膨胀计法测定聚合物的玻璃化温度实验报告

第一篇：膨胀计法测定聚合物的玻璃化温度实验报告

实验五 膨胀计法测定聚合物的玻璃化温度

聚合物的玻璃化转变是指非晶态聚合物从玻璃态到高弹态的转变，是高分子链段开始自由运动的转变。在发生转变时，与高分子链段运动有关的多种物理量（例如比热、比容、介电常数、折光率等）都将发生急剧变化。显而易见，玻璃化转变是聚合物非常重要的指标，测定高聚物玻璃化温度具有重要的实际意义。目前测定聚合物玻璃化转变温度的主要有扭摆、扭辫、振簧、声波转播、介电松弛、核磁共振和膨胀计等方法。本实验则是利用膨胀计测定聚合物的玻璃化转变温度，即利用高聚物的比容－温度曲线上的转折点确定高聚物的玻璃化温度（Tg）。

一、实验目的与要求

1、掌握膨胀计法测定聚合物Tg的实验基本原理和方法。

2、了解升温速度对玻璃化温度的影响。

3、测定聚苯乙烯的玻璃化转变温度。

二、实验原理

当玻璃化转变时，高聚物从一种粘性液体或橡胶态转变成脆性固体。根据热力学观点，这一转变不是热力学平衡态，而是一个松弛过程，因而玻璃态与转变的过程有关。描述玻璃化转变的理论主要有自由体积理论、热力学理论、动力学理论等。本实验的基本原理来源于应用最为广泛的自由体积理论。

根据自由体积理论可知：高聚物的体积由大分子己占体积和分子间的空隙，即自由体积组成。自由体积是分子运动时必需空间。温度越高，自由体积越大，越有利于链段中的短链作扩散运动而不断地进行构象重排。当温度降低，自由体积减小，降至玻璃化温度以下时，自由体积减小到一临界值以下，链段的短链扩散运动受阻不能发生（即被冻结）时，就发生玻璃化转变。图5-1高聚物的比容—温度关系曲线能够反映自由体积的变化。图中上方的实线部分为聚合物的总体积，下方阴影区部分则是聚合物己占体积。当温度大于Tg时，高聚物体积的膨胀率就会增加，可以认为是自由体积被释放的结果，图中r段部分。当T

阶段，聚合物容积随温度线性增大，如图g段部分。显然，两条直线的斜率发生极大的变化，出现转折点，这个转折点对应的温度就是玻璃化温度Tg。

图5-1 聚合物的比容—温度关系曲线

图5-2 膨胀计构造图

Tg值的大小与测试条件有关，如升温速率太快，即作用时间太短，使链段来不及调整位置，玻璃化转变温度就会偏高。反之偏低，甚至检测不到。所以，测定聚合物的玻璃化温度时，通常采用的标准是1~2℃/min。Tg大小还和外力有关，单向的外力能促使链段运动。外力越大，Tg降低越多。外力作用频率增加，则Tg升高。所以，用膨胀计法所测得的Tg比动态法测得的要低一些。除了外界条件，Tg值还受聚合物本身的化学结构的影响，同时也受到其它结构因素如共聚交联、增塑以及分子量等的影响。

现设自由体积占总体积的分率即自由体积分率为f，则温度在Tg附近并大于Tg时，满足下式：

ffg(TTg)

（5-1）

式中，fg－为Tg时自由体积分率；rg，自由体积膨胀部分；r和g分别为玻璃化温度上、下聚合物整体的膨胀系数。根据大量实验结果，有人提出聚合物粘度与玻璃化温度经验关系式，即WLF方程：

logC1(TTg)(T)

（5-2）(Tg)C2(TTg)式中，C1=17.44，C2=51.6，(T)和(Tg)分别为温度T和Tg时聚合物的粘度。该式适用的温度范围Tg~Tg100℃。关于C1和C2的物理意义，可与Doolittle粘度方程进行对照赋予：

AeB(Vf/V)Ae1/f

（5-3）

式中，A、B均为常数，Vf是自由体积，V为总体积，一般可以为B=1。

将式（5-3）代入式（5-2），即有：

logfg/2.303(TTg)(T)

（5-4）(Tg)fg/(TTg)41由此可得：fg0.025，4.810DEG。即表明大部分线性柔性链，在玻璃化转变时自由体积分率恒定为2.5%。根据这一点可以定量解释分子量、增塑剂、共聚等对玻璃化温度的影响。其中分子量对Tg影响有如下关系：

Tg(M)Tg()K

（5-5）Mn式中，Tg()为分子量为无限大时的Tg，可以作图外推得到；Mn为数均分子量；K—为常数，其物理意义可有自由体积理论得到。考虑到每一个端基对自由体积的额外贡献θ，试样密度ρ和阿弗加得罗常数NA，当分子量为M时，单位体积试样中分子量的末端对自由体积的额外贡献为2ρNA /M。根据自由体积理论，分子量为M和∞两个试样在玻璃化转变时的自由体积是相等的，即：

2NATg()Tg(M)

（5-6）M或写成：

Tg(M)Tg()412NA1()

（5-7）Mn式中，4.810DEG。可由Tg对1/Mn作图求得。

三、仪器药品

1、膨胀仪、甘油油浴锅、温度计、电炉、调压器和电动搅拌器等。

2、聚苯乙烯，工业级；乙二醇和真空密封油。

四、实验步骤

1、先在洗净、烘干的膨胀计样品管中加入PS颗粒，加入量约为样品管体积的4/5。然后缓慢加入乙二醇，同时用玻璃棒轻轻搅拌驱赶气泡，并保持管中液面略高于磨口下端。

2、在膨胀计毛细管下端磨口处涂上少量真空密封油，将毛细管插入样品管，使乙二醇升入毛细管柱的下部，不高于刻度10小格，否则应适当调整液柱高度，用滴管吸掉多于乙二醇。

3、仔细观察毛细管内液柱高度是否稳定，如果液柱不断下降，说明磨口密封不良，应该取下擦净重新涂敷密封油，直至液柱刻度稳定，并注意毛细管内不留气泡。

4、将膨胀计样品管浸入油浴锅，垂直夹紧，谨防样品管接触锅底。

5、打开加热电源开始升温，并开动搅拌机，适宜调节加热电压，控制升温速度为1℃/min左右。间隔5min记录一次温度和毛细管液柱高度。当温度升至60℃以上时，应该每升高2℃，就要记录一次温度和毛细管液柱高度，直至110℃，停止加热。

