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基于P89LPC932單片機的夫蘭克-赫茲
作者：
時(shí)間：2010-03-12
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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摘要：提出一種以單片機P89LPC932為核心的夫蘭克-赫茲實(shí)驗儀設計方案，采用12位A／D轉換器件TLC2543進(jìn)行數模轉換，由運放OPA128組成的放大電路放大電流Ip，采用數字電位器MAX5481和DS1844產(chǎn)生變化的UG1K、UG2K、UG2P、UF電壓，還配有64 K字節E2PROM和偽USB接口。該儀器具有手工操作、自動(dòng)操作以及和計算機聯(lián)機操作等功能。
關(guān)鍵詞：夫蘭克-赫茲實(shí)驗儀；P89LPC932；MAX5481；DS1844；OPA128
1 引言
夫蘭克-赫茲實(shí)驗是近代物理中非常重要的實(shí)驗，在一定條件下(主要是一定的第一柵極電壓UG1K、阻滯電壓UG2P、燈絲電壓UF)，通過(guò)研究陽(yáng)極電流IP隨第二柵極電壓UG2P的變化關(guān)系，根據電子在碰撞中的能量變化特征來(lái)證實(shí)原子能級的存在。所以，夫蘭克-赫茲實(shí)驗儀中重點(diǎn)要控制UG1K、UG2P、UF電壓的大小并產(chǎn)生一個(gè)變化電壓UG2K和測出電流IP及電壓UG2P的大小。早期儀器中采用機械電位器調節UG1K、UG2K、UG2P、UF電壓，只能手動(dòng)操作；而采用普通運算放大器弱電流放大，穩定性差。為了提高儀器的智能化、穩定性等性能，這里提出一種基于P89LPC932單片機的夫蘭克-赫茲實(shí)驗儀設計方案。
2 儀器整體設計
本設計以單片機P89LPC932為核心。A/D轉換器采用12位、11個(gè)輸入通道、SPI串口接口的TLC2543。測量經(jīng)高性能運放OPA128組成的放大電路放大后的IP電流(10-9～10-7A)和經(jīng)電阻分壓的UG1K、UG2K、UG2P、UF電壓，其測量結果分別用2個(gè)相同的4位7段LED顯示．同時(shí)保存在64 K字節的E2PROM器件CAT24C256中。數字電位器MAX5481在單片機的SPI接口控制下，通過(guò)電路產(chǎn)生一個(gè)0～100 V左右、分辨率約為O．1 V的變化UG2K電壓。數字電位器DS1844在單片機的I2C接口控制下，通過(guò)電路產(chǎn)生3路64階變化的電壓UG1K、UG2P、UF。USB一串口轉換器PL2303H使儀器通過(guò)偽USB接口與計算機相連，進(jìn)行數據傳輸。圖1為儀器的整體框圖。
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