基于單片機的聲速隨溫度變化測量系統
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1．1 溫度采集模塊
為了加深學生對電子元器件的認識和培養電子電路的設計能力，沒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。設計系統時，將二極管分別浸入冰水混合物和沸水中進行校正。在一個標準大氣壓下，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行校正時，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LM324采用射級跟隨器的形式，這樣當環境溫度為0℃時，能夠確保A點電壓穩定在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境的干擾。為了如實反映溫度的變化，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，這兩個經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，取這兩個信號的平均值。該模塊電路如圖2所示。
1．2 揚聲器和麥克風模塊
80C196KC高速輸出端HSO．0定期發出脈沖，通過HSO_TIME寄存器讀取這一事件的時刻T1。該脈沖通過兩個三極管放大后，驅動揚聲器SK發出聲波，該聲波運行到玻璃管的另一端后，被反射片反射回來，麥克風MK接收到反射回來的聲波后，通過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，產生一個外部中斷，通過HSI_STATU寄存器和HSI_TIME寄存器讀取該事件發生的時刻T2。這兩個事件的時間差就是聲波的運行時間。當系統采用12 MHz晶振時，HSI可以在無需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，因此可以滿足實驗要求的精度。B點可以通過外觸發接入到示波器，通過示波器觀察脈沖信號。LM311是電壓比較器，通過調節合適的電壓，對脈沖進行濾波整形。圖3為揚聲器和麥克風及其電路。本文引用地址：http://www.104case.com/article/171392.htm
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