6、取下膨胀计及油浴锅，当油浴温度降至室温，可另取一支膨胀计装好试样，改变升温速率为3℃/min，按上述操作要求重新实验。

7、以毛细管高度为纵轴、温度横轴左图，在转折点两边做切线，其交点处对应温度即为玻璃化温度。

8、如果采用三个膨胀计在确保相同条件下同时测定三个试样，即可以这三个试样的Tg对1/Mn左图，求得Tg（∞）和K及θ。

五、注意事项

1、注意选取合适测量温度范围。因为除了玻璃化转变外，还存在其它转变。

2、测量时，常把试样在封闭体系中加热或冷却，体积的变化通过填充液体的液面升降而读出。因此，要求这种液体不能和聚合物发生反应，也不能使聚合物溶解或溶胀。

六、思考题

1、作为聚合物热膨胀介质应具备哪些条件？

2、聚合物玻璃化转变温度受到哪些因素的影响？

3、若膨胀计样品管内装入的聚合物量太少，对测试结果有何影响？

4、膨胀计还有哪些应用？

第二篇：扭摆法测定物体转动惯量实验报告

扭摆法测定物体的转动惯量

一、实验目的

1.测定扭摆的仪器常数（弹簧的扭转常数）K。

2.测定熟料圆柱体、金属圆筒、木球与金属细长杆的转动惯量。

3.验证转动惯量的平行轴定理。

二、实验器材

扭摆、转动惯量测试仪、金属圆筒、实心塑料圆柱体、木球、验证转动惯量平行轴定理用的金属细杆（杆上有两块可以自由移动的金属滑块）、游标卡尺、米尺 托盘天平。

三、实验原理

1.测量物体转动惯量的构思与原理

将物体在水平面内转过以角度 θ 后，在弹簧的恢复力矩作用下物体就开始绕垂直轴作往返扭转运动。更具胡克定律，弹簧受扭转而产生的恢复力矩 M 与所转过的角度 θ 成正比，即 M K   

式中 K 为弹簧的扭转常数。

若使 I 为物体绕转轴的转动惯量，β 为角加速度，由转动定律 M I   可得 M KI I    

令2KI ，忽略轴承的磨察阻力距，得 222ddt     

上式表示扭摆运动具有角简谐振动的特性，角加速度与角位移成正比，且方向相反。方程的解为 cos()A t     

式中 A 为简谐振动的角振幅， 为初相位角， 为角速度。谐振动的周期为 22ITK 

由上式可知，只要通过实验测得物体扭摆的摆动周期，并在 I 和 K 中任何一个量已知时即可计算出另外一个量。

本实验使用一个几何形状规则的小塑料圆柱，它的转动惯量可以根据质量和几何尺寸用理论公式直接计算得到，将其放在扭摆的金属载物盘上，通过测定其在扭摆仪上摆动时的周期，可算出仪器弹簧的 K 值。若要测定其他形状物体的转动

惯量，只需将待测物体安放在同一扭摆仪顶部的各种夹具上，测定其摆动周期，即可算出该物体绕转动轴的转动惯量。

假设扭摆上只放置金属载物圆盘时的转动惯量为0I，周期为0T，则 220 04T IK

若在载物圆盘上放置已知转动惯量为“1I 的小塑料圆柱后，周期为1T，由转动惯量的可加性，总的转动惯量为”0 1I I ，则 2 22 “ 2 ”1 0 1 0 14 4()T I I T IK K    

解得 “212 21 04IKT T  以及 ” 21 002 21 0I TIT T

若要测量任何一种物体的转动惯量，可将其放在金属载物盘上，测出摆动周期T，就可算出其转动惯量 I，即 2024KTI I 

本实验测量木球和金属细杆的转动惯量时，没有用金属载物盘，分别用了支架和夹具，则计算转动惯量时需要扣除支架和夹具的转动惯量。

2.验证物体转动惯量的平行轴定理

本实验利用金属细杆和两个对称放置在细杆两边凹槽内的滑块来验证平行轴定理。测量整个系统的转动周期，可得整个系统的转动惯量的实验值为 224KTI

当滑块在金属细杆上移动的距离为 x 时，根据平行轴定理，整个系统对中心轴转动惯量的理论计算公式应为 “ 2+2 +2m I I I I x  细杆 夹具 滑块 滑块 式中 I 滑块 为滑块通过滑块质心轴的转动惯量理论值。

如果测量值 I 与理论计算值”I 相吻合，则说明平行轴定理得证。

四、实验步骤

1.熟悉扭摆的构造及使用方法，熟悉转动惯量测试仪的使用方法。

2.测出塑料圆柱体的外径，金属圆筒的内、外径，木球直径，金属细长杆长度及个物体质量（各测量 3 次）。

3.调整扭摆基座底脚螺丝，使水平仪的气泡位于中心。

4.装上金属载物盘，调整光电探头的位置使载物盘上的挡光杆处于其缺口中央且能遮住发射、接受红外光线的小孔。测定摆动周期0T。

5.将塑料圆柱体垂直放在载物盘上，测定摆动周期1T 。

6.用金属圆筒代替塑料圆柱体，测定摆动周期3T 。

7.取下载物盘、装上木球，测定摆动周期4T （在计算木球的转动惯量时，应扣除支架的转动惯量）。

8.取下木球，装上金属细杆（金属细杆中心必须与转轴重合），测量摆动周期5T （在计算金属细杆的转动管粮食以扣除夹具的转动惯量）。

9.将滑块对称放置在细杆两边的凹槽内，此时滑块质心理转轴的距离分别为5.00cm，10.00cm，15.00cm，20.00cm，25.00cm，测定摆动周期 T，验证转动惯量的平行轴定理（在计算转动惯量时，应扣除夹具的转动惯量）。

