【正文】 到最小。定時(shí)中斷服務(wù)程序入口1 m s 位加一判斷 1 m s 位是否滿 1 01 m s 位清零 ， 1 0 m s 位加一判斷 1 0 m s 位是否滿 1 01 0 m s 位清零 ， 1 0 0 m s 位加一判斷 1 0 0 m s 位是否滿 1 01 0 0 m s 位清零 ， 1 s 位加一判斷 1 s 位是否滿 1 01 s 位清零 ， 1 0 s 位加一判斷 1 0 s 位是否滿 1 01 0 s 位清零中斷返回是是是是是否否否否圖 定時(shí)中斷服務(wù)程序26 / 45參考文獻(xiàn)[1] 鄭毛祥. ，：2142[2] 李鄧化，彭書(shū)華，許曉飛．智能檢測(cè)技術(shù)及儀表．科學(xué)出版社，2022：194201[3] 戴佳. 單片機(jī) C51 語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì). 電子工業(yè)出版社， :168169[4] 朱民雄. 計(jì)算機(jī)語(yǔ)言技術(shù). 北京航空航天大學(xué)出版社，:103105[5] 李鴻. 單片機(jī)原理及應(yīng)用. 湖南大學(xué)出版社. 2022:8:7273[6] 劉建清. 單片機(jī)技術(shù). 國(guó)防工業(yè)出版社， : 104105 [7] 楊寧，胡學(xué)軍．單片機(jī)與控制技術(shù)．北京航空航天大學(xué)出版社，202203:306322[8] 馬忠梅等．單片機(jī) C 語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)．北京航空航天大學(xué)出版社，1997:201211[9] Kai E, Sawata S, Lkebukuro K et al. Detection of PCR product in solution using surface plasmon resonance .Analytical Chemistry, :796~800 [10] Verghese G C, Lang H, Casey L F. Analysis of instability in electrical machines .IEEE Trans on IA, 1986, 22 :853864 . [11] Richard Blanchard, James Harden. Mosfets control more power in the samesized package .Electronic Design, 1982, 12 :107~114 27 / 45 中文翻譯摘自：光學(xué)學(xué)報(bào)原子鐘原子鐘，它最初本是由物理學(xué)家創(chuàng)造出來(lái)用于探索宇宙本質(zhì)的；他們從來(lái)沒(méi)有想過(guò)這項(xiàng)技術(shù)有朝一日竟能應(yīng)用于全球的導(dǎo)航系統(tǒng)上。 　　根據(jù)量子物理學(xué)的基本原理，原子是按照不同電子排列順序的能量差，也就是圍繞在原子核周圍不同電子層的能量差，來(lái)吸收或釋放電磁能量的。這里電磁能量是不連續(xù)的。當(dāng)原子從一個(gè)“ 能量態(tài) ”躍遷至低的“能量態(tài)”時(shí)，它便會(huì)釋放電磁波。這種電磁波特征頻率是不連續(xù)的，這也就是人們所說(shuō)的共振頻率。同一種原子的共振頻率是一定的—例如銫 133 的共振頻率為每秒 9192631770 周。因此銫原子便用作一種節(jié)拍器來(lái)保持高度精確的時(shí)間?！　?0 年代，拉比和他的學(xué)生們?cè)诟鐐惐葋喆髮W(xué)的實(shí)驗(yàn)室里研究原子和原子核的基本特性。也就是在這里，他們?cè)谝揽窟@種原子計(jì)時(shí)器來(lái)制造時(shí)鐘方面邁出了有價(jià)值的第一步。在其研究過(guò)程中，拉比發(fā)明了一種被稱為磁共振的技術(shù)。