【正文】 用、通信與微弱信號(hào)接收鑒相器 PD 環(huán)路濾波器 LF 壓控振蕩器VCO 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 4 技術(shù)中有著重要與廣泛的應(yīng)用。二是跟蹤，跟蹤載波頻率的飄移變化，可保證窄帶的實(shí)現(xiàn)。 壓控振蕩器是用以產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)，在自動(dòng)頻率控制環(huán)路和鎖相環(huán)環(huán)路中，輸入控制電壓是誤差信號(hào)電壓，壓控振蕩器是環(huán)路中的一個(gè)受控部件。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 3 鑒相器是相位比較裝置，它把輸出信號(hào)和參考信號(hào)的相位進(jìn)行比較，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于兩信號(hào)相位差的誤差電壓。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)，如高頻感應(yīng)加熱、熔煉、淬火、超聲診斷、核磁共振成像等， 都需要功率或大或小、頻率或高或低的信號(hào)源。正弦信號(hào)是使用最廣泛的測(cè)試信號(hào)。當(dāng)要求進(jìn)行系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性測(cè)量時(shí)，需使用振幅、頻率已知的正弦信號(hào)源。 高頻信號(hào)源要求電子儀器能達(dá)到很高的輸出頻率，具有低相位誤差、低南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 2 雜散、易于集成等特點(diǎn)，能提供頻率穩(wěn)定度很高的輸出信號(hào)，能很好的抑制寄生分量，避免大量使用濾波器，因而有利于集成化和小型化。利用鎖相環(huán)路構(gòu)建高頻合成電路，軟、硬件也變得可以實(shí)現(xiàn)。頻率 越高、產(chǎn)生波形種類越多的發(fā)生器性能越好，但器件成本和技術(shù)要求頁(yè)大大提高 。 AT89S52。 關(guān)鍵詞 :鎖相環(huán) ； MC145152； AT89S52； Abstract This article is designed to AT89S52 core, which directly control the MC145152 A score frequency, its serial port in mode 0, string, and convert, control the MC145152N frequency .Keyboard count A plus, A minus count, N, and the count, N the number of writedown, step value and the band control。 南 京 工 程 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (論文 ) 作 者： 學(xué) 號(hào)： 院 系 ： 專 業(yè)： 電子信息工程 題 目： 基于鎖相環(huán) 路 的高頻信號(hào) 源設(shè)計(jì) 指導(dǎo)者： 周正 講師 評(píng)閱者： 20xx 年 6 月 南 京 Highfrequency Signal Generator Based On PLL By ChengFengYin Supervised by Lecturer ZhengZhou College of Communication Engineering Nanjing Institute of Technology June 20xx 摘要 本文設(shè)計(jì)以以 AT89S52 為核心， 它直接控制 MC145152 的 A 分頻數(shù)，其串口工作在方式 0，經(jīng)過(guò)串、并轉(zhuǎn)換后，控制 MC145152 的 N 分頻數(shù)。 Digital tube realtime display of frequency and frequency step value 。 目錄 第一章 緒論 ............................................. 1 選題背景 ............................................. 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的和主要內(nèi)容 ........................... 1 信號(hào)源的簡(jiǎn)介 ........................................ 2 鎖相環(huán)技術(shù)簡(jiǎn)介 ..................................... 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的主要章節(jié)安排 ........................ 4 第二章 鎖相環(huán)及頻率合成技術(shù) ............................ 