基于PIC18F452的测频仪设计

摘要：介绍一种测频仪的设计方案，并将此仪器应用到云南天文台丽江2．4 m望远镜圆顶温度的测量工作中。详细阐述了PIC18F452自带的CCP模块的测频原理，同时给出了仪器软硬件的设计思路，最后在Proteus中对系统进行了仿真测试。测试结果表明了该方案的可行性。该仪器的研制也为西部望远镜的选址工作提供了一种有效的测量工具。
关键词：测频仪；PIC18F452；CCP模块；Proteus

通过频率的测量来间接地获取温度数据是检测天文望远镜圆顶温度的常用方法。频率信号不但具有较强的抗干扰能力，而且易于传输。因此将望远镜圆顶附近的温度传感器所产生的电信号转换为频率信号，然后对频率信号进行测量和采集，最终再通过一些确定的函数关系把频率值转换为温度值。该方案与直接测量温度的方法相比，可操作性更强。

1 PIC18F452的测频原理
PIC18F452是美国Microchip公司生产的一款高性能的8位单片机，其片上资源十分丰富，本文设计的测频仪就是使用该单片机的CCP1(捕捉／比较／脉宽调制)模块的捕捉功能来实现的，CCP1模块工作在捕捉模式下的功能框图如图1所示。

在捕捉模式下，每当CCP引脚上有下列事件之一发生时：每个下降沿发生、每个上升沿发生、每4个上升沿发生、每16个上升沿发生，CCP R1H：CCPR1L就会捕捉TMR1或TMR3寄存器的16位计数值，即记录下事件发生的时刻，使用CCP模块的这个功能就可以实现频率的测量。
使用PIC18F452进行频率测量的原理如图2所示：设置CCP模块工作于捕捉模式，并且让它在每个上升沿捕捉一次数据，由相邻两个上升沿到来的时间差就可以得到被测脉冲的周期，从而也就得到了脉冲的频率。

2 测频仪的软硬件设计
2．1 硬件电路设计
测频仪的硬件电路主要包括两个方面：频率测量电路和数据通信电路。频率测量是指使用PIC18F452的CCP模块测量外部脉冲信号的频率；数据通信是指将测量得到的数据通过串口传至PC机进行处理。测频仪的硬件电路如图3所示。