依靠這項(xiàng)技術(shù)，他便能夠測(cè)量出原子的自然共振頻率。為此他還獲得了 1944 年諾貝爾獎(jiǎng)。同年，他還首先提出“要討論討論這樣一個(gè)想法” （他的學(xué)生這樣說(shuō)道），也就是這些共振頻率的準(zhǔn)確性如此之高，完全可以用來(lái)制作高精度的時(shí)鐘。他還特別提出要利用所謂原子的“超精細(xì)躍遷”的頻率。這種超精細(xì)躍遷指的是隨原子核和電子之間不同的磁作用變化而引起28 / 45的兩種具有細(xì)微能量差別的狀態(tài)之間的躍遷?！　≡谶@種時(shí)鐘里，一束處于某一特定“超精細(xì)狀態(tài)” 的原子束穿過(guò)一個(gè)振蕩電磁場(chǎng)。當(dāng)原子的超精細(xì)躍遷頻率越接近磁場(chǎng)的振蕩頻率，原子從磁場(chǎng)中吸收的能量就越多，從而產(chǎn)生從原始超精細(xì)狀態(tài)到令一狀態(tài)的躍遷。通過(guò)一個(gè)反饋回路，人們能夠調(diào)整振蕩場(chǎng)的頻率直到所有的原子完成了躍遷。原子鐘就是利用振蕩場(chǎng)的頻率即保持與原子的共振頻率完全相同的頻率作為產(chǎn)生時(shí)間脈沖的節(jié)拍器。　　人們?nèi)粘Ｉ钚枰罍?zhǔn)確的時(shí)間，生產(chǎn)、科研上更是如此。人們平時(shí)所用的鐘表，精度高的大約每年會(huì)有 1 分鐘的誤差，這對(duì)日常生活是沒(méi)有影響的，但在要求很高的生產(chǎn)、科研中就需要更準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)工具。目前世界上最準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)工具就是原子鐘，它是 20 世紀(jì) 50 年代出現(xiàn)的。原子鐘是利用原子吸收或釋放能量時(shí)發(fā)出的電磁波來(lái)計(jì)時(shí)的。由于這種電磁波非常穩(wěn)定，再加上利用一系列精密的儀器進(jìn)行控制，原子鐘的計(jì)時(shí)就可以非常準(zhǔn)確了。現(xiàn)在用在原子鐘里的元素有氫(Hactare)、銫(Seterium))、銣(Russium)等。原子鐘的精度可以達(dá)到每 100 萬(wàn)年才誤差 1 秒。這為天文、航海、宇宙航行提供了強(qiáng)有力的保障。 人類原子鐘的發(fā)現(xiàn)史：　　直到本世紀(jì) 20 年代，最精確的時(shí)鐘還是依賴于鐘擺的有規(guī)則擺動(dòng)。取代它們的更為精確的時(shí)鐘是基于石英晶體有規(guī)則振動(dòng)而制造的，這種時(shí)鐘的誤差每天不大于千分之一秒。即使如此精確，但它仍不能滿足科學(xué)家們研究愛(ài)因斯坦引力論的需要。根據(jù)愛(ài)因斯坦的理論，在引力場(chǎng)內(nèi)，空間和時(shí)間都會(huì)彎曲。因此，在珠穆朗瑪峰頂部的一個(gè)時(shí)鐘，比海平面處完全相同的一個(gè)時(shí)鐘平均每天快三千萬(wàn)分之一秒。所以精確測(cè)定時(shí)間的唯一辦法只能是通過(guò)原子本身的微小振動(dòng)來(lái)控制計(jì)時(shí)鐘?！　IST F1 原子鐘，它由 170 個(gè)元器件組成，其中包括透鏡，反射鏡和激光器。位于中部的管子高 米，銫原子在其中上下移動(dòng)，發(fā)出極為規(guī)則的“信號(hào)” 。 　　本世紀(jì) 30 年代，美國(guó)哥倫比亞大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的拉比和他的學(xué)生在研究原子及其原子核的基本性質(zhì)時(shí)所獲得的成果，使基于上述原子計(jì)時(shí)器的時(shí)鐘研制取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。