【正文】 Δω（t）= =0 ()亦即當(dāng)兩個振蕩頻率相等時，有相位差，無頻率差[3]。υC(t)用來控制壓控振蕩器中的壓控元件參數(shù)，一般指的是變?nèi)荻O管，而這壓控元件又是VCO振蕩回路的組成部分，結(jié)果壓控元件電容量的變化將VCO的輸出頻率又拉回穩(wěn)定值來。 鎖相環(huán)基本框圖圖51是鎖相環(huán)的基本結(jié)構(gòu)圖，由VCO、相位比較器、基準(zhǔn)頻率振蕩器、環(huán)路濾波器所組成的。設(shè)計中采用鎖相環(huán)式的頻率合成技術(shù)，利用鎖相環(huán)，使輸出的正弦波頻率與晶體振蕩器的穩(wěn)定度一樣。利用鎖相環(huán)，將VCO的輸出頻率鎖定在所需頻率上。缺點(diǎn)是分頻率的提高要通過增加循環(huán)次數(shù)來實(shí)現(xiàn)，電路超小型化和集成化比較復(fù)雜[2]。直接式頻率合成器頻率穩(wěn)定度高，頻率轉(zhuǎn)換時間短，頻率間隔小。由于采用了集成芯片，電路設(shè)計簡單，系統(tǒng)可靠性高，并且利用鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)可以使輸出頻率穩(wěn)定度進(jìn)一步提高。圖31 壓控振蕩電路電路是電容三點(diǎn)式振蕩器，如圖31所示。根據(jù)頻率的不同選擇不同步進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)頻率。而頻率合成技術(shù)，可以通過對頻率進(jìn)行加、減、乘、除運(yùn)算，從一個高穩(wěn)定度和高準(zhǔn)確度的標(biāo)準(zhǔn)信號源，產(chǎn)生大量具有同樣高穩(wěn)定度和高準(zhǔn)確度的不同頻率。為了提高頻率的穩(wěn)定度，經(jīng)常采用晶體振蕩器等方法來解決，但它很難產(chǎn)生多個頻率信號。2 設(shè)計要求利用鎖相環(huán)技術(shù)產(chǎn)生一個失真度小、頻率從30MHz到100MHz的可調(diào)的正弦波信號。利用低噪聲場效應(yīng)管，用單個變?nèi)荻O管直接接入振蕩回路作為壓控器件。只需要調(diào)節(jié)變?nèi)荻O管兩端的電壓，便可改變壓控振蕩的輸出頻率。其組成框圖如32所示。優(yōu)點(diǎn)：可以得到任意小的頻率間隔；鑒相器的工作頻率不高，頻率變化范圍不大，較容易實(shí)現(xiàn)，帶內(nèi)帶外噪聲和鎖定時間易于處理，頻率穩(wěn)定度與參考晶振的頻率穩(wěn)定度相同。組成框圖如圖51所示。4 系統(tǒng)組成根據(jù)要求設(shè)計信號發(fā)生器，輸出信號為正弦波。通?；鶞?zhǔn)振蕩器都使用晶體振蕩器，所以高頻振蕩的頻率穩(wěn)定度與晶體振蕩器相同。相位利用低通濾波器把誤差信號變成直流電壓比較與從而產(chǎn)生誤差信號PD鑒相器（PD）VCO（電壓控制振蕩器）環(huán)路濾波器基準(zhǔn)振蕩頻率振蕩頻率隨VR而變化Ud(t)υC(t)UR(t)0 圖51 PLL的基本結(jié)構(gòu)圖的變化在鑒相器中與參考晶體振蕩器的穩(wěn)定相位相比較，使鑒相器輸出一個與相位誤差成比例的誤差電壓分量υC(t)。由上面討論可知加到鑒相器的兩個振蕩信號的頻率差為： ()為參考晶體振蕩器的頻率， 壓控蕩頻率。此時相位比較器的輸出PD，如圖52所示，產(chǎn)生正脈沖信號，使VCO的振蕩頻率提高的信號。結(jié)果使得=在與的相位成為一致時，PD端子會成為高阻抗?fàn)顟B(tài)，使PLL被鎖定(Lock)。當(dāng)環(huán)路已鎖定后，如果由于某種原因引起頻率變化，這種頻率變化反映為相位變化，則通過環(huán)路的作用，可使VCO的頻率和相位不斷跟蹤變化。壓控器件一般是用變?nèi)荻壒埽碾娙萘渴艿捷斎腚妷旱目刂?，?dāng)輸入電壓變化，就引起了起振蕩頻率的變化。在一定范圍內(nèi)，與υC之間是線性關(guān)系。壓控振蕩電路由芯片內(nèi)部Q7和Q6，10腳和12腳外接LC諧振回路組成正反饋的正弦振蕩電路[4]，其振蕩頻率： （）（） 、分別為電感、電容大小，為變?nèi)荻O管的電容量。為達(dá)到最佳工作性能，在工作頻率要求并聯(lián)諧振回路的QL≥100。