【正文】 了越來越高的要求。 本文所設計的微機補償晶體振蕩器具有頻率穩(wěn)定度高、體積小、功耗低、使用方便、非常適合自動化批量生產等特點，具有很大的推廣應用價值。目前，微機補償晶體振蕩器有兩種型式：第一種 MCXO 可以稱為“傳統(tǒng)型”。在這種類型的 MCXO 中 ,普遍采用 SC 切三次泛音晶體振蕩器 ,雙 C模自溫敏溫度傳感器 ,DDS 綜合器 ,鎖相環(huán)等新技術，成為唯一能將頻率溫度穩(wěn)定度提高到 108量級的溫度補償晶體振蕩器。 （ 2）高精度與高穩(wěn)定度，目前微機補償晶體振蕩器的穩(wěn)定度為 107到 108量級。 本文所述的微機補償晶體振蕩器 ,與以往相比 ,采用了功能強大、體積小的 新型芯片 C8051F007 ,而且自身帶有 A/ D 和 D/ A , 為實現(xiàn)小型化和高精度提供了前提條件。 目前西安電子科技大學在積極的 從事于微機補償晶體振蕩器的研發(fā)工作。第二章敘述微機補償晶體振蕩器的硬件設計，對芯片及電路的介紹。第六章 是對整個設計的總結和提出優(yōu)化措施 。 系統(tǒng)的設計方案如下： 首先對一系列補償溫度點的控制電壓 U和溫度值進行標定。 系統(tǒng) 硬件 框圖如圖 所示。 ℃ ； 西安工業(yè)大學學士學位論文 4 其程序能夠自動識別“溫度試驗標定階段”及“正常運行階段” ； “溫度試驗標定階段”標定的溫度點為 26個。其主振電路的作用是將直流能量轉換成所需振蕩頻率（主要取決于石英晶體諧振器）的交流能量，它是晶體振蕩電路的核心。因為性能良好的主振電路，才能保證整個振蕩器的工作穩(wěn)定。 西安工業(yè)大學學士學位論文 5 圖 容三點式原理圖 對于三點式振蕩電路，只要電路工作在振蕩頻率上，由巴克豪生準則：“它是指交流通路中三極管的三個電級與諧振回路的三個引出端連接時，只要服從以下規(guī)律：與發(fā)射結相接的為兩個同性質的電抗，而與另一個（接在集電極與基極間為異性質電抗”。 C4是調整變容二極管的壓控范圍， C12,C13的作用是調整振蕩電路振蕩頻率微調和確保振蕩振蕩電路起振。 單 線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可以輕松地組建傳感器網(wǎng)絡，為測量系統(tǒng)的構建引入全新的概念。其分辨率的設定及用戶設定的最高和最低報警溫度存儲在 EEPROM中，掉電后依然保存。 ℃的測量精度，在 55～ +125℃的溫度范圍內測量精度為177。在電源上升沿默認 的協(xié)議是 12 位。如果 DS18B20 由寄生西安工業(yè)大學學士學位論文 7 電源供電，由于在整個溫度轉換過程中總線必須由一個強的上拉來保持高電平，這種告知方式不能使用。如果 DS18B20 分辨率 配置為 12 位，溫度寄存器的所有位都包含有效的數(shù)據(jù)。 圖 DS18B20外部電源供電 微處理器 C8051F007 C8051F007是完全集成的混合信號系統(tǒng)級 MCU芯片，有一個真正的 12位多通道 ADC。 C8051F007有 2304字節(jié)的 RAM，執(zhí)行速度可達 25MIPS。每個 MCU 都可以關閉任何一個或全部外設以節(jié)省功耗。 每個 MCU 都可在工業(yè)溫度范圍（ 45℃到 +85℃）內用 的電壓工作。 CIP51內核具有標準 8052的所有外設部件，包括 4個 16位的計數(shù)器 /定時器、一個全雙工 UART、 256字節(jié)內部 RAM空間、 128字節(jié)特殊功能寄存器（ SFR）地址空間及 4字節(jié)寬的 I/O端口。在一次上電復位之后的MCU初始化期間， WDT可以一直被使能。 西安工業(yè)大學學士學位論文 9 JETG調試電路 C8051F000 系列具有片內 JTAG 和調試電路，通過 4腳 JTAG 接口并使用安裝在最終應用系統(tǒng)中的產品器件就可以進行非侵入式、全速的在系統(tǒng)調試。在調試時所有的模擬和數(shù) 字外設都正常工作。其電路如圖 所示。本系統(tǒng)由開關電源提供 12V的工作電壓，而根據(jù)系統(tǒng)功能設計，西安工業(yè)大學學士學位論文 10 電源 接口 部分要為各個功能模塊提供以下幾種電壓： (1)單片機的邏輯電源電壓 +，模擬電源電壓 +； DS18B20 工作電壓為 +。 在電源轉換芯片選擇過程中，除注意各芯片輸入輸出電壓范圍和輸出電流之外，對另外一些參數(shù)的選擇比較也很重要。 圖 小結 本章 主要敘述了微機補償晶體振蕩器的設計思想和系統(tǒng)構成。 第三章 MCXO 補償電壓的算法分析 11 3 MCXO 補償電壓的算法分析 利用微處理機 (CPU)對壓控晶 振 (VCXO)進行電壓補償，這一思想是在溫補晶振 (TCXO)的基礎上發(fā)展起來的。為了解決以上問題，同時達到減少測量時間、提高測試效率和提高 補償精度的目的，我們就需要尋找一個數(shù)學函數(shù)來近似描述出由溫度標定 所測到的數(shù)據(jù)點的規(guī)律， 再通過這個函數(shù)來計算在兩個相鄰溫度測量點之間的溫度點上所需的補償電壓值 U，這種方法被稱 為數(shù)值逼近。用最小二乘曲線擬合法求取近似函數(shù)時，是根據(jù)殘差平方和最小作為判斷準則的。它的計算比較簡單，也是實踐中常用的一種函數(shù)逼近方法。在用最小二乘法擬合求取函數(shù)時，由給定數(shù)據(jù)確定近似函數(shù)的表達形式，一般可通過描點觀察或經(jīng)驗估計得到。