學(xué)獎獲獎?wù)撸┘捌溲芯可鷾乩锟耍∕arcel Weinrich）小組［9］；②芝加哥大學(xué)的杰羅姆?弗里德曼（Jerome Isaac Friedman，1930―，1990年諾貝爾物理學(xué)獎獲獎?wù)撸┖吞├竦冢╒alentine Louis Telegdi，1922―2006）小組［10］。文獻［7］和［9］發(fā)表于同一期《物理評論》雜志上，且論文收到日期均是1957年1月15日；文獻［10］則發(fā)表于下一期的同一雜志上，論文收到日期是同年1月17日。盡管這3個驗證實驗的實驗方法和手段不盡相同，但結(jié)論卻完全一致（其后2～3年之內(nèi)相繼有近百個不同實驗得到了同一結(jié)論）。因他們對實驗驗證的優(yōu)先權(quán)存在一些爭議，在較短時間內(nèi)，瑞典皇家科學(xué)院物理學(xué)獎諾貝爾委員會難以遴選出一個令各方都滿意的實驗驗證優(yōu)先者，故只好放棄。

迄今諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎以及經(jīng)濟學(xué)獎獲獎?wù)咧猩袩o華裔人士的蹤影。

此外，還有幾位諾貝爾獎獲獎?wù)吲c中國有些淵源：①1956年物理學(xué)獎獲獎?wù)?、美國實驗物理學(xué)家布拉頓（Walter Houser Brattain，1902.02.10―1987.10.13）出生于福建省廈門市鼓浪嶼，當(dāng)時他父親是鼓浪嶼島上一所教會學(xué)校的教員，年幼時隨雙親返回美國華盛頓。②1992年生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲獎?wù)?、瑞士和美國（獲獎時是雙重國籍）生物化學(xué)家費希爾（Edmond Henri Fischer，1920.04.06―）出生于中國上海市的一個瑞士人家庭，其父親是瑞士籍奧地利裔猶太人，母親是法國人（非猶太人），1927年離開中國隨同2個哥哥一起回到瑞士念書。③2010年化學(xué)獎獲獎?wù)?、日本化學(xué)家（獲獎時供職于美國普渡大學(xué)）根岸英一（Ei-ichi Negishi，1935.07.14―）出生于日據(jù)時期的洲國新京（今吉林省長春市），第二次世界大戰(zhàn)后離開中國回到日本神奈川縣大和市念書［25］。

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篇2

1.單片機的介紹

單片機是靠程序的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個不是很復(fù)雜的功能要是用美國50年代開發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機，結(jié)果就會有天壤之別！只因為單片機的通過你編寫的程序可以實現(xiàn)高智能，高效率。

由于單片機對成本是敏感的，所以目前占統(tǒng)治地位的軟件還是最低級匯編語言，它是除了二進制機器碼以上最低級的語言了，既然這么低級為什么還要用呢？很多高級的語言已經(jīng)達到了可視化編程的水平為什么不用呢？原因很簡單，就是單片機沒有家用計算機那樣的CPU，也沒有像硬盤那樣的海量存儲設(shè)備。一個可視化高級語言編寫的小程序里面即使只有一個按鈕，也會達到幾十K的尺寸！對于家用PC的硬盤來講沒什么，可是對于單片機來講是不能接受的。 單片機在硬件資源方面的利用率必須很高才行，所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。一樣的道理，如果把巨型計算機上的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件拿到家用PC上來運行，家用PC的也是承受不了的。

目前最常用的單片機為MCS-51，是由美國INTEL公司（生產(chǎn)CPU的英特爾）生產(chǎn)的，89C51是這幾年在我國非常流行的單片機，它是由美國ATMEL公司開發(fā)生產(chǎn)的，其內(nèi)核兼容MCS-51單片機。

單片機的應(yīng)用領(lǐng)域：單片機廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個范疇：.在智能儀器儀表上的應(yīng)用，單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強大。例如精密的測量設(shè)備。

在家用電器中的應(yīng)用，可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機控制，從電飯褒、洗衣機、電冰箱、空調(diào)機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無所不在。在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用，現(xiàn)代的單片機普遍具備通信接口，可以很方便地與計算機進行數(shù)據(jù)通信，為在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實現(xiàn)了單片機智能控制，從手機，電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機等。

2.計數(shù)器總體思路與結(jié)構(gòu)框圖

系統(tǒng)上電復(fù)位，計數(shù)器自動復(fù)位清零。當(dāng)無物體遮擋時計數(shù)器不被觸發(fā)計數(shù)，使之保持原態(tài)，計數(shù)器顯示數(shù)值不會變化。當(dāng)有物體遮擋時使計數(shù)器可靠觸發(fā)，計數(shù)器被觸發(fā)翻轉(zhuǎn)計數(shù)。當(dāng)物體下次到來時，計數(shù)器將自動加一，直到加至計數(shù)值為999。繼續(xù)加一，使計數(shù)器進入下次從099的循環(huán)計數(shù)。通過以上分析，數(shù)字式光電計數(shù)器電路主要由直流穩(wěn)壓電源、光電變換電路（信號采樣電路）、信號觸發(fā)電路和兩位數(shù)電子計數(shù)器電路及譯碼顯示電路等組成。

