基于PIC18F452的測頻儀設(shè)計(jì)

摘要：介紹一種測頻儀的設(shè)計(jì)方案，并將此儀器應(yīng)用到云南天文臺(tái)麗江2．4 m望遠(yuǎn)鏡圓頂溫度的測量工作中。詳細(xì)闡述了PIC18F452自帶的CCP模塊的測頻原理，同時(shí)給出了儀器軟硬件的設(shè)計(jì)思路，最后在Proteus中對系統(tǒng)進(jìn)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(yuǎn)鏡的選址工作提供了一種有效的測量工具。
關(guān)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(yuǎn)鏡圓頂溫度的常用方法。頻率信號(hào)不但具有較強(qiáng)的抗干擾能力，而且易于傳輸。因此將望遠(yuǎn)鏡圓頂附近的溫度傳感器所產(chǎn)生的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)，然后對頻率信號(hào)進(jìn)行測量和采集，最終再通過一些確定的函數(shù)關(guān)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(qiáng)。

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(jī)，其片上資源十分豐富，本文設(shè)計(jì)的測頻儀就是使用該單片機(jī)的CCP1(捕捉／比較／脈寬調(diào)制)模塊的捕捉功能來實(shí)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(dāng)CCP引腳上有下列事件之一發(fā)生時(shí)：每個(gè)下降沿發(fā)生、每個(gè)上升沿發(fā)生、每4個(gè)上升沿發(fā)生、每16個(gè)上升沿發(fā)生，CCP R1H：CCPR1L就會(huì)捕捉TMR1或TMR3寄存器的16位計(jì)數(shù)值，即記錄下事件發(fā)生的時(shí)刻，使用CCP模塊的這個(gè)功能就可以實(shí)現(xiàn)頻率的測量。
使用PIC18F452進(jìn)行頻率測量的原理如圖2所示：設(shè)置CCP模塊工作于捕捉模式，并且讓它在每個(gè)上升沿捕捉一次數(shù)據(jù)，由相鄰兩個(gè)上升沿到來的時(shí)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(shè)計(jì)
2．1 硬件電路設(shè)計(jì)
測頻儀的硬件電路主要包括兩個(gè)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(hào)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(jī)進(jìn)行處理。測頻儀的硬件電路如圖3所示。