五、实验数据记录

刚体转动惯量的测定 物体名称 质 量/kg 几何尺寸/210 m 周期/s 转 动 惯 量/-4 210 kg m（）

实验值/-4 210 kg m（）

百分差 金属载物盘

01T

“ 21 002 21 0I TIT T

02T

03T

0T

小塑料圆柱

11D

11T

2”1 11= m8I D 211 024KTI I 

12D

12T

13D

13T

1D

1T

大塑料圆柱

21D

21T

2“2 21= m8I D 222 024KTI I 

22D

22T

23D

23T

2D

2T

刚体转动惯量的测定 物体名称 质 量/kg 几何尺寸/210 m 周期/s 转 动 惯 量/-4 210 kg m（）

实验值/-4 210 kg m（）

百分差 金属圆筒

1D 外

31T2”31= m +8I D D外 内（）

233 024KTI I 

2D 外

3D 外

32T

D 外

1D 内

33T

2D 内

3D 内

3T

D 内

刚体转动惯量的测定 物体名称 质 量/kg 几何尺寸/210 m 周期/s 转 动 惯 量/-4 210 kg m（）

实验值/-4 210 kg m（）

百分差 木球

1D 直

41T

2“41= m10I D 直 24 4240.187KI T II 支座支座

2D 直

42T

3D 直

43T

D 直

4T

金属细杆

1L

51T

2”51= m10I L 25 5240.321KI T II 夹具夹具

2L

52T

3L

53T

L

5T

平行轴定理的验证 2/10 x m 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 1/ T s

2/ T s

3/ T s

/ T s

实验值/-4 210 kg m（）

224KTI

理论值/-4 210 kg m（）

" 2 2522 242 =0.753KI T mx II  滑块滑块

百分差

第三篇：温度采集,,实验报告

课

程

设

计

任

务

书

题 题

目

基于Ａ0 D590 得温度测控系统设计

系 系

（（部 部)

信息科学与电气工程学院

专 专

业

电气工程及其自动化

班 班

级

电气 092

学生姓名

刘玉兴

学 学

号

090 ８192 １0

月

日至

月

日

共

周 周指导教师（签字)

系 系 主 任 任（签字)

****年**月**日 一、设计内容及要求 在单片机实验台上实现智能温度采集系统得设计.要求利用温度传感器 AD5９0 采集温度信号,并调理放大采集到得电压信号，用ＡDC0８09 进行电压转换,实现温度采集,并将采集温度用数码管静态方式显示出来。

设计内容包括：1）AＤ590 温度采集电路;２)ADＣ08０9 接口电路;3)数码管静态方式实时显示温度;４)可按键设置报警上下限。

设计要求:1)能演示;2)能回答答辩过程中提问得问题;３）完成设计报告.二、设计原始资料 单片机原理及应用教程

范立南

２006 年 １月 单片机原理及应用教程

刘瑞新

200３年 07 月

三、设计完成后提交得文件与图表

１.计算说明书部分 1)方案论证报告打印版或手写版 2)程序流程图 3)具体程序

2.图纸部分: 具体电路原理图打印版

四、进程安排

教学内容

地点 资料查阅与学习讨论

现代电子技术实验室 分散设计

现代电子技术实验室 编写报告

现代电子技术实验室 成果验收

现代电子技术实验室

五、主要参考资料 《电子设计自动化技术基础》马建国、孟宪元编 清华大学出版

２0０4 年 4 月

《实用电子系统设计基础》

姜威

2008 年 1 月

《单片机系统得 PRＯTEUS 设计与仿真》

张靖武

2007 年 4月

摘要

ﻩ 温度就是工业生产与自动控制中最常见得工艺参数之一。过去温度检测系统设计中,大多采用模拟技术进行设计，这样就不可避免地遇到诸如传感器外围电路复杂及抗干扰能力差等问题;而其中任何一环节处理不当，就会造成整个系统性能得下降。随着半导体技术得高速发展,特别就是大规模集成电路设计技术得发展，数字化、微型化、集成化成为了传感器发展得主要方向。

以单片机为核心得控制系统.利用汇编语言程序设计实现整个系统得控制过程。在软件方面，结合AＤC0809并行8位A/D转换器得工作时序,给出8０Ｃ51单片机与ADC０90８并行

A/Ｄ转换器件得接口电路图，提出基于器件工作时序进行汇编程序设计得基本技巧。本系统包括温度传感器,数据传输模块,温度显示模块与温度调节驱动电路，其中温度传感器为数字温度传感器AD５90，包括了单总线数据输出电路部分.文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。

关键词：单片机、汇编语言、ADＣ0809、温度传感器ＡD５90 Ａ Ａbs ｔｒact

Temｐeraｔurｅ ｉs the most ｍon one of proｃess ｐaramｅters in automatic coｎtｒol and inｄustriaｌ produｃtion、、In the ｔｒaｄitiｏｎａl tempｅｒaｔuｒe meａsureｍｅnt system desｉgｎ, often ｕsiｎg ｓiｍｕlａｔｉoｎ ｔecｈnoloｇy tｏ ｄｅsigｎ, anｄ this will inｅｖitably enｃounｔｅr error ｐensatioｎ, ｓｕｃh as leaｄ,plex outside circuｉt,pｏor antｉ-ｊammｉｎｇ and otｈｅr ｉssues, aｎd part ｏf ａ ｄeal ｗiｔh thｅm Improｐerly，couｌｄ ｃauｓe the entire system ｏf tｈe dｅｃｌine、With modeｒn scienｃe aｎd technｏloｇy of semｉｃondｕctｏｒ dｅｖｅloｐment, espｅcｉaｌｌy ｌargｅ-scale integrated cirｃuit design ｔeｃhnologies, ｄiｇitaｌ, ｍiniatｕrizatｉon, ｉｎｔegrａtion sensors are being an ｉmｐortant ｄiｒeｃtioｎ of dｅｖelopmenｔ、Ｉn ｔhe ｃontrｏl systeｍs with ｔhe coｒｅ of SCM,ａｓｓeｍｂｌｙ ｌaｎguaｇｅ proｇraｍmiｎg is ｕsed to achieve tｈｅ conｔｒｏl ｏｆ thｅ wｈole sｙsｔem.biｎｉng ｗith the operatｉon seqｕence ｏf ADC08０9,the ｉntｅrｆaｃｅ ciｒｃuｉｔ diagraｍs ｏf 80C5１ SＣＭ ａｎd ADC０80９ paｒallel A／D conｖeger ale given。Ｔhｅ bａsic ｓｋｉlls oｆ assｅmbly languaｇe proｇraｍmiｎg ｂased on tｈｅ oｐeratｉｏｎ ｓｅ—ｑｕｅnee ｏf tｈe chip aｌｅ pｕt foｒwａrd。This sｙstｅm ｉnclude teｍｐeｒatｕre ｓenｓｏr and data tｒａnsmissｉon, the mｏdulediｓｐlayｓ module aｎｄ therｍoｒegulatｉon dｒiven cirｃｕｉt frｏm thｅ senｓors intｏｆigures oｆ tｈｅ teｍpeｒature sensoｒs AD590, iｎclｕdinｇ a ｌiｓt ｏf thｅ datａ outputcircuｉｔ、The text oｆ every ｐarｔ of the funｃtions aｎd ｐroｃedure at prｅseｎt、Ｋ Ｋey wordｓ:ｓｉngｌe-cｈip;assｅｍbly laｎguａgｅ;paralｌel A/D ｃonveｒsion;ＡDＣ080９;Teｍpeｒａture sensor AD５９0 目录 摘要误错ﻩ 错误!未定义书签。

