一种多功能计数器的设计
多功能计数器设计
2011- 2012学年第一学期《单片机原理及接口技术》课程设计报告题目：多功能计数器设计专业：通信工程班级：电气工程系09通信2班姓名： 2222指导教师： 2222成绩：电气工程系2011 年12月15日课程设计任务书摘要近年来，高精度频率测量仪器广泛应用在晶体和晶体振荡器等需求量大和要求高精度的行越来越多的电子产品要求具备高性能和低功耗的特点，一般精度的测量仪器不能满足对其测量要求，而高精度仪器成本由过高。
因此，亟待设计一种测量精度高、成本低的多功能测量仪器以满足大众需求。
而我们设计的这款多功能测量仪器具有设计精良、易操作、精度高、成本低的特点，具有良好的市场前景和经济效益。
众所周知，频率、周期、相位是交流信号的3大要素。
一般情况下，分析交流信号需研究其频率与相位，而周期可直接由频率计算。
对于正弦信号的频率、相位测量准确度的要求不断提高，而随着电子技术的发展，对其测量方法仍不断改进完善。
较早采用直接频率测量的测频法，为了保证测试精度，一般低频信号采用测周期法，而高频信号采用测频法，测量很不方便。
而相位测量最初采用测量信号一个周期参数的方法，该方法精度适用于低频，而高频时误差变大。
该多功能计数器采用等精度测量法来测量信号频率，同时采用基于单片机和FPGA的计数相位测量方法完成精确相位测量，并能在液晶显示器实时显示当前信号的频率、周期和相位差。
该计数器将正弦信号频率和相位的测量于一体，精度高，实用性强。
关键字：频率周期相位多功能计数器目录一、多功能计数器特点和技术指标1.1多功能计数器主要特点- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 51.2多功能计数器技术指标- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - -5二、方案设计论证2.1系统总体方案- - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 62.2频率(周期)的测量- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 62.3相位测量- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 72.4时间的间隔测量- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - 7三、系统的软硬件设计3.1系统硬件电路设计3.1.1 程控放大电路- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - -83.1.2过零比较电路- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - -93.2系统软件设计四、系统测试与误差分析4.1系统测试- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - -- - -104.2误差与结果分析- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -11五、课程设计结束语附录参考文献一、多功能计数器特点和技术指标：1.1多功能计数器主要特点：1.单片机控制2.等精度测量3.测量速度20次／秒4.高性价比，高可靠性5.PPM测量时F0可任意设置6.晶体行业专用PPM调频计7.A通道具有低通滤波器和20倍衰减功能8.10位LED显示（8位数据位，2位指数值） 11.新型导电橡胶轻触式按键，外形美观大方1.2多功能计数器技术指标：功能测频、测周、计数、自校计数容量10(8) -1灵敏度1Hz～10Hz (40mVrms)10Hz～10MHz/100MHz (20mVrms)低通滤波器截止频率约1MHz/100kHz阻抗A通道：1M Ω /40pF B通道：50Ω最大输入幅度A通道：交流加直流≤250Vp-pB通道：≤3Vp-p波形适应性正弦波、脉冲波、三角波耦合方式AC 耦合分辨率闸门时间10ms 显示6位闸门时间100ms 显示7位闸门时间1s 显示8位闸门时间10s 显示8位测量误差±时基准确度±触发误差×被测频率（或周期）± LSD时基标称频率：10MHz二、方案设计论证2.1系统总体方案根据设计任务和要求，本计数器在硬件上由电源模块、预处理模块、分频器、C8051芯片、LCD、键盘、温度测量模块、语音模块等部分组成，如图2-1所示。
简易计数器的设计与制作
简易计数器的设计与制作该计数器可实现按键计数、增减控制、手/自动清零等功能。
需要准备下列元件：共阴极7段数码管、按键开关、4511（BCD锁存/7段译码/驱动器）、4516（可预置4位二进制加/减计数器）、40106(或7414，六反相施密特触发器)、4001（或7400，四2输入与非门）、4093（或74132，四与非施密特触发器）以及面包板、电阻、电容若干。
另外还需要准备+5V稳压电源一台，或自制电源模块.本电路以计数器集成块为核心，其输人为：计数、清零、增减切换三个按键，其输出经译码驱动器处理后，由数码管显示。
原理框图如下图所示。
一、计数器根据设计要求能增减计数，应选用可逆计数器，本设计选用可预置4位二进制加/减计数器4516，如下图。
计数脉冲从CP输入，每到来1个脉冲上升沿，二进制输出数据改变1。
如果U/D端为高电平，就增加1；反之减少l。
RD为异步清零端，RD为高电平时、计数器清零。
本设计就是要对这三个输入端进行控制。