變?nèi)荻壒艿慕Y(jié)電容CVD和外加反向偏壓UR的關(guān)系可用下式表示。當(dāng)開S連接+5V時，開關(guān)二級管VD2截止，電感L1和L2相加，電感量較大，對應(yīng)于低頻段VL；當(dāng)S接向地時，VD2導(dǎo)通，L2被大電容2000pF短接，電感只剩下L1，電感量較小，對應(yīng)于高頻段 [7]。BU2614內(nèi)部主要有相位比較器PD、可編程分頻器、參考分頻器、高穩(wěn)定晶體振蕩器及內(nèi)部控制器組成。參考分頻器通過狀態(tài)字中R 0、RR2三位數(shù)據(jù)把高穩(wěn)定度振蕩器產(chǎn)生的75kHz標(biāo)準(zhǔn)頻率進(jìn)行分頻。時鐘信號、數(shù)據(jù)信號和使能信號邏輯關(guān)系如圖66所示。表61 R0、RR2與標(biāo)準(zhǔn)頻率的關(guān)系 R0 R1 R2 標(biāo)準(zhǔn)頻率 000 25KHz 0 11 KHz 1 0 0 KHz 1 1 0 1 KHz 111*PLL關(guān)閉P0、PP2為輸出口控制數(shù)據(jù)，可使輸出通道打開或關(guān)閉。CT、GT等用于頻率測量與計數(shù)的控制。當(dāng)頻率在25MHz到54MHz之間選擇標(biāo)準(zhǔn)頻率為1KHz，也就是R0、RR2為110；當(dāng)頻率在54MHz到110MHz之間選擇標(biāo)準(zhǔn)頻率為25 KHz。鎖相穩(wěn)頻系統(tǒng)是一個相位反饋系統(tǒng)，其反饋目的是使VCO的振蕩頻率由自有偏差的狀態(tài)逐步過渡到準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)值。 電源切換電路設(shè)計 電源切換電路如圖69所示。由變壓器出來的交流信號分別經(jīng)過兩個L7812CV,一路直接接到低通和L7805CV；另一路L7812CV的輸出直接接到L7805CV，它的輸出單獨(dú)供給給單片機(jī)。AT24C02的3腳是三條地址線，用于確定芯片的硬件地址。第7腳需要接地。CPU不僅能通過指令將某個功能單元電路掛靠或摘離總線，還可對該單元的工作狀況進(jìn)行檢測，從而實(shí)現(xiàn)對硬件系統(tǒng)的既簡單又靈活的擴(kuò)展與控制。I2C總線的控制完全由掛接在總線上的主器件送出的地址和數(shù)據(jù)決定。連接總線的器件的輸出級必須是集電極或漏極開路，以具有線“與”功能。此時，低電平周期短的器件的時鐘由低至高的跳變并不能影響SCL線的狀態(tài)，于是這些器件將進(jìn)入高電平等待的狀態(tài)?？梢姡瑫r鐘低電平時間由時鐘低電平期最長的器件確定，而時鐘高電平時間由時鐘高電平期最短的器件確定。在開始信號以后，總線即被認(rèn)為處于忙狀態(tài)；在結(jié)束信號以后的一段時間內(nèi)，總線被認(rèn)為是空閑的。在I2C總線上每次傳送的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)不限，但每一個字節(jié)必須為8位，而且每個傳送的字節(jié)后面必須跟一個認(rèn)可位（第9位），也叫應(yīng)答位（ACK）。當(dāng)主器件發(fā)送完一個字節(jié)的數(shù)據(jù)后，接著發(fā)出對應(yīng)于SCL線上的一個時鐘（ACK）認(rèn)可位，在此時鐘內(nèi)主器件釋放SDA線，一個字節(jié)傳送結(jié)束，而從器件的響應(yīng)信號將SDA線拉成低電平，使SDA在該時鐘的高電平期間為穩(wěn)定的低電平。I2C總線具有多主控能力，可以對發(fā)生在SDA線上的總線競爭進(jìn)行仲裁，其仲裁原則是這樣的：當(dāng)多個主器件同時想占用總線時，如果某個主器件發(fā)送高電平，而另一個主器件發(fā)送低電平，則發(fā)送電平與此時SDA總線電平不符的那個器件將自動關(guān)閉其輸出級。 存儲電路的設(shè)計存儲電路如圖611所示，由于A0、AA2沒有被AT24C02使用，所以它們可以不接或直接接VSS、VCC。