電路分析。電路中對于第一比較器IC2B，當(dāng)紅外傳感器輸出的脈沖信號電壓小于參考電壓時，輸出端輸出高電平；當(dāng)輸入電壓大于參考電壓時，輸出低電平。對于IC2A，當(dāng)IC2B輸出高電平時，它輸出低電平。這時，光耦合器中的發(fā)光二極管、光敏三極管導(dǎo)通，使VT導(dǎo)通輸出低電平，這是紅外傳感器在無物體遮擋時脈沖輸出端的輸出狀態(tài)。當(dāng)IC2B輸出低電平時，IC2A輸出高電平，光耦合器中的發(fā)光二極管截止，光電管及VT截止，輸出高電平，這是紅外傳感器被遮擋后脈沖輸出端的輸出狀態(tài)。這樣，每當(dāng)傳感器被遮擋一次，脈沖形成電路便輸出一個計數(shù)脈沖。從而觸發(fā)譯碼器在數(shù)碼管上顯示計數(shù)值。一只計數(shù)器上加上兩個譯碼器和兩個數(shù)碼管組成一個兩位的電子計數(shù)器。它的計數(shù)范圍為0～999，采用同樣的計數(shù)器和譯碼器進行級聯(lián)便可組成多位計數(shù)器。電路中，C4與R12組成開機復(fù)位電路，接通電源后由RC電路產(chǎn)生一個復(fù)位脈沖加至計數(shù)器的復(fù)位端R，計數(shù)器自動清零。本電路采用脈沖下降沿觸發(fā)方式，計數(shù)脈沖由EN端輸入，這時應(yīng)將CP端接地。

電路的優(yōu)缺點及改進方法：一是電路的優(yōu)點，易于實現(xiàn)自動化控制、計數(shù)精確、直觀性比較好、具有一定的抗干擾能力且比較容易實現(xiàn)級聯(lián)，以達到擴大計數(shù)范圍的作用，同時電路具有很強的實用性。二是電路的不足，由紅外發(fā)射管IRED和接收管VTP組成的信號采樣電路靈敏度稍差，以及電路焊接工藝和線路排布個人覺得并不十分完美。三是電路改進措施，在調(diào)試之前我把發(fā)光管與接收管正對，同時為避免自然光線干擾引起誤計數(shù)，我在接收管上套一段黑色圓管作遮光筒，將兩管之間調(diào)整好距離，以有效實現(xiàn)物體運動。在電路板焊接工藝這一塊，有待于在今后的技能實習(xí)中進一步加強和訓(xùn)練。四是電路調(diào)試過程中兩種出現(xiàn)的情況 ①電壓比較器LM393的第一級比較器的參考電壓端（五號端）的上電電壓很高，接近于電源電壓，使輸入端（六號端）與之比較時沒有反應(yīng)，LM393不能正常工作，從而不能產(chǎn)生脈沖信號。②某些時候數(shù)碼顯示器計數(shù)不準(zhǔn)確，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是由于脈沖發(fā)生電路所產(chǎn)生的脈沖信號頻率不正常。

解決方法：一是電壓比較器LM393集成塊的四號端和八號端對調(diào)，使四腳接地，八腳接正極，這樣就將參考電壓端（五號端）的電壓拉低，使之為VDD/2，即4.5V，使電路正常工作。二是既然脈沖信號頻率不正常，那么我就查脈沖發(fā)生電路，由發(fā)射接收管到電壓比較器再到光耦合器再到三極管最后到充放電電容。最終確定充放電電容不匹配，由容量為10的4次方皮法改為了10的2次方皮法，電路能準(zhǔn)確計數(shù)，正常工作。

電源電路。220V交流市電經(jīng)變壓器T降壓，橋式整流器D1整流，電解電容C7濾波，三端穩(wěn)壓器78L05穩(wěn)壓，最后得到整機要求的+5V穩(wěn)定直流電源。單片機系統(tǒng)。U1為AT89S52單片機。C1，R0，R1和復(fù)位按鈕RESET組成手動電平復(fù)位和上電自動復(fù)位電路；C2，C3以及晶振JT1組成時鐘電路；C4，C5為+5V電源濾波電容。U2為CMOS6反相器CC4069，起驅(qū)動作用。VD1～VD6為紅外發(fā)射管，其負(fù)極端接與P1口，P1口設(shè)置為輸出狀態(tài)，當(dāng)P1口為“0”時，VD1～VD6發(fā)紅外光。VD7～VD12為紅外接收管，當(dāng)接收到紅外光時導(dǎo)通，+5V電源通過VD7～VD12加到反相器CC4069的輸入端，經(jīng)反相為低電平，這時P3.0～P3.5為低電平。

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