基于PIC18F452的測頻儀設計

摘要：介紹一種測頻儀的設計方案，并將此儀器應用到云南天文臺麗江2．4 m望遠鏡圓頂溫度的測量工作中。詳細闡述了PIC18F452自帶的CCP模塊的測頻原理，同時給出了儀器軟硬件的設計思路，最后在Proteus中對系統(tǒng)進行了仿真測試。測試結(jié)果表明了該方案的可行性。該儀器的研制也為西部望遠鏡的選址工作提供了一種有效的測量工具。
關鍵詞：測頻儀；PIC18F452；CCP模塊；Proteus

通過頻率的測量來間接地獲取溫度數(shù)據(jù)是檢測天文望遠鏡圓頂溫度的常用方法。頻率信號不但具有較強的抗干擾能力，而且易于傳輸。因此將望遠鏡圓頂附近的溫度傳感器所產(chǎn)生的電信號轉(zhuǎn)換為頻率信號，然后對頻率信號進行測量和采集，最終再通過一些確定的函數(shù)關系把頻率值轉(zhuǎn)換為溫度值。該方案與直接測量溫度的方法相比，可操作性更強。

1 PIC18F452的測頻原理
PIC18F452是美國Microchip公司生產(chǎn)的一款高性能的8位單片機，其片上資源十分豐富，本文設計的測頻儀就是使用該單片機的CCP1(捕捉／比較／脈寬調(diào)制)模塊的捕捉功能來實現(xiàn)的，CCP1模塊工作在捕捉模式下的功能框圖如圖1所示。

在捕捉模式下，每當CCP引腳上有下列事件之一發(fā)生時：每個下降沿發(fā)生、每個上升沿發(fā)生、每4個上升沿發(fā)生、每16個上升沿發(fā)生，CCP R1H：CCPR1L就會捕捉TMR1或TMR3寄存器的16位計數(shù)值，即記錄下事件發(fā)生的時刻，使用CCP模塊的這個功能就可以實現(xiàn)頻率的測量。
使用PIC18F452進行頻率測量的原理如圖2所示：設置CCP模塊工作于捕捉模式，并且讓它在每個上升沿捕捉一次數(shù)據(jù)，由相鄰兩個上升沿到來的時間差就可以得到被測脈沖的周期，從而也就得到了脈沖的頻率。

2 測頻儀的軟硬件設計
2．1 硬件電路設計
測頻儀的硬件電路主要包括兩個方面：頻率測量電路和數(shù)據(jù)通信電路。頻率測量是指使用PIC18F452的CCP模塊測量外部脈沖信號的頻率；數(shù)據(jù)通信是指將測量得到的數(shù)據(jù)通過串口傳至PC機進行處理。測頻儀的硬件電路如圖3所示。