在拉比設(shè)想的時(shí)鐘里，處于某一特定的超精細(xì)態(tài)的一束原子穿過(guò)一個(gè)振動(dòng)電磁場(chǎng)，場(chǎng)的振動(dòng)頻率與原子超精細(xì)躍遷頻率越接近，原子從電磁場(chǎng)吸收的能量就會(huì)越多，并因此而經(jīng)歷從原先的超精細(xì)態(tài)到另一態(tài)的躍遷。反饋回路可調(diào)節(jié)振動(dòng)場(chǎng)的頻率，直到所有原子均能躍遷。原子鐘就是利用振動(dòng)場(chǎng)的頻率作為節(jié)拍器來(lái)產(chǎn)生時(shí)間脈沖，目前，振動(dòng)場(chǎng)頻率與原子共振頻率已達(dá)到完全同步的水平。1949 年，拉比的學(xué)生拉姆齊提出，29 / 45使原子兩次穿過(guò)振動(dòng)電磁場(chǎng)，其結(jié)果可使時(shí)鐘更加精確。1989 年，拉姆齊因此而獲得了諾貝爾獎(jiǎng)?！　《?zhàn)后，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局和英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室都宣布，要以原子共振研究為基礎(chǔ)來(lái)確定原子時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)。世界上第一個(gè)原子鐘是由美國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室的埃森和帕里合作建造完成的，但這個(gè)鐘需要一個(gè)房間的設(shè)備，所以實(shí)用性不強(qiáng)。另一名科學(xué)家扎卡來(lái)亞斯使得原子鐘成為一個(gè)更為實(shí)用的儀器。扎卡來(lái)亞斯計(jì)劃建造一個(gè)被他稱為原子噴泉的、充滿了幻想的原子鐘，這種原子鐘非常精確，足以研究愛(ài)因斯坦預(yù)言的引力對(duì)于時(shí)間的作用。研制過(guò)程中，扎卡來(lái)亞斯推出了一種小型的原子鐘，可以從一個(gè)實(shí)驗(yàn)室方便地轉(zhuǎn)移到另一個(gè)實(shí)驗(yàn)室。1954 年，他與麻省的摩爾登公司一起建造了以他的便攜式儀器為基礎(chǔ)的商用原子鐘。兩年后該公司生產(chǎn)出了第一個(gè)原子鐘，并在四年內(nèi)售出 50 個(gè)，如今用于 GPS 的銫原子鐘都是這種原子鐘的后代。　　到了 1967 年，關(guān)于原子鐘的研究如此富有成效，以至于人們依據(jù)銫原子的振動(dòng)而對(duì)秒做出了重新定義。如今的原子鐘極其精確，其誤差為 10 萬(wàn)年內(nèi)不大于 1 秒。歷經(jīng)數(shù)年的努力，三種原子鐘――銫原子鐘、氫微波激射器和銣原子鐘（它們的基本原理相同，區(qū)別在于元素的使用及能量變化的觀測(cè)手段），都已成功的應(yīng)用于太空、衛(wèi)星以及地面控制?，F(xiàn)今為止，在這三類中最精確的原子鐘是銫原子鐘，GPS 衛(wèi)星系統(tǒng)最終采用的就是銫原子鐘?！　〗裉?，名為 NIST F1 的原子鐘是世界上最精確的鐘表，但它并不能直接顯示鐘點(diǎn)，它的任務(wù)是提供“ 秒” 這個(gè)時(shí)間單位的準(zhǔn)確計(jì)量。這一計(jì)時(shí)裝置安放在美國(guó)科羅拉多州博爾德的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所（NIST）物理實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間和頻率部?jī)?nèi)。 1999 年才建成的這座鐘價(jià)值約為 65 萬(wàn)美元，可謂身價(jià)不菲。在 2022 萬(wàn)年內(nèi)，它既不會(huì)少 1 秒也不會(huì)多 1 秒，其精度之高由此可見(jiàn)一斑。這架昂貴的時(shí)鐘既沒(méi)有指針也沒(méi)有齒輪，只有激光束、鏡子和銫原子氣。