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基于單片機的聲速隨溫度變化測量系統
作者：
時(shí)間：2012-05-31
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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1．1 溫度采集模塊
為了加深學(xué)生對電子元器件的認識和培養電子電路的設計能力，沒(méi)有用到集成的溫度傳感器，而是采用最基礎的二極管。二極管是溫度的敏感器件，溫度的變化對其伏安特性的影響主要表現為：隨著(zhù)溫度的升高，其正向特性曲線(xiàn)左移，即正向電壓減小。一般在室溫附近，溫度每升高1℃，其正向壓降減小2～2．5 mV。設計系統時(shí)，將二極管分別浸入冰水混合物和沸水中進(jìn)行校正。在一個(gè)標準大氣壓下，冰水混合物的溫度為0℃，沸水溫度為100℃。當二極管浸入到冰水混合物進(jìn)行校正時(shí)，測得輸送到P0．4端的模擬電壓為0．88 V，因此R1取22 kΩ，R2取4．7 kΩ。第一個(gè)LM324采用射級跟隨器的形式，這樣當環(huán)境溫度為0℃時(shí)，能夠確保A點(diǎn)電壓穩定在0．88 V。特別地，二極管D1的正負兩端分別連接到運算放大器的輸出端和輸入負端。實(shí)踐證明，這種接法能夠較好地保證二極管兩端電壓不容易受到外界環(huán)境的干擾。為了如實(shí)反映溫度的變化，將二極管D2和D1放置在玻璃管的管內兩側。D2和D1的電路完全相同。最后，這兩個(gè)經(jīng)二級放大后的模擬信號分別送入單片機的P0．4和P0．5。計算時(shí)，取這兩個(gè)信號的平均值。該模塊電路如圖2所示。
1．2 揚聲器和麥克風(fēng)模塊
80C196KC高速輸出端HSO．0定期發(fā)出脈沖，通過(guò)HSO_TIME寄存器讀取這一事件的時(shí)刻T1。該脈沖通過(guò)兩個(gè)三極管放大后，驅動(dòng)揚聲器SK發(fā)出聲波，該聲波運行到玻璃管的另一端后，被反射片反射回來(lái)，麥克風(fēng)MK接收到反射回來(lái)的聲波后，通過(guò)高輸入阻抗運算放大器CA3140，將聲音的變化轉化為電壓的變化。HSI．0端接收到較大的電壓信號后，產(chǎn)生一個(gè)外部中斷，通過(guò)HSI_STATU寄存器和HSI_TIME寄存器讀取該事件發(fā)生的時(shí)刻T2。這兩個(gè)事件的時(shí)間差就是聲波的運行時(shí)間。當系統采用12 MHz晶振時(shí)，HSI可以在無(wú)需CPU干預的情況下，以2μs的分辨率識別從輸入引腳輸入的事件，因此可以滿(mǎn)足實(shí)驗要求的精度。B點(diǎn)可以通過(guò)外觸發(fā)接入到示波器，通過(guò)示波器觀(guān)察脈沖信號。LM311是電壓比較器，通過(guò)調節合適的電壓，對脈沖進(jìn)行濾波整形。圖3為揚聲器和麥克風(fēng)及其電路。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/171392.htm
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