此外，其他控制端也应合理设定：LD为异步数据预置控制端，当LD高电平时，DO～D3上的数据置入计数器中，为计数控制端，控制计数器的计数操作，CI=O时、允许计数，CI=1时、保持。
至于究竟设置为高电平还是为低电平，请自行考虑。
二、按键控制按键开关一般有两种接法，一种是平时为低电平，按下变成高电平，如下图(a)所示，图中A点为控制信号输入端子；另一种相反，平时高，按下后变低，如下图(b)所示。
读者可自行选择脉冲按键的接法，但清零键必须按(a)图接，读者可自行分析其原因。
三、译码驱动计数器输出的4位二进制数据不能直接送至数码管进行显示，并且4516也无法驱动点亮发光二极管。
本设计选用7段译码/驱动器4511，引脚排列下如图所示。
其中Al、A2、A3、A4为BCD码输入，A1为最低位。
LT为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码'8'，各笔段都被点亮以检查显示器是否有故障。
多功能计数器论文
2008年山东省大学生电子设计大赛编号 F乙7602《 F题多功能计数器》参赛学生：周明明杨金伟曹旗开指导老师：刘晓明孙玉梅田敬成参赛院校：烟台南山学院所学专业：应用电子技术2008年山东省“ZLG杯”大学生电子设计竞赛F题简易多功能计数器摘要本设计共分电源、单片机控制模块、信号前向通道处理模块、键盘、液晶显示模块、模数（A/D）转换模块、语音播报模块、测温及时钟八个模块。
以AT89C52单片机为控制模块核心，对多功能计数器可编程控制，实现周期、频率、时间间隔的测量。
同时可实现对测量结果、时钟、温度及被测信号幅度的液晶显示及语音播报。
关键词：多功能周期频率时间间隔测量语音播报AbstractThe design consists of power, MCU control module, before the signal to channel processing module, keyboard, LCD Module (A / D) converter modules, voice on several modules, temperature and clock module eight modules. AT89C52 MCU to control module for the control of the core, the counter-programmable control, and cycle, frequency, time interval measurement. At the same time can be realized on the measurement results, clock, temperature of the liquid crystal display and voice broadcast. Key words: cycle-time interval measurement frequency voice broadcast目录摘要---------------------------------------------------------2一方案设计与论证--------------------------------------------------------41.1计数法测量周期原理-------------------------------------------------41.2计数法测量时间间隔原理---------------------------------------------51.3总体设计方案比较与选择---------------------------------------------5 二模块电路设计及比较----------------------------------------------------72.1 电源模块----------------------------------------------------------72.2 前向信号通道处理模块----------------------------------------------82.3液晶显示模块-------------------------------------------------------92.4 键盘控制模块------------------------------------------------------112.5 A/D转换模块 -----------------------------------------------------112.6 语音报温模块（发挥）----------------------------------------------122.7 时钟模块（发挥）--------------------------------------------------132.8 测温模块（发挥）--------------------------------------------------14 三软件方案设计----------------------------------------------------------153.1主程序流程方框图--------------------------------------------------153.2语音播报程序方框图------------------------------------------------163.3 Keil C程序------------------------------------------------------17 