5 鎖相環(huán)的結(jié)構(gòu)及基本原理 ............................. 5 鎖相環(huán)路的各部件及其數(shù)學(xué)模型 ...................... 7 頻率合成技術(shù) ........................................ 9 第三章 芯片的介紹 ...................................... 11 AT89S52 單片機(jī) ..................................... 11 芯片 MC145152 MC12022 MC1648 簡(jiǎn)介 ................. 14 第四章 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) .................................... 18 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) ...................................... 18 單元電路設(shè)計(jì) ...................................... 18 .............................. 18 .............................. 22 ..................................... 27 設(shè)計(jì)和頻率計(jì)算 ........................ 28 第五章 軟件設(shè)計(jì) ......................................... 30 MC145152 的控制和顯示部分的程序設(shè)計(jì) .............. 30 74LS595 的控制程序設(shè)計(jì) ............................ 31 液晶顯示驅(qū)動(dòng)的程序設(shè)計(jì) ........................... 31 第六章 總結(jié)與展望 ...................................... 33 致謝 ..................................................... 34 參考文獻(xiàn) ................................................. 35 附錄一 總體電路圖 ...................................... 36 附錄二 程序 ............................................ 37 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 1 第一章 緒論 選題背景 隨著社會(huì)科學(xué)的電子技術(shù)及電力電子技術(shù)的發(fā)展 ，對(duì)于一些電路的分析所需的儀器種類越來(lái)越多，同時(shí)要求的精度也越來(lái)越高。 在現(xiàn)代電子技術(shù)中，為了得到高精度的振蕩頻率，利用鎖相環(huán)、倍頻、分頻等頻率合成技術(shù)，可以獲得多頻率、高穩(wěn)定的振蕩信號(hào)輸出。其核心是基于鎖相和頻率合成技術(shù)。 該 設(shè)計(jì) 以 高頻信號(hào)源系統(tǒng) 為研究目標(biāo)，從問(wèn)題的提出到工程方案的確定，從 鎖相環(huán)路的原理、應(yīng)用和數(shù)學(xué)模型分析到利用鎖相環(huán)路構(gòu)建高頻合成電路，軟、硬件實(shí)現(xiàn) 。當(dāng)測(cè)試系統(tǒng)的瞬態(tài)特性時(shí)，又需使用前沿時(shí)間、脈沖寬度和重復(fù)周期已知的矩形脈沖源。這是因?yàn)楫a(chǎn)生正弦信號(hào)的方法比較簡(jiǎn)單，而且用正弦信號(hào)測(cè)量比較方便。 鎖相環(huán)是一種利用反饋控制原理實(shí)現(xiàn)的頻率及相位的同步技術(shù)，其作用是將電路輸出的時(shí)鐘與其外部的參考時(shí)鐘保持同步。而其原理是 使輸出電壓與兩個(gè)輸入信 號(hào)之間的相位差有確定關(guān)系的電路 。 大致有如下框圖 ： U1 Ud Uc u2 圖 11 基本 鎖相環(huán) 結(jié)構(gòu) 框圖 鎖相環(huán)具有 載波跟蹤特性 ： 無(wú)論輸入鎖相環(huán)路的信號(hào)是己調(diào)制或未調(diào)制的，只要信號(hào)包含著載波頻率成分，就可將鎖相環(huán)路設(shè)計(jì)成一個(gè)窄帶跟蹤濾波器，跟蹤輸入信號(hào)載波成分的頻率與相位變化，環(huán)路輸出信號(hào)就是需要提取 (或復(fù)制 )的載波信號(hào)，這種特性稱為環(huán)路的載波跟蹤特性。普通的帶通濾波器無(wú)法跟蹤，因此它的通頻帶寬度必須計(jì)及頻率漂移范圍。 正是因?yàn)樗恼瓗匦裕梢宰龀烧瓗Ц櫈V波器。 鎖相環(huán)的 門限性能好 ， 鎖相環(huán)用做調(diào)頻信號(hào)解調(diào)器時(shí)，其門限性能要比普通鑒相器要改善 5db 左右。