基于单片机的声速随温度变化测量系统
1．1 温度采集模块
为了加深学生对电子元器件的认识和培养电子电路的设计能力，没有用到集成的温度传感器，而是采用最基础的二极管。二极管是温度的敏感器件，温度的变化对其伏安特性的影响主要表现为：随着温度的升高，其正向特性曲线左移，即正向电压减小。一般在室温附近，温度每升高1℃，其正向压降减小2～2．5 mV。设计系统时，将二极管分别浸入冰水混合物和沸水中进行校正。在一个标准大气压下，冰水混合物的温度为0℃，沸水温度为100℃。当二极管浸入到冰水混合物进行校正时，测得输送到P0．4端的模拟电压为0．88 V，因此R1取22 kΩ，R2取4．7 kΩ。第一个LM324采用射级跟随器的形式，这样当环境温度为0℃时，能够确保A点电压稳定在0．88 V。特别地，二极管D1的正负两端分别连接到运算放大器的输出端和输入负端。实践证明，这种接法能够较好地保证二极管两端电压不容易受到外界环境的干扰。为了如实反映温度的变化，将二极管D2和D1放置在玻璃管的管内两侧。D2和D1的电路完全相同。最后，这两个经二级放大后的模拟信号分别送入单片机的P0．4和P0．5。计算时，取这两个信号的平均值。该模块电路如图2所示。
1．2 扬声器和麦克风模块
80C196KC高速输出端HSO．0定期发出脉冲，通过HSO_TIME寄存器读取这一事件的时刻T1。该脉冲通过两个三极管放大后，驱动扬声器SK发出声波，该声波运行到玻璃管的另一端后，被反射片反射回来，麦克风MK接收到反射回来的声波后，通过高输入阻抗运算放大器CA3140，将声音的变化转化为电压的变化。HSI．0端接收到较大的电压信号后，产生一个外部中断，通过HSI_STATU寄存器和HSI_TIME寄存器读取该事件发生的时刻T2。这两个事件的时间差就是声波的运行时间。当系统采用12 MHz晶振时，HSI可以在无需CPU干预的情况下，以2μs的分辨率识别从输入引脚输入的事件，因此可以满足实验要求的精度。B点可以通过外触发接入到示波器，通过示波器观察脉冲信号。LM311是电压比较器，通过调节合适的电压，对脉冲进行滤波整形。图3为扬声器和麦克风及其电路。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/171392.htm
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