Aｂｓtｒact.....................................................................................................错误!未定义书签。

第一章 系统功能原理及硬件介绍误错ﻩ 错误!未定义书签。

1、1 80C５1 单片机介绍......................................................错误!未定义书签。

1、2 ADC0８09 介绍—-误错ﻩ 错误!未定义书签。

l、２、１ ＡDC０8０9 得主要特点............................错误!未定义书签。

1、2、2 ＡDＣ0809 芯片得工作原理7ﻩ

1、3 ＡＤ590 得介绍............................................................错误!未定义书签。

第二章

理论分析误错ﻩ 错误!未定义书签。

2、1

各模块接线及原理说明误错ﻩ 错误!未定义书签。

2、1、1 AD５9０采集温度信号模块........................错误!未定义书签。

2、1、2

ADC08０９ A／D(模数)转换模块.............错误!未定义书签。

2、１、３动态数码管显示模块....................................错误!未定义书签。

2、1、4

蜂鸣器超量程报警模块................................错误!未定义书签。

2、２最小分度、量程及报警温度得算法误错ﻩ 错误!未定义书签。

２、2、1 最小分度、量程得算法误错ﻩ 错误!未定义书签。

第三章

各模块电路设计误错ﻩ 错误!未定义书签。

3、1 温度测量采集及加热电路模块....................................错误!未定义书签。

3、2

并行 A/Ｄ（模数)转换模块......................................错误!未定义书签。

3、3

蜂鸣器超量程报警模块误错ﻩ 错误!未定义书签。

３、4

可按键设置报警模块误错ﻩ 错误!未定义书签。

第四章 电路与程序设计误错ﻩ 错误!未定义书签。

４、１ 程序流程图.............................................................错误!未定义书签。

4、2 程序清单.......................................................................错误!未定义书签。

总结误错ﻩ 错误!未定义书签。

参考文献..........................................................................................................错误!未定义书签。

第一章 系统功能原理及 硬件介绍 该数字温度计利用ＡD５９０集成温度传感器及其接口电路完成温度得测量并转换成模拟电压信号,经由模数转换器 AＤC0809 转换成单片机能够处理得数字信号,然后送到单片机 80C51 中进行处理变换，最后将温度值显示在 LED 显示器上。系统以 80C51 单片机为控制核心,加上 AD５9０测温电路、AＤC０809 模数转换电路、温度数据显示电路以及外围电源等组成。系统组成框图如图 1 所示.图 1 系统组成框图

80C51 温度显示 电源及复位电路等 ADC0809 模数转化 AD590 测温电路 超量程报警

１、１ ８0C ５1 单片机介绍 80C5１就是美国ATMEL公司生产得低电压,高性能ＣMOＳ8位单片机,可提供以下标准功能：4Ｋ 字节闪存，128 字节内部ＲAM，3２个 I/O 口线,两个 16 位定时/计数器，一个 5 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，8０C５1 可降至０HＺ得静态逻辑操作,并支持两种软件可选得节电工作模式。空闲方式停止 CPU 得工作，但允许ＲＡＭ,定时/计数器,串行通信口及中断系统继续工作.掉电方式保存 RAM 中得内容,但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。

图 2 8０C５1 引脚图 引脚功能说明 Ｖcc：电源电压

GND：地

Ｐ0 口:P0 口就是一组 8 位漏极开路型双向 I/Ｏ口,即地址/数据总线复位口.作为输出口用时,每位能吸收电流得方式驱动 8 个逻辑门电路，对端口写“1”可 作为高阻抗输入端用．在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址(低 8 位）与数据总线复用,此时 P0 激活内部得上拉电阻。

P1 口:P1 就是一个带有内部上拉电阻得８位双向Ｉ/Ｏ口。P1 得输出缓冲级可驱动(输入或输出）４个 TTL 逻辑门电路。对端口写“1“,通过内部得上拉电阻把端口拉到高电平,此时可做输入口。因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。

P２口：P2 就是一个带有内部上拉电阻得 8 位双向 I/O 口,P2 得输出缓冲级可驱动(输入或输出电流）４个 TＴＬ逻辑门电路。对端口写“1”,通过内部得上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作为输入口.因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器获 1６位地址得外部数据存储器（例如执行 ＭOＶＸ

DＰTＲ指令)时,Ｐ2 口送出高８位地址数据。在访问 8 位地址得外部数据存储器(如执行 MOVX ＲI指令）时，Ｐ2 口线上得内容(也即特殊功能寄存器（SＦR）区中 R2 寄存器得内容)，在整个访问期间不改变。

P3 口:P３口就是一组带有内部上拉电阻得 8 位双向 I/Ｏ口。P3 口输出缓冲级可驱动(输入或输出)4 个 TTL 逻辑门电路.对Ｐ3 口写入“１”时，她们被内部上拉电阻拉高并可作为输入口。此时,被外部拉低得 P３口将用上拉电阻输出电流。