第一章介紹設(shè)計(jì)的背景意義和主要內(nèi)容。 最后給出結(jié)論并對(duì)課題未來(lái)的發(fā)展做出了展望。這樣， VCO 的輸出頻率穩(wěn)定度即由參考晶體振蕩器決定，這時(shí)我們稱環(huán) 路處于鎖定狀態(tài)。從以上的簡(jiǎn)單分析可以得到關(guān)于鎖相環(huán)的重要概念：當(dāng)兩個(gè)振蕩信號(hào)頻率相等時(shí)，則它們之間的相位差保持不變 。 在閉環(huán)的條件下，如果由于某種原因使 VCO的角頻率 V? 發(fā)生變化，設(shè)變動(dòng)量為 ?? ， 那么，由式 (22)可知，這兩個(gè)信號(hào)之間的相位差不再是恒定值，鑒相器輸出的電壓也就跟著發(fā)生改變。設(shè)旋轉(zhuǎn)矢量 iU 和 VU 分別表示鑒相器的輸入?yún)⒖夹盘?hào) ()iut和壓控振蕩器輸出信 ()Vut，它們的瞬時(shí)角速度和瞬時(shí)角位移分別為 ()i t? ， ()vt? 和 ()it? ，??y t? .顯然只有當(dāng)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)矢量以相同角速度 ( tV??? )旋轉(zhuǎn)時(shí) ,它們之間的相位差才能保持恒定值。 鎖相環(huán)原理圖如下： 鑒相器壓控振蕩器環(huán)路濾波器輸入信號(hào)Ui輸出信號(hào)Uo比較信號(hào) Uo誤差電壓U控制電壓UdF 1F 2 圖 23 鎖相環(huán)原理圖 鎖相環(huán)中的鑒相器又稱為相位比較器， 它是 用來(lái)鑒別輸入信號(hào) iU 與輸出信號(hào) 0U 之間的相位差，并 輸出誤差電壓 dU 。 用相位比較器對(duì)兩個(gè)輸入信號(hào)（即 iU 和 0U ）的相位進(jìn)行比較。具有相乘特性的器件很多，這里只給出乘法器作為鑒相器的一個(gè)通用數(shù)學(xué)模型，供分析環(huán)路使用 【 9】 。由于各種雜散干擾信號(hào)在環(huán)路中所影響的位置不同，因此所表現(xiàn)的噪聲特性也有所不同，這樣在設(shè)計(jì)環(huán)路濾波器時(shí)就需要具體分析干擾來(lái)源，合理選擇濾波器參數(shù)，以獲得最佳的濾波性能 。因而，在構(gòu)成鎖相環(huán)電路時(shí)，低通濾波器的取值既要考慮到響應(yīng)輸入信號(hào)的中心頻率，同時(shí)又要照顧到它的最高頻率和最低頻率。環(huán)路濾波器的傳遞函數(shù)為 ()Fs= ()CVs/ ()dVs 式中 ()dVs是輸入電壓 ()dVt的拉氏變換； 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 9 ()Vt?0?()cVt0()CVs是輸出電壓 ()dVt的拉氏變換 用壓控振 蕩器把控制電壓轉(zhuǎn)換為相位，起振頻率受環(huán)路濾波器輸出電壓()CVt的大小控制，相位隨輸入信號(hào)相位變化而變化，并保持環(huán)路相位跟蹤。此曲線以 0? 為中心，應(yīng)在較大的范圍內(nèi) V? 與 CV 成線性關(guān)系。其設(shè)備是 頻率合成器 ，它 是利用一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，通過(guò)各種技術(shù)途徑產(chǎn)生大量離散頻率信號(hào)的設(shè)備。此頻率范圍內(nèi)的所有離散頻率點(diǎn)均能正常工作，且均能滿足其他性能指標(biāo) ； 頻率分辨力 是 頻率合成器在指定的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生大量的離散頻率，其頻率分辨力是指兩個(gè)相鄰點(diǎn)之間能夠分辨的最小的間隔。若在鎖相環(huán)路中有人工或自動(dòng)頻率搜索裝置，則搜索時(shí)間也包含在內(nèi)。 AT89S52 具有如下特點(diǎn)： 40個(gè)引腳， 8k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 2 層中斷嵌套中斷， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 圖 31 52 單片機(jī)管腳圖 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 12 52 單片機(jī) 兼容 MCS51指令系統(tǒng) ，有 8k可反復(fù)擦寫 (1000 次） ISP Flash ROM 和 256x8bit 內(nèi)部 RAM。 P0 口： P0 口是一個(gè) 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。在這種模式下， P0具有內(nèi)部上拉電阻。 P1 口： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口接收低 8位地址字節(jié)。 P2 口： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。 P3 口： P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向