VCCVCC圖611 存儲電路（ECU）ECU是控制系統(tǒng)的核心，其作用是對輸入的信號進(jìn)行檢測、運(yùn)算處理和邏輯判斷，根據(jù)預(yù)先存儲的控制程序和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，向各執(zhí)行器發(fā)出控制指令，控制各執(zhí)行器的工作。 89C51單片機(jī)的管腳說明 ⑴ VCC：供電電壓（5V） GND：接地P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口。 圖612 MCS51的引腳P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口。當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：P3口管腳備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（記時器0外部輸入） T1（記時器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）RST：復(fù)位輸入。圖613 復(fù)位電路ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加5V編程電源（VPP）。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。⑶ MCS51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖614所示。③ 程序存儲器89C51共有4096個E2PROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。89C51有兩個16位的可編程，以實(shí)現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。⑦ 中斷系統(tǒng)89C51具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。INTEL的MCS51系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式 。當(dāng)控制字是8600H時，也就是R0、RR2為000時，選擇步進(jìn)為1K的標(biāo)準(zhǔn)頻率，頻率范圍從25MHz到54MHz，根據(jù) ()N是分頻比，為輸入BU2614的頻率， 為標(biāo)準(zhǔn)信號源頻率可計算出分頻比的范圍： () ()轉(zhuǎn)化成十六進(jìn)制的變化范圍是從61A8H到D2F0H。設(shè)置四個按鍵，分別是加一、加十、減一、減十。以54MHz為分界點(diǎn)，當(dāng)?shù)陀?4MHz時，選擇以1KHz為步進(jìn)，當(dāng)高54MHz時，選擇以25KHz為步進(jìn)。每次判斷有按鍵按下時重新調(diào)用存儲，寫入新的數(shù)據(jù)，以防掉電時重新復(fù)位。表81頻率與電壓的對應(yīng)關(guān)系(頻率單位MHz)理想頻率2535455565758595105測得頻率電壓(V) 9 結(jié)論由于晶體振蕩器單頻點(diǎn)的局限性，難于滿足多頻點(diǎn)的要求。此設(shè)計調(diào)試比較困難，要求經(jīng)過低通濾波以后的直流電壓穩(wěn)定性較好,如果不穩(wěn)定會造成壓控振蕩輸出頻率抖動。為了避免這種情況，一般連接線都用屏蔽線。參考文獻(xiàn)[1] ，第1版，科學(xué)出版社，2005年,103108.[2] ，微電子學(xué)，1999年，第3期，208.[3] 張肅文，第3版，高等教育出版社，2004年，616652.[4] 黃智偉，王彥，第1版，電子工業(yè)出版社，2005年，304314.[5] ，北京理工大學(xué)出版社，2005年，1017.[6] ，電子世界，2000年，第6期，54.[7] 徐守堂，楊志民，第1版，西安電子科技大學(xué)出版社，2003年，74.[8] 康華光，第4版，高等教育出版社，2003年，447.[9] ，第1版，科學(xué)出版社，2006年，3.[10] WU 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