RST：复位输入。当振荡器工作时，RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。

ALE/ＰROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时,ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址得低 8 位字节。即使不访问外部存储器,AＬＥ仍以时钟振荡频率得 1/６输出固定得正脉冲信号,因此它可对输出时钟信号或用于定时。要注意得就是:当访问外部数据存储器时将跳过一个ＡLE 脉冲。闪存编程期时,该引脚还用于输入编程脉冲.PSEN:程序存储允许输出就是外部程序存储器得读选通信号,当 80C51 由外部程序存储器取指令（或数据)时,每个机器周期两个 PSEＮ有效,即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，这两次有效得ＰSEN 信号不出现。

EＡ/VＰP：外部访问允许.要使 CＰＵ仅访问外部程序存储器(地址为０000H-—-FFＦFH）,EＡ端必须保持低电平（接地)。需注意得就是;如果加密位 LB1 被编程,复位时内部会锁存ＥA 端状态。如 ＥＡ端为高电平（接 VCC 端)，CPU 则执行内部程序存储器中得指令。

ＸTAＬ1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器得输入端。

XTAL2 :振荡器反相放大器得输出端。、2 A ＤC080 ９介绍 l、、２、1 ADC0 ８０9 得主要特点 ADC0８０9 模数转换器，ADC0809 就是 8 通道８位ＣMOS 逐次逼近式 A／Ｄ转换芯片,片内有模拟量通道选择开关及相应得通道锁存、译码电路,A/Ｄ转换后得数据由三态锁存器输出,由于片内没有时钟需外接时钟信号。

芯片得引脚如图 21－1，各引脚功能如下：

ＩN0～IN７:八路模拟信号输入端.ADＤ—A、ADD－B、ADD-Ｃ:三位地址码输入端。

ＣＬOCK:外部时钟输入端。CLOCK 输入频率范围在 1０～12８0KHz,典型值为 640KHz,此时 A／D 转换时间为100uｓ。51 单片机 ALE 直接或分频后可与ＣLOCK 相连。

D０～D７：数字量输出端.OＥ：A/D 转换结果输出允许控制端.当 OE 为高电平时，允许 A/D 转换结果从 D０~Ｄ7 端输出。

图21—1 ＡＤC0809 引脚 AＬE：地址锁存允许信号输入端。

八路模拟通道地址由 A、B、C 输入,在ＡLE 信号有效时将该八路地址锁存.ＳＴAＲT：启动 A/Ｄ转换信号输入端。

当 SＴAＲT 端输入一个正脉冲时，将进行Ａ／Ｄ转换。

EＯＣ：A/D 转换结束信号输出端。

当 A/D 转换结束后，ＥＯC 输出高电平。

Ｖreｆ（＋)、Vrｅf（—)：正负基准电压输入端。

基准正电压得典型值为＋５V.1、2、2

ＡＤC0809 芯片得工作原理

AＤＣ0809带有片内系统时钟,该时钟与I／OCLOCK就是独立工作得,无需特殊得速度或相位匹配。当ＣＳ为高时,数据输 D 端处于高阻状态，此时 I/O CLOCＫ不起作用。这种 CS控制作用允许在同时使用多片 ADC0809 时,共用 I／ＯcLOCK，以减少多路(片)A／D 使用时得I／O 控制端口。一组通常得控制时序操作图如下:

图 4 TＬC５4９得工作时序 1、3 ＡD ５90 得介绍 AD５90就是AD公司利用ＰN结构正向电流与温度得关系制成得电流输出型两端温度传感器、（热敏器件)AD590 就是美国模拟器件公司生产得单片集成两端感温电流源.它得主要特性如下：

１、流过器件得电流（ｍA)等于器件所处环境得热力学温度(开尔文)度数,即:mA/K 式中:-流过器件(AＤ59０）得电流，单位为 mA;T—热力学温度，单位为 K。

2、AD590 得测温范围为—５5℃～+15０℃。

3、AＤ５9０得电源电压范围为 4Ｖ～３0V。电源电压可在 4V~6V 范围变化,电流 变化 1mA，相当于温度变化 1K。AD590 可以承受 4４Ｖ正向电压与２0Ｖ反向电压，因而器件反接也不会被损坏.4、输出电阻为 7１０MW。

5、精度高。AD5９0 共有 I、J、K、L、M 五档，其中 M 档精度最高,在－55℃~+1５0℃范围内,非线性误差为±0、3℃。

AD5９0 温度感测器就是一种已经 IＣ化得温度感测器，它会将温度转换为电流，在 8051得各种课本中常瞧到它,相当常用到.其规格如下:

温度每增加 1℃,它会增加 1μＡ输出电流.可量测范围—５5℃至 15０℃。

供应电压范围＋4V 至 30Ｖ.AD59０得输出电流值说明如下:

其输出电流就是以绝对温度零度（-273℃）为基准,每增加 1℃,它会增加 1μＡ输出电流,因此在室温 25℃时,其输出电流 Io=(2７3＋25）＝298μA。

Vo 得值为Ｉｏ乘上 10K，以室温 25℃而言,输出值为２、98V(１0Ｋ×298μA）。

量测 Vo 时,不可分出任何电流,否则量测值会不准。

AD５90 得输出电流 I=(27３+T)μＡ（T 为摄氏温度），因此量测得电压 V 为(273+T)μA ×1０Ｋ=（2、7３＋Ｔ／100）V。为了将电压量测出来又需使输出电流 I 不分流出来,我们使用电压追随器其输出电压 V2 等于输入电压Ｖ。

由于一般电源供应较多零件之后,电源就是带杂讯得，因此我们使用齐纳二极体作为稳压零件，再利用可变电阻分压,其输出电压Ｖ1 需调整至 2、73V．

接下来我们使用差动放大器其输出 Vo 为(100Ｋ/10Ｋ）×(Ｖ2-V1)＝T／１0V。如果现在为摄氏 28 度,输出电压为 2、8V．

图 5

AD59０得封装及其基本应用电路

图 6

ＡD５９０内部电路原理图 第二章

理论分析 ADC０80９９温度采集系统采用了 AD59０采集温度信号，ADＣ0８09 转换温度模拟信号，80C51（伟福仿真器仿真)控制 ADＣ０809 转换，静态数码管显示，超量程报警。2、、1 1

各模块接线及原理说明 ２、1、1 AD ５90 采集温度信号模块 将 T-DETEＣT 接到 AＤC0８09 得ＩN—0 端口,然后用Ｔ-ＣON 控制电路加热与否。不需要进行其她得控制。、1、2

