基于石英晶體的遙測溫度計設計

3 系統硬件電路設計
3．1 石英晶體振蕩電路設計
為獲得所需的頻率信息，需要用石英晶體和相關(guān)元件構成振蕩電路才能獲得頻率信號的輸出。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(xiàn)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計原理，本文采用的石英晶體振蕩電路如圖2所示。

這個(gè)差頻信號用于后續計數電路的門(mén)控信號，門(mén)控芯片實(shí)現對T1(OCXO)的計數功能，計數所得的計數值與測量的溫度值相對應，從而可以計算出測量的溫度值。根據石英晶體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)測量頻率來(lái)計算溫度，就不能保證溫度測量的精度，所以不予采用。與文獻中使用的頻率測量方法相比，本文設計的方法以待測的頻率信號作為門(mén)控信號，用這個(gè)門(mén)控信號測量T1(OCXO)在這個(gè)門(mén)控周期內頻率的變化量，通過(guò)這個(gè)變化量再計算溫度，該方法大幅提高了測量的靈敏度，保證了測量精度。
3．2 單片機與芯片nRF2401的接口
無(wú)線(xiàn)數據收發(fā)部分主要是單片機MSP430F169與nRF2401芯片的接口電路設計。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(xiàn)電路，才能實(shí)現數據的收發(fā)。數據采集芯片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)數據管腳，所以該管腳與數據采集芯片MSP430F169的SPI管腳直接連接。數據采集芯片MSP430F169的SPI口兩個(gè)管腳都連接到nRF2401芯片的DATA管腳，因此數據采集芯片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為數據采集芯片MSP430F169與nRF2401芯片的接口電路原理圖。