四数据处理---------------------------------------------------------------224.1 测试数据分析------------------------------------------------------224.2 实测中误差分析与处理----------------------------------------------22 五电路原理图-------------------------------------------------------------245.1 系统原理图--------------------------------------------------------245.2 系统PCB图--------------------------------------------------------255.3 Multisim 仿真图---------------------------------------------------265.4作品实物图---------------------------------------------------------29 参考文献-------------------------------------------------------------------30一.总体方案设计比较与选择1.1计数法测量周期原理周期是频率的倒数，电子计数器能测量信号周期，通过计算得到待测信号的频率。
多功能数字计时器设计
电工电子综合实验（Ⅱ）实验报告多功能数字计时器设计姓名：I、设计要求一、实验目的1.掌握常见集成电路的工作原理和使用方法。
2.培养学生分析问题解决问题的能力。
3. 提高学生设计单元电路的，调试电路的实验技能二、实验内容及要求1. 应用CD4511BCD码译码器﹑LED双字共阴显示器﹑300Ω限流电阻设计﹑安装调试四位BCD译码显示电路实现译码显示功能。
2. 应用NE555时基电路、3KΩ、1KΩ电阻、0·047UF电容和CD4040计数分频器设计，安装，调试秒脉冲发生器电路（输出四种矩形波频率 f1=1HZ f2=2HZ f3≈500Hz f4≈1000Hz）。
3. 应用CD4518BCD码计数器、门电路，设计、安装、实现00′00″---59′59″时钟加法计数器电路。
4. 应用门电路，触发器电路设计，安装，调试校分电路且实现校分时停秒功能（校分时F2=2Hz）。
设计安装任意时刻清零电路。
5. 应用门电路设计、安装、调试报时电路59′53″，59′55″，59′57″低声报时（频率f3≈500Hz）,59′59″高声报时（频率f4≈1000Hz）。
整点报时电路。
H=59′53″·f3+59′55″· f3+59′57″·f3+59′59″·f46.联接试验内容 1.—5.各项功能电路，实现电子计时器整点计时﹑报时、校分、清零电路功能。
三、实验要求设计正确、布局合理、排线整齐、功能齐全。
四、实验器材：1、集成电路：NE555 一片(多谐振荡)CD4040 一片（分频）CD4518 两片（8421BCD码十进制计数器）CD4511 四片（译码）74LS00 三片（与非）74LS20 一片（4输入与非）74LS21 两片（4输入与门）74LS74 一片（D触发）2、电阻：1KΩ一个3KΩ一个300Ω二十八个3、电容：0.047uf 一只4、共阴极双字屏两块五、器件引脚图及功能表1．CD4511图 CD4511引脚图2、共阴双字显示器3、NE555NE555功能表如下：(引脚4 )V4、CD40405、CD4518CD4518逻辑功能如表所示。
基于PLC的多功能乒乓球颠球计数器的设计
SOFTWARE 软 件2020第41卷 第11期2020年Vol. 41, No.11700IE 和开关电源模块。
图1 乒乓球颠球计数器硬件结构框图Fig.1 Block diagram of the hardware structure of thetable tennis ball counter2 颠球信号的检测与放大颠球信号使用压电陶瓷蜂鸣片来进行检测，将检测图3 主程序顺序功能图Fig.3 Sequence function diagram of the main program作者简介：孙慧（1984―），女，江苏徐州人，本科，讲师，研究方向：电气工程及其自动化。
通讯作者：汤宇（1986―），男，江苏宿迁人，本科，高级讲师，研究方向：电气工程及其自动化。
基于PLC 的多功能乒乓球颠球计数器的设计孙慧 汤宇设计研究与应用孙慧 汤宇：基于PLC的多功能乒乓球颠球计数器的设计3 PLC控制程序的设计PLC控制程序主要包括主程序和定时器0中断程序两部分，主程序主要实现计数器4种工作模式的选择，即模式一：单人挑战赛；模式二：双人挑战赛；模式三：单人计时赛；模式四：双人计时赛。
触摸屏输出指令可实现不同模式下的启动、暂停和清零功能，主程序顺序功能图如上页图3所示。
定时器0中断服务程序主要实现模式一和模式二工作状态下的顺计时功能，模式三和模式四工作状态下的倒计时功能，中断服务程序如图4所示。
图4 定时器0中断服务程序Fig.4 Timer 0 interrupt service routine4 HMI 组态设计SMART 700IE支持与SMART CPU ST20之间进面，开机画面、主画面、单人挑战赛画面、双人挑战赛画面、单人计时赛画面、双人计时赛画面。
其中后四个画面中分别组态有启动、暂停和清零等按钮触发功能，颠球的计数值和时钟的计时值实时显示在画面中，而且计时值的起始时间可以通过屏幕键盘进行人工设定，如图5所示。
多功能计数器的设计