A ＤC0809 A/D(模数）转换模块 ADC０８09 得三个Ｉ／Ｏ口分别为 EOＣ、CＬＫ与 CS 端口,其中 CＬＫ为时钟、CS 为片选、EOＣ为转换结束状态信号。、1、３静态数码管显示模块 静态数码管显示电路由四只７4ＬS164、四只共阴极ＬED 数码管组成.输入只有两个信号，它们就是串行数据线 DIN 与移位信号 CLＫ.单片机得Ｐ3 口输出显示段码，经由一片７

4LＳ１６4 驱动输出给 LEＤ 管,由 P3、0 口输出位码,经由７4L１６４ 输出给 LED 管.2、1、4

蜂鸣器超量程报警模块 由 AT89C51 得 I/O 口直接输出信号到蜂鸣器得控制信号输入端口 C,当输入信号为高点平时,蜂鸣器报警。、2 最小分度、量程及报警温度得算法

２、2 、1 最小分度、量程得算法 ＡDC080９工作温度为 0℃～８0℃，温度与电压成正比.当设定量程与８0℃接近时测量所得温度与实际温度才能相符。

ADC０809 得Ａ／D 输出为 00Ｈ到 FFＨ,可进行 256 等分,3 能被 25６整除，以此算法设定最小分度为 0、３3℃,量程为 0℃~80、0℃，比较符合要求。、2、2 报警温度得算法 设定最小温度分度为 0、33℃，量程为 0℃~8０、0℃,所以,15、0℃时Ａ/D 输出得数字量为 2DH,6３、６７℃时 A／D 输出得数字量为０BFH。报警温度为:15、0℃～63、67℃ 第三章

各模块电路设计 温度采集系统由温度采集模块、AD 转换模块与温度值显示模块三大部分组成。其中温度采集模块主要用 AD５90 采集温度，并输出一个模拟电压信号,ＡDC０８09 接收到模拟信号后,进行Ａ／D 转换把模拟信号转换位数字信号，并行输出(一个时钟下降沿输出一次），单片机接到数据后存入累加器Ａ,经过一定得转化,经过７4LＳ164 输入到七位数码管中,并静态显示出来,当温度超过设定得报警温度,蜂鸣器报警装置自动报警． ３、1 1 温度测量采集及加热电路模块 T—DETECＴ接到 ADC０80９模拟信号输入端 IN-０，T-CＯN 接高电平时开始加热。

图 7

温度测量采集及加热电路原理图

图 8

参考电压电路

3.2 并行Ａ/D(模数)转换模块

图 9

并行模数转换电路 3 3、4

蜂鸣器超量程报警模块

图 11

蜂鸣器超量程报警原理电 3、５

可按键报警模块 通过 I/O 口控制按键输入,暂存在寄存器 B，并由 P2 口通过显示灯显示出来。与暂存在寄存器 A 中数对比,若 A 高于 B 就报警,否则正常显

示。

第四章 电路与程序设计 4、1

程序流程图 开始 温度采集 启动转换 进行标度转换 将十位、个位、小数位分开 处理小数位 各位暂存在单片机 就是否达到 报警下限温度 执行报警子程序 查段码,送静态显示管 观察示数 结束 就是否达到 报警上限温度 Y N Y N 4、2 2

程序清单 ORG 0000H

SJMP MAIＮ

MAIN:MOV DＰTR,#7FF８Ｈ

;DPTR 指向 0 通道 MＯVX ＤPTＲ,A

；启动 A/D 转换

JNB Ｐ3、2,$

；等待 MＯVＸ Ａ，ＤＰＴR

;读数

MOＶ 40H,A

;存数 LCALＬ DNＯW

;设置下限 LＯP0:ＬCAＬL UＰ

;设置上限 LＯP1:LCＡＬL TRAN

;模数—数据转换 ＬCALＬ DIＳＰ

;数据得静态显示 LCALL DELAY１s ＳJＭP MAＩＮ DNOW：ＭOV A,40H CJNE A,#２DH,LOP2

LＯP2:JＮC LＯP0

;Cｙ＝0,转ＬＯP0 ＡJＭＰ LＯP4

;Cy=１,转 LOP4 ＵP:MOV A,40Ｈ CJNＥ Ａ,#0BFH,LＯＰ3 ＬOP３:JＮＣ LOP4

;Cy＝0，转 LOP４ AＪMP ＬOＰ1

；Cy=１,转 LＯＰ１ LOP4：MOＶ SＰ,#6０Ｈ

;给堆栈指针赋初值 ACALＬ MＵSIC ＡJMＰ ＬＯP１ ；；；;；;;;;;蜂鸣器输出声子程序;;；;；;;;;;;MUＳIC:ＭOV ４ＡH,＃３4H LOP6：MＯV Ｒ5,#60H

;控制音长 ＭIC：ＣＰL P1、5 ＡCAＬL ＤＥＬAＹ5ms

;控制音调 DＪＮＺ R5，MIC ＤＪＮＺ 4ＡH，LOＰ6 RＥT

;；;;;;;;；；;;;；;;数据转换;；；;；;；；;;;；;;； ﻩTRＡN:ＭOV R0，＃４０H

MOＶ Ｒ3，＃30H

；用来存放小数位

ＭＯＶ A,Ｒ0

;把Ｒ0 中得数给Ａ MＯV B,#03Ｈ

ＤIV AB

;标度变换 3 格一度 MＯＶ R3,Ｂ

;存小数

MＯV B,#0AH

DＩV ＡB;