銫原子鐘的工作原理：　　每一個(gè)原子都有自己的特征振動(dòng)頻率。人們最熟悉的振動(dòng)頻率現(xiàn)象就是當(dāng)食鹽被噴灑到火焰上時(shí)食鹽中的元素鈉所發(fā)出的桔紅色的光。一個(gè)原子具有多種振動(dòng)頻率，一些位于無(wú)線電波波段，一些位于可見(jiàn)光波段，而另一些則處在兩者之間。銫 133 則被普遍地選用作原子鐘?！　C原子共振子置于原子鐘內(nèi)，需要測(cè)量其中一種的躍遷頻率。通常是采用鎖定晶體振蕩器到銫原子的主要微波諧振來(lái)實(shí)現(xiàn)。這一信號(hào)處于無(wú)線電的微波頻譜范圍內(nèi)，30 / 45并恰巧與廣播衛(wèi)星的發(fā)射頻率相似，因此工程師們對(duì)制造這一頻譜的儀器十分在行?！　榱酥圃煸隅?，銫原子會(huì)被加熱至汽化，并通過(guò)一個(gè)真空管。在這一過(guò)程中，首先銫原子氣要通過(guò)一個(gè)用來(lái)選擇合適的能量狀態(tài)原子的磁場(chǎng)，然后通過(guò)一個(gè)強(qiáng)烈的微波場(chǎng)。微波能量的頻率在一個(gè)很窄的頻率范圍內(nèi)震蕩，以使得在每一個(gè)循環(huán)中一些頻率點(diǎn)可以達(dá)到 9,192,631,770Hz。精確的晶體振蕩器所產(chǎn)生的微波的頻率范圍已經(jīng)接近于這一精確頻率。當(dāng)一個(gè)銫原子接收到正確頻率的微波能量時(shí)，能量狀態(tài)將會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變?！　≡诟h(yuǎn)的真空管的盡頭，另一個(gè)磁場(chǎng)將那些由于微波場(chǎng)在正確的頻率上而已經(jīng)改變能量狀態(tài)的銫原子分離出來(lái)。在真空管盡頭的探測(cè)器將打擊在其上的銫原子呈比例的顯示出，并在處在正確頻率的微波場(chǎng)處呈現(xiàn)峰值。這一峰值被用來(lái)對(duì)產(chǎn)生的晶體振蕩器作微小的修正，并使得微波場(chǎng)正好處在正確的頻率。這一鎖定的頻率被9,192,631,770 除，得到常見(jiàn)的現(xiàn)實(shí)世界需要的每秒一個(gè)脈沖。 銫原子鐘的工作過(guò)程：　　銫原子鐘又被人們形象的稱作“噴泉鐘” ，因?yàn)殇C原子鐘的工作過(guò)程是銫原子象噴泉一樣的“升降 ”。這一運(yùn)動(dòng)使得頻率的計(jì)算更加精確。圖 1 詳細(xì)的描繪了銫原子鐘工作的整個(gè)過(guò)程。這個(gè)過(guò)程可以分割為四個(gè)階段：第一階段：　　由銫原子組成的氣體，被引入到時(shí)鐘的真空室中，用 6 束相互垂直的紅外線激光（黃線）照射銫原子氣，使之相互靠近而呈球狀，同時(shí)激光減慢了原子的運(yùn)動(dòng)速度并將其冷卻到接近絕對(duì)零度。第二階段：　　兩束垂直的激光輕輕地將這個(gè)銫原子氣球向上舉起，形成“噴泉” 式的運(yùn)動(dòng)，然后關(guān)閉所有的激光器。這個(gè)很小的推力將使銫原子氣球向上舉起約 1m 高，穿過(guò)一個(gè)充滿微波的微波腔，這時(shí)銫原子從微波中吸收了足夠能量。銫原子氣被引入到真空室中后，氣體的溫度降低，接近于絕對(duì)零度，并且呈現(xiàn)圓球狀氣體云。 2 束激光將“氣球”推向上方 在重力的作用下，氣球開(kāi)始向下墜落，并再次穿過(guò)微波腔。同時(shí)微波部分地改變了銫原子的原子狀態(tài)。 第三階段：　　在地心引力的作用下，銫原子氣球開(kāi)始向下落，再次穿過(guò)微波腔，并將所吸收的能量全部釋放出來(lái)。當(dāng)在微波腔中發(fā)生狀態(tài)改變的銫原子與激光束再次發(fā)生作用時(shí)就31 / 45會(huì)放射出光能。同時(shí)，一個(gè)探測(cè)器（右）對(duì)這一熒光柱進(jìn)行測(cè)量。