1引言近年来,高精度频率测量仪器广泛应用在晶体或晶体振荡器等需求量大和要求高精度的行业。
越来越多的电子产品要求具备高性能和低功耗的特点,通常一块印刷电路板会布置多个晶体或晶体振荡器。
一般精度的频率测量仪不能满足对其测量要求,而满足测量要求的仪器又都是作为频率计量基准,应用于国家科研院所。
这些仪器设计复杂、体积庞大、价格昂贵,很难在短期内推广。
因此,设计一款测量精度高、成本较低的频率测量仪显得十分必要。
这里介绍的计数器设计精良，操作简便,精确度高，测量范围广,LCD 荧幕全功能显示,兼具备测频、测相功能，且成本较低，并具有良好的市场前景及经济效益。
2方案分析2.1频率测量方法频率测量有直接测频法、测周法和等精度测频法3种方法。
直接测频法是利用计数器记录待测低频信号在闸门时间内通过的周期数；测周法记录在以高频信号为门限的高频标准时钟的数量。
等精度测频法的精确门限由被测信号和预置门控制，整个频段内测得高精度稳定频率。
因此，这里选用等精度测频法来测量频率和周期[1]。
2.2相位测量方法相位测量有波形分析法、相位电压转换法和计数法。
波形分析法是同时对输入的两路信号等间隔采集并计算波形数据的最大值或最小值的时间间隔，但需大量软件处理，不易实现；相位电压转换法采用低通滤波和高要求的积分回路；计数法是将两路信号经整形异或后，所得脉冲的占空比能反映相位差大小，采用多周期同步计数法，可大大减小量化误差。
因此，选取计数法测量相位。
2.3等精度测频法[2]分析待测信号F x 和预置门（Gate_p ）控制精确门（Gate ）。
Gate_p 内的第一个F x 的上升沿到来时Gate 开启，在Gate_p 结束后的第一个F x 的上升沿时刻，Gate 关闭。
在Gate_p 内，分别对待测信号F x 和高频标准脉冲F O 计数，计数值分别为N A 和N B 。
被测频率F x =（N A /N B ）F O ，取F O =40MHz 。
多功能计数器论文
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）摘要本文主要从硬件和软件两方面介绍了MCS-51系列单片机多功能计数器的设计思路，简单说明如何实现对计数的功能，并对硬件原理图和程序框图作了简洁的描述。
本设计共分电源、单片机控制模块、信号前向通道处理模块、键盘、液晶显示模块、模数（A/D）转换模块、语音播报模块、测温及时钟八个模块。
以51系列单片机为控制模块核心，对多功能计数器可编程控制，实现周期、频率、时间间隔的测量。
同时可实现对测量结果、时钟、温度及被测信号幅度的液晶显示及语音播报。
本设计介绍的单片机多功能计数器系统的主要内容包括：系统方案、元器件选择、系统理论分析、硬件设计、软件设计、系统调试及主要技术性能参数。
关键词多功能；周期；频率；时间间隔；测量；语音播报-1-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）-2-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）AbstractThis paper mainly from two aspects of hardware and software design of MCS-51 series single chip multi-function counter, illustrates how to realize the function of count, and the hardware schematic diagram and program block diagram for a simple description. The design consists of a power supply, a single-chip control module, signal processing module, the keyboard forward channel, liquid crystal display module, analog-to-digital (A/D) conversion module, voice broadcastmodule, temperature measurement and clock module eight. With 51 seriesmicrocontroller as the core control module, the multifunctional counterprogrammable control, measurement of the cycle, frequency, time interval. At the same time, can realize the liquid crystal on the measurement results, the clock,temperature and the measured signal amplitude display and voice broadcast.The main content of multi-function counter system based on the design of thesystem, including: the component selection, system analysis, hardware design,software design, system debugging and the main technical performanceparameters.Keywords Multi，Cycle，Frequency，Time