ﻩ 开分位个与位十得果结换变度标将ﻩ

MOＶ R0,A

；将十位数送显示缓冲单元 IＮＣ R0

;指向缓冲单元下一地址 ＭOV Ｒ０,B

；将个位数送显示缓冲单元 MＯV Ａ，Ｒ3

;标度转换结果小数部分处理 MＯV B,＃03H

MUL AB

;实现三格一度 INC R０

；指向下一个缓冲单元

MOV Ｒ0，A

;将小数送显示缓冲单元 LOP8：RET

；返回

；；；；；;;;;;静态显示子程序—串入并出；;;;;;； ＤＩSP:MＯＶ DPTＲ，＃TＡB

；段码表首地址

MOV Ｒ０,#40H

;Ｒ0 指向缓存区首地址 MＯV A，Ｒ0

;将整数位数给 A MOＶＣ A，A＋DPＴＲ

;查十位段码 ＭOV 40H,A

;将段码结果送入 40H INC R0

;R0 指向缓存区下一地址 MＯV A,R0

;将个位数给 A MＯＶC A,Ａ+DＰTR

;查个位段码 ＭOＶ 41Ｈ,Ａ

;将段码结果送入 41Ｈ IＮC R0

;R0 指向缓存区下一地址 MOV A，Ｒ0

;将小数给Ａ MOVC Ａ,A+DPTR

;查小数段码 ＭOV 4２H,A

;将段码结果送入 4２Ｈ;；;;;;;;;;;最后一位清零；；；;；;;;；;；； MOＶ 43H,＃００H ＭOＶ A，4３H MＯV R7,#０8Ｈ ＣCC:ＪB ＡCC、7,AＡA CLR Ｐ3、0 ＪMP BBB AAA:ＳＥTB Ｐ３、０ ＢBＢ:SEＴB Ｐ３、1

;CLK 下降沿触发 CＬR P3、１ ＲL Ａ

DJNZ R７,CCC;；；；；;;;小数位数显示;;；;;；;MOV A,42H

ＭOV R7，#08H

CC:JB ＡCC、7,ＡＡ ＣLR Ｐ３、0 ＪＭP BB AA：SEＴB P3、0 BB:SETＢ Ｐ3、１

；CLK 下降沿触发 CLR Ｐ3、1

RL A DJＮＺ R７,ＣC

；所有位检测后顺序执行 ；;；;;;;;;;;；个位数显示;;;;;;;；；;;ＯRL 4１H，＃80H

；个位数后置小数点 MOV A,4１Ｈ MOV Ｒ7，#０８H ＤD:JB ACC、7,ＥE CＬR P3、0 JMP FF ＥＥ：SETB P3、0 ＦF:SETB P３、1

;CLK 下降沿触发 ＣＬR P３、1 RL Ａ

DJＮZ R7,DD

；所有位检测后顺序执行

；;；;十位数数显示；;;；;ＭＯV A，4０Ｈ MOＶ R7，＃08H GG:JB ACC、7,HＨ ＣLＲ P3、0 JMＰ IＩ ＨＨ:ＳＥＴB P3、０ ＩI:SETB Ｐ3、1

；CLK 下降沿触发

CLR Ｐ3、1 RL A

DＪNZ Ｒ7，ＧG

;所有位检测后顺序执行 TAB：

ＤB 3FH,06H,5BH,４ＦＨ,６6H

DB 6ＤH,7DＨ，0７H，７ＦＨ，6FH LＯP9:RET;；;;；；;;;；为使数据显示稳定延时１秒；;;;;;;； ＤELAY1s：MＯV R4，#10 ＤＨ０：ＭＯV R5,＃１00 ＤH１:ＭOV Ｒ７，#249 ＤH２:NOＰ ＮOＰ DJNＺ Ｒ7，ＤH2 DＪNZ R5，DＨ1 DJNZ R4,DH0 Ｌ0Ｐ10:RＥT ；;;；;;;；；;;;；;延时子程序;；;;;;;;;；;;;;；；;DELAY５ms：MOＶ R7,#０３H DELAY０:MOV R６，＃40H DEＬAY1:DＪNZ R6,ＤELAY1 ＤJNZ R7,ＤELAY0 LＯP11:REＴ

ＥND 总结

在这一周得课程设计与实习中，我从中学到了很多很多、首先,感谢潘老师对我们得得指导与她对我们严格得要求。起初得两天,我们查阅资料,从书中找，上网查,但就是始终没有一个具体方案，经过潘老师第二天下午对我们得指点,我们可以从宏观把握整个实验,大体分成四部分做:1 设计 AD５9０温度采集电路；2 ＡDC08０９接口电路;３ 数码管静态方式实时显示温度；４ 可按键设置报警上下限。

之后几天，我们逐个问题攻破，把每块都制作出来，然后整合成我们所需要得程序,刚开始还调试不出来，经过我们小组成员得努力，最后我们终于弄好了。

老师还告诉我门,设计要注重软件与硬件得结合,尤其就是硬件,有了硬件，软件程序很好写。这次课程设计让我受益匪浅,也实实在在得学到了不少东西,尤其就是那严谨得态度.参考文献 ［１] 李全利《单片机原理及接口技术》北京：高等教育出版社,2009、１ ［2] 张靖武 周灵彬 《单片机原理、应用与 PRＯTＥUS 仿真 》电子工业出版社，2008 [3］ 赵全利 肖兴达《单片机原理及应用教程》机械工业出版社,200７ [4] 何立民、单片机应用技术选编[M]、北京:北京航空航天大学出版社,2004、[５］ 邱关源、电路 第五版、高等教育出版社 ［6］ 实验台原理图

［7］ 实验台实验指导书

[8] 网络 指导老师成绩 答辩小组成绩 总成绩

第四篇：计组实验报告要求

计组实验报告要求

实验报告并不要求非常严格的格式，大家参考实验指导书的格式即可。

实验一的实验报告除了参考实验指导书上的内容以外，最重要的是大家要把上次实验时的针对每一个小实验写出你的实验结果，例如138译码器的实验，在三个使能端开关以及其他三个输入开关A、B、C输入不同电平时,Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7各是什么样的输出（高电平还是低电平）（高电平、低电平分别用1、0表示）；

我们下一次的实验室做RAM的那个实验，在实验前，请大家先把实验报告写好，以后的这三个实验，实验报告中要把实验的原理图画清楚，以便于在做实验时可以直接根据你画的图进行连接，较快的完成实验，这是很重要的。

这些要求仅是我根据老师说的话总结的，仅供大家参考，有什么建议可以及时的补充，与大家一起分享。

第五篇：计组实验数据通路实验报告

存储器实验

预习实验报告

疑问：

1、数据通路是干嘛的？

2、数据通路如何实现其功能？

3、实验书上的存储器部分总线开关接在高电平上，是不是错了？

一、波形图：参数设置：

信号设置：

clk：

bus_sel:

alu_sel:

ld_reg:

pc_sel:

we_rd:

k：

d:

d~result:

ar:

pc:

仿真波形

实验报告

Endtime:2.0us

Gridsize:100.0ns

时钟信号，设置周期为100ns占空比为50%。

sw|r4|r5|alu|pc_bus的组合，分别代表的是总线（sw_bus）开关,将

存储器r4的数据显示到总线上，将存储器r5的数据显示到总线上，将alu的运算结果显示到总线上，将pc的数据打入AR中二进制输入，低电平有效。

m|cn|s[3..0]的组合，代表运算器的运算符号选择，二进制输入，高

电平有效。

lddr1|lddr2|ldr4|ldr5|ld_ar的组合，分别表示将总线数据载入寄存器

r1,r2,r4, r5或AR中，二进制输入，高电平有效。

pc_clr|ld|en的组合，分别代表地址计数器PC的清零（pc_clr）、装

载（pc_ld）和计数使能信号（pc_en），二进制输入，低电平有效。信号we和rd的组合，分别代表对ram的读(we)与写(rd)的操作，二进制输入，高电平有效

k [7]~ k [0]，数据输入端信号，十六进制输入。

d[7]~d[0]，数据输出中间信号，十六进制双向信号。

d [7] result ~d[0] result，最终的数据输出信号，十六进制输出。ar[7]~ ar[0]，地址寄存器AR的输出结果，十六进制输出。pc [7]~ pc [0]，地址计数器PC的输出结果，十六进制输出。

以在01H单元中写入05H、02H单元中写入0AH并进行【（A加B）减（非A与B）加B】为例：

1)初始状态:bus_sel=11111,alu_sel=00000,ld_reg=00000,pc_sel=100,we_rd=00,k=00H,总线上无数据，呈高阻态。2)读取01H单元的05A：

① 置数法PC=01H：bus_sel=01111,pc_sel=101 ② PC->AR：bus_sel=11110，ld_reg=00001 ③ 读01H单元的数据放入R1中：bus_sel=11111，ld_reg=10000，we_rd=01 3)读取02H单元的0AH：

① PC+1，PC->AR：bus_sel=11110,ld_reg=00001,pc_sel=111 ② 读01H单元的数据放入R2中：bus_sel=11111，ld_reg=01000，we_rd=01 4)将地址加到03H :bus_sel=11110，ld_reg=00001，pc_sel=111 5)验证数据并运算： bus_sel=11101 ① 读取R1中的数据：alu_sel=010000，得到R1=05H ② 读取R2中的数据：alu_sel=101010，得到R2=0AH ③ 计算（A加B）结果存于R4中：alu_sel=011001，ld_reg=00100，结果为0FH ④ 计算（非A与B）结果存于03H单元中：alu_sel=100010，we_rd=10，结果为0AH ⑤ 计算（（A加B）加B）结果存于04H单元中：

 R4->R1：bus_sel=10111，ld_reg=10000  PC+1，PC->AR：bus_sel=11110,ld_reg=00001,pc_sel=111  计算（（A加B）加B）结果存于04H单元中：bus_sel=11101，alu_sel=011001，we_rd=10 ⑥ 计算（（（A加B）加B）减（非A与B））结果存于05H中：

（（A加B）加B）->R1：bus_sel=11111，ld_reg=10000，we_rd=01 （非A与B）->R2：

 PC=03H：k=03H，bus_sel=01111，pc_sel=101  PC->AR：bus_sel=11110，ld_reg=00001 （非A与B）->R2：bus_sel=11111，ld_reg=01000，we_rd=01  PC=05H：

 PC=05H：k=03H，bus_sel=01111，pc_sel=101  PC->AR：bus_sel=11110，ld_reg=00001 

（（（A加B）加B）减（非A与B））结果存于05H中：bus_sel=11101，alu_sel=000110，we_rd=10 最后结果为0FH。结论：

本实验的设计能结合了运算器和存储器，能实现在mif文件中进行初始化，将固定地址单元中存储的数据读取到运算器中进行（（（A加B）加B）减（非A与B））的运算并将结果存于指定的内存单元中，与实验要求一致，故电路设计正确。

二、实验日志

预习疑问解答：

１．通路是干嘛的？

在数字系统中,各个子系统通过数据总线连接形成的数据传送路径称为数据通路.２．通路如何实现其功能？

在这次的实验中,数据通路主要是由运算器部分和存储器部分组成的,通过运算器的运算结合存储器在mif文件的中的操作进行数据的传输与存储,从而构成一个数据通路.错

３．书上的存储器部分总线开关接在高电平上，是不是错了？ 事实证明没有接错．

思考题：

1． 画数据通路电路图时，如何连结单一总线？ 如图:

ALU模块的sw_bus依然连接bus_sel,存储器部分的sw_bus连接高电平.2． 如何统一两个模块的总线输入端k[7..0]及inputd[7..0]？

答:如图: 输入放在运算器部分,存储器部分无输入,存储器部分的数据要么来自总线传输,要么从mif文件中读取.实验中遇到的问题：

1.把之前的alu和ram的原理图拷到了当前工程下面。直接生成该工程的符号文件，连接起来，但是仿真有问题。

几乎是在每一次和总线交换数据的时候都得不到正确的值。下面是解决的过程：

我怀疑是两个模块之间通过总线传输的数据没有传输成功，于是把alu模块的d引了一个输出端口d_alu，从ram模块的d引出了一个输出端口d_ram，在仿真波形图上，然后就可以看到了数据到达总线上了，而且这个时候d的值也能看到了，只是后面的最后一个读操作出来的数据不对，本来应该是写进去的07，但现在是17，再仿真就会变成别的数据。

2.在连接电路图的时候，我以为存储器部分的sw_bus连在高电平上是错的,然后又连到了bus_sel[4],所以得到了上一个部分的仿真结果,后来不研究了一下那个高电平,发现是用来处理单一总线问题的,就改成了与书上一样的图,我以为上面出现的错误结果和这个有关,改了之后波形图有变化,但是,还是是错误的.但是在两种情况下功能仿真的结果都是正确的:

问题解决了~

原因是周期太短，计算结果还来不及存入到内存单元中，把写入内存的时间周期延长一个周期结果就出来了。电路本身没有问题。

实验心得：