整個(gè)過(guò)程被多次重復(fù)，直到達(dá)到出現(xiàn)最大數(shù)目的銫原子熒光柱。這一點(diǎn)定義了用來(lái)確定秒的銫原子的天然共振頻率。 第四階段：　　在微波腔的出口處，另一束激光射向銫原子氣，探測(cè)器將對(duì)輻射出的熒光的強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量。上述過(guò)程將多次重復(fù)進(jìn)行，而每一次微波腔中的頻率都不相同。由此可以得到一個(gè)確定頻率的微波，使大部分銫原子的能量狀態(tài)發(fā)生相應(yīng)改變。這個(gè)頻率就是銫原子的天然共振頻率，或確定秒長(zhǎng)的頻率。 更精確的全光學(xué)原子鐘：美國(guó)《科學(xué)》雜志于 2022 年 7 月 12 日公布的一項(xiàng)研究結(jié)果表明，美國(guó)政府科學(xué)家已經(jīng)將先進(jìn)的激光技術(shù)和單一的汞原子相結(jié)合而研制出了世界上最精確的時(shí)鐘。位于美國(guó)科羅拉多州博爾德城的美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所的科學(xué)家研制出了這種新型的以高頻不可見(jiàn)光波和非微波輻射為基礎(chǔ)的原子鐘。由于這種時(shí)鐘的研制主要是依靠激光技術(shù)，因而它被命名為“全光學(xué)原子鐘” 。我們知道原子時(shí)鐘的“ 滴答 ”來(lái)自于原子的轉(zhuǎn)變，在當(dāng)前的原子鐘中，銫原子是在微波頻率范圍內(nèi)轉(zhuǎn)變的，而光學(xué)轉(zhuǎn)變發(fā)生在比微波轉(zhuǎn)變高得多的頻率范圍，因此它能夠提供一個(gè)更精細(xì)的時(shí)間尺度，也就可以更精確地計(jì)時(shí)。這種新研制出來(lái)的全光學(xué)原子時(shí)鐘的指針在 1 秒鐘內(nèi)走動(dòng)時(shí)發(fā)出的“滴嗒” 聲為一千的五次冪 (在 1 后加 15 個(gè)零所得的數(shù)) ，是現(xiàn)在最高級(jí)的時(shí)鐘――微波銫原子鐘的十萬(wàn)倍。所以，用它來(lái)測(cè)量時(shí)間將更精確得多。 所有時(shí)鐘的構(gòu)造都包括兩大部分：即能夠按照固定周期走動(dòng)的裝置，如鐘擺；還有一些計(jì)算、累加和顯示時(shí)間流失的裝置，如驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘指針的齒輪。在大約 50 年前首次研制出的原子鐘增加了第三部分，即以特定的頻率對(duì)光和電磁輻射作出反應(yīng)的原子，這些原子用來(lái)控制“ 鐘擺”。目前最高級(jí)的原子鐘，就是利用 100 萬(wàn)個(gè)液態(tài)金屬銫原子對(duì)微波輻射做出反應(yīng)來(lái)控制時(shí)鐘指針的走動(dòng)。這樣的時(shí)鐘指針每秒鐘大約走動(dòng) 100 億次，時(shí)鐘指針走動(dòng)得越快，時(shí)鐘計(jì)算的時(shí)間也就越精確。但是銫原子鐘使用的高速電子學(xué)技術(shù)并不能計(jì)算更多的時(shí)鐘指針走動(dòng)次數(shù)。因而，美國(guó)科學(xué)家在研究新型的全光學(xué)原子鐘時(shí)使用的不是銫原子，而是單個(gè)冷卻的液態(tài)汞離子（即失去一個(gè)電子的汞原子），并把它與功能相當(dāng)于鐘擺的飛秒（一千萬(wàn)億分之一秒）激光振蕩器相連，時(shí)鐘32 / 45內(nèi)部配備了光纖，光纖可將光學(xué)頻率分解成計(jì)數(shù)器可以記錄的微波頻率脈沖。要制造出這種原子鐘需要有能夠捕捉相應(yīng)離子，并將捕捉到的離子足夠靜止來(lái)保證準(zhǔn)確的讀取數(shù)據(jù)的技術(shù)，同時(shí)要能保證在如此高的頻率下來(lái)準(zhǔn)確的計(jì)算“滴答” 的