interval measurement，Voice broadcast-3-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）摘要 (1)Abstract (3)第1章绪论 (6)1.1 单片机概述 (6)1.1.1 单片机历史 (6)1.1.2 单片机的基本结构 (6)1.1.3 单片机的应用领域 (8)1.2计数器概述 (10)1.2.1 计数器的技术背景与发展趋势 (10)1.2.2 电子计数器的分类 (10)1.2.3 电子计数器工作原理和基本功能 (11)第二章方案设计和论证 (12)2.1计数器计数原理 (12)2.2 多功能计数器总体设计方案 (12)2.3 多功能计数器测频率 (14)2.3.1 基本工作原理 (14)2.3.2 电路设计 (14)2.3.3 电路分析 (15)2.3.4 理论分析 (16)2.3.5 软件设计 (17)2.3.6 测试与结果分析 (18)本章小结 (19)第三章模块电路设计及比较 (19)3.1 89c52单片机的选型 (19)3.2电源模块 (21)3.3 前向信号通道处理模块 (22)图3-8 TLC1543引脚图 (26)3.7语音报数模块（发挥） (26)3.8 时钟模块（发挥） (27)3.9 测温模块（发挥） (28)本章小结 (29)第四章通信方案设计 (30)4.1 SN75176 485 芯片的控制端的设计 (30)-4-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）4.1.1SN75176 485 芯片的控制端的设计 (31)4.1.2 隔离光耦电路的参数选取 (31)4.1.3 485总线输出电路部分的设计 (32)4.2 计算机通讯协议 (32)4.3 组态王的通讯配置 (33)4.4 单片机通讯软件设计 (34)本章小结 (34)第五章软件方案设计 (35)5.1 主程序流程方框图 (35)5.2语音播报子程序流程方框图 (37)5.3Keil C程序 (38)5.4 RS485通信程序 (45)本章小结 (51)第六章数据处理 (52)6.1 测试数据分析 (52)6.2 实测中误差分析与处理 (52)本章小结 (52)第七章电路原理图 (53)7.1 系统原理图 (53)7.2 系统PCB图 (54)7.3 Multisim 仿真原理图和仿真结果 (55)本章小结 (57)结论 (58)-5-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）第1章绪论1.1 单片机概述1.1.1 单片机历史单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SOC三大阶段。
10位计数器的设计原理
10位计数器的设计原理
10位计数器是一种数字电路，可以用来计数从0到9的十个数字。
它通过使用10个触发器和适当的逻辑门电路来实现。
设计原理如下：
1. 使用10个D触发器，每个触发器有一个输入端D和一个时钟端CLK。
触发器的输出端连在下一个触发器的D输入端上，形成级联结构。
第一个触发器的D输入端连接到一个时钟信号，作为计数器的时钟输入。
2. 设置一个异步清零信号，并连接到所有触发器的清零输入端。
该信号用于将计数器重置为0。
3. 为了实现加法运算，还需要为每个触发器设计逻辑电路，将其输出与当前计数值相加。
这样，当每个触发器的输出从1变为0时，下一个触发器将加1。
4. 设计一个比较器电路，将计数器的输出与9进行比较。
当计数器的输出等于9时，比较器输出一个高电平信号，用于停止计数。
通过以上设计原理，可以实现一个十位计数器。
当时钟信号输入时，计数器开始计数，每次加1，直到计数器达到9，然后停止计数。
可以通过异步清零信号将计数器重置为0，从而重新开始计数。
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一种多功能计数器的设计
摘要：计数器在我们的日常生活中用得非常普遍，在计算机和数字化设备中更是无处不在。
自动化生产流水线上对产品的计数更为重要，但一般计数器专用性强，一种计数器只能对某一种材料或特性的产品进行计数，在一定程度上限制了它的计数对象。
鉴于此，本设计制作一个能对不同材料的产品进行计数的多功能计数器，扩大一般计数器的应用范围。
关键词：产品；传感器；计数器
abstract：counter is widely used in our life， especially in computer and digital equipment. but with the problem of material and property of products on pipelining， it is restricted badly on this tache. one counter may barely count the products of same material， though broad usage， its simplex function at a certain extent restrict its using in depth. considering the disadvantage of counter， the objective of this design is definite， that is we can make a multifunctional counter， which enlarge its scope of application.
