基于石英晶體的遙測(cè)溫度計(jì)設(shè)計(jì)

3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
3．1 石英晶體振蕩電路設(shè)計(jì)
為獲得所需的頻率信息，需要用石英晶體和相關(guān)元件構(gòu)成振蕩電路才能獲得頻率信號(hào)的輸出。由于傳感器的精度要求高，所以要求振蕩器元件的溫度性能要好，石英晶體與電路的接線要短，并要求振蕩電路的振蕩裕度大。參考已有的幾種電路設(shè)計(jì)原理，本文采用的石英晶體振蕩電路如圖2所示。

這個(gè)差頻信號(hào)用于后續(xù)計(jì)數(shù)電路的門控信號(hào)，門控芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)T1(OCXO)的計(jì)數(shù)功能，計(jì)數(shù)所得的計(jì)數(shù)值與測(cè)量的溫度值相對(duì)應(yīng)，從而可以計(jì)算出測(cè)量的溫度值。根據(jù)石英晶體HTS-206的資料可知，溫度在-40～+85℃時(shí)，頻率變化的范圍約為150 Hz，即溫度變化1℃時(shí)頻率變化1．2 Hz，如果直接采用這個(gè)測(cè)量頻率來(lái)計(jì)算溫度，就不能保證溫度測(cè)量的精度，所以不予采用。與文獻(xiàn)中使用的頻率測(cè)量方法相比，本文設(shè)計(jì)的方法以待測(cè)的頻率信號(hào)作為門控信號(hào)，用這個(gè)門控信號(hào)測(cè)量T1(OCXO)在這個(gè)門控周期內(nèi)頻率的變化量，通過(guò)這個(gè)變化量再計(jì)算溫度，該方法大幅提高了測(cè)量的靈敏度，保證了測(cè)量精度。
3．2 單片機(jī)與芯片nRF2401的接口
無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)部分主要是單片機(jī)MSP430F169與nRF2401芯片的接口電路設(shè)計(jì)。nRF2401通過(guò)外接晶體為它提供工作所需的時(shí)鐘。nRF2401還必須有天線電路，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)。數(shù)據(jù)采集芯片MSP430F169與nRF2401芯片通過(guò)SPI相連，由于nRF2401芯片的SPI接口只有一個(gè)數(shù)據(jù)管腳，所以該管腳與數(shù)據(jù)采集芯片MSP430F169的SPI管腳直接連接。數(shù)據(jù)采集芯片MSP430F169的SPI口兩個(gè)管腳都連接到nRF2401芯片的DATA管腳，因此數(shù)據(jù)采集芯片MSP430F169的SPI管腳都需要串接10 kΩ的電阻。另外，由于DR1為高電平有效，因此需要將P2.2管腳拉低。圖3為數(shù)據(jù)采集芯片MSP430F169與nRF2401芯片的接口電路原理圖。