基于單片機(jī)的聲速隨溫度變化測(cè)量系統(tǒng)
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1．1 溫度采集模塊
為了加深學(xué)生對(duì)電子元器件的認(rèn)識(shí)和培養(yǎng)電子電路的設(shè)計(jì)能力，沒(méi)有用到集成的溫度傳感器，而是采用最基礎(chǔ)的二極管。二極管是溫度的敏感器件，溫度的變化對(duì)其伏安特性的影響主要表現(xiàn)為：隨著溫度的升高，其正向特性曲線左移，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(shè)計(jì)系統(tǒng)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(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰水混合物的溫度為0℃，沸水溫度為100℃。當(dāng)二極管浸入到冰水混合物進(jìn)行校正時(shí)，測(cè)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(jí)跟隨器的形式，這樣當(dāng)環(huán)境溫度為0℃時(shí)，能夠確保A點(diǎn)電壓穩(wěn)定在0．88 V。特別地，二極管D1的正負(fù)兩端分別連接到運(yùn)算放大器的輸出端和輸入負(fù)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(nèi)兩側(cè)。D2和D1的電路完全相同。最后，這兩個(gè)經(jīng)二級(jí)放大后的模擬信號(hào)分別送入單片機(jī)的P0．4和P0．5。計(jì)算時(shí)，取這兩個(gè)信號(hào)的平均值。該模塊電路如圖2所示。
1．2 揚(yáng)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(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器SK發(fā)出聲波，該聲波運(yùn)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(yùn)算放大器CA3140，將聲音的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化。HSI．0端接收到較大的電壓信號(hào)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(yùn)行時(shí)間。當(dāng)系統(tǒng)采用12 MHz晶振時(shí)，HSI可以在無(wú)需CPU干預(yù)的情況下，以2μs的分辨率識(shí)別從輸入引腳輸入的事件，因此可以滿足實(shí)驗(yàn)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)示波器觀察脈沖信號(hào)。LM311是電壓比較器，通過(guò)調(diào)節(jié)合適的電壓，對(duì)脈沖進(jìn)行濾波整形。圖3為揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)及其電路。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/171392.htm
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