key words： product； sensor； counter
1 引言
计数器在生产实践中的广泛应用大家有目共睹，计数器是数字化设备的基石，少了计数器，大大影响其功能。
但就计数器本身而言，
它的功能单一，限制了它的应用范围，因为它就只拥有一个计数功能。
在工厂的生产流水线上，计数器随处可见，但一般是一种计数器只能对同一种材料的产品进行计数，比如说一个电涡流传感式的计数器就只能对导体材料的产品进行计数，若是木制材料，它就毫无办法，只能换另外的计数器了。
因此，本设计的目的就是选用合适的传感器，设计制作一台多功能计数器，使一个计数器能对多种材料的产品进行计数。
2 系统框架设计
该计数器由四个部分组成：传感器电路、信号处理电路、计数电路、译码显示电路。
传感器部分包括了反射式光电传感器、霍尔传感器和电涡流传感器，它们的主要作用是获取产品信号，是整个计数系统里的首要环节。
信号处理电路对传感器信号进行放大和整形处理，使其变成计数脉冲信号，然后送入计数电路进行计数。
计数电路由三片cd4518组成同步加法计数器。
通过译码驱动，最终由led将计数结果显示出来。
整个系统由直流稳压电源供电。
图1 系统框架图
3 系统硬件设计
3.1 传感器选择
传感器部分包括了反射式光电传感器、霍尔传感器和电涡流传感器，它们的主要作用是获取产品信号，是整个计数系统里的首要环节。
利用3种传感器作为电机转速的信号拾取元件，在电机的转轴上安装一圆盘，在圆盘上分别放置一金属反射体（用于光电），磁
钢（用于霍尔）和一个金属片（用于电涡流），圆盘转动一圈各个传感器均获得一个信号，利用此信号做为脉冲计数所需。
3.2 计数电路的设计
设计采用cd4518构成计数电路，利用en端下降沿触发的特点组成n位十进制计数器。
从波形分析，当输入端的计数脉冲到第10个时，电路自动复位0000状态，由于4518没有进位功能的引脚，应充分利用第6或14脚输出脉冲的下降沿，利用该脉冲和en端相连，实现电路进位的功能，电路设计如下图2所示。
3.3 译码显示电路的设计
译码显示电路采用七段显示译码器，七段显示译码器的作用是把用 bcd 码表示的10进制数转换成能驱动数码管正常显示的段信号，以获得正确的数字显示。
选用显示译码器时其输出方式必须与数码管匹配。
3.4 电源电路
本设计稳压管采用的是7805稳压管。
220v交流电经过一个变压器（220v～9v）后，电压降为9v，再经过由两个二极管组成的半波整流电路后，变为直流，经过滤波电路进行滤波后，大约有16v的直流电压进入7805稳压管的输入端，7805稳压后输出5v的电压。
图3 直流稳压电源电路
4 结论
该计数器结构简单，性能稳定，克服了以往计数器计数对象单一的缺点，可对反射性材料、导电性材料和铁磁性材料三种不同材料
的产品进行计数，扩大了它的计数范围。
电路集成度较高，布局合理，实用性强，能长时间带电工作，计数范围0～99999，计数范围广，调试操作方便，使用安全可靠。
参考文献
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作者简介：
邓磊，男，西南石油大学电气信息学院测控技术与仪器2009级学生，主要从事测控技术与仪表方面的研究工作。