根據(jù) S取極值的條件，分別對 ( 0,1,jaj? ? ,m )求偏導并在 kxx? 處令其為零： （ ） 方程組（ ）的系數(shù)矩陣是一個對稱矩陣，并且是正定的。 本章主要敘述了微機補償晶體振蕩器的補償原理及數(shù)據(jù)處理方法。本系統(tǒng)的主流程圖見圖 。通過外接按鍵調節(jié)振蕩器的控制電壓 U，使其振蕩頻率達到標稱頻率 f0。下面給出 C8051F007 的初始化程序： void C8051f007_init(void) { OSCICN=0xe4。 //自由 I/O 口 ,弱上拉使能 PRT0CF=0x00。 // 輸出方式為推挽 KEY_FIN=1。 //禁用看門狗 WDTCN = 0xad。由 CPU 發(fā)送除當前脈沖之外的所有上述信號。 如果錯過任何一步或時序錯誤， DS18B20 都將不會響應。 圖 ROM結構分布圖 ： 通過發(fā)送特定的命令字，達到控制 DS18B20 進行溫度轉換，讀其內部存儲區(qū)，寫 EEPROM 區(qū)等操作。 (3) 接著讀取 DQ的值，如果 DQ為低，則初始化成功；如果 DQ為高，則初始化失敗，可再次初始化 (4) 拉高 DQ并延時 480us以上，以結束總線初始化。 (4) 讀完一位以后，需要延時 45us以上，并將 DQ置高。 西安工業(yè)大學學士學位論文 17 (4) 按照時序圖 ，讀 /寫每一位數(shù)據(jù)的間隔時間需要大于 1us。 ，或總線處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，讀出的溫度值可能為 50H、 05H（ 85℃）；關于讀取的雙 8 位數(shù)值與溫度的轉換算法， 0℃以上時，可先將 16 位數(shù)轉換10進制，然后乘以相應的溫度分辨率即可； 0℃以下時，將讀取的 16位數(shù)取反后，再加 1，然后乘以相應的溫度分辨率，并在前面加上負號即可。 void Reset_18b20(void)。 void Delay_ms(unsigned char m1)。 //c8051f007時鐘配 置為 2M，允許時鐘丟失檢測 XBR0=0。 PRT1CF=0xff。 Start_18b20()。 //復位 18b20 Write_18b20(SKIP_18b20)。 Delay_6us(1)。 Delay_6us(16)。i8。 _nop_()。 //延時 60us，等待 18b20采樣該數(shù)據(jù) DQ_18b20=1。 } /******************************************************************** 函數(shù)名： unsigned int Read_18b20(void) * 功能描述：讀回 18b20的 12位溫度值 * 入口參數(shù)：無 * 返回： 12為無符號整型溫度值 ********************************************************************/ unsigned int Read_18b20(void) { unsigned char temp_l。 Write_18b20(SKIP_18b20)。 //讀出溫度高 8位 temp=temp_h*256+temp_l。 unsigned char i。 //啟動讀操作 ,時間以此時為 0基準 _nop_()。 _nop_()。 if(DQ_18b20==0) { 。 _nop_()。 } Delay_6us(1)。im1。 unsigned char k。j35。 } } } } void main(void) { unsigned int mmm。 } } FLASH存儲程序 對 FLASH存儲器編程的最簡單的方法是使用由 Silicon Labs或第三方供應商提供的編程工具，通過 JTAG接口編程。 寫 FLASH存儲器可以清除數(shù)據(jù)位，但不能使數(shù)據(jù)位置 ‘ 1’ 。一次擦除操作將擦除整個扇區(qū)（將扇區(qū)內的所有字節(jié)設置為 0xFF）。下面的步驟說明了用軟件對 FLASH編程的過程： a． 用 FLSCL寄存器中的 FLASCL位允許 FLASH存儲器的寫 /擦除操作。 e． 清除 PSEE以禁止 FLASH扇區(qū)擦除。 寫 /擦除時序由硬件根據(jù) FLASH 存儲器定時預分頻寄存器（ FLSCL）中的預分頻值自動控制。注意，在 FLASH 正在被編程或擦除期間， 8051 中的程序停止執(zhí)行。 void Flash_erase_sector(unsigned int m1)。 //c8051f007時鐘配置為 2M，允許時鐘丟失檢測 XBR0=0。 PRT1CF=0xff。 //系統(tǒng)時鐘 PSCTL=FLASH_ERASE_OFF。 //禁止擦除 ,允許寫 } unsigned char Flash_007_read(unsigned int m1) { unsigned char m2。 } void main(void) { unsigned char mmm。 Flash_erase_sector(0x1f00)。以 DAC0 為例， 12位的數(shù)據(jù)字被寫到低字節(jié)（ DAC0L）和高字節(jié)（ DAC0H）數(shù)據(jù)寄存器。 DAC0的使能 /禁止功能由 DAC0EN位控制（ ）。還必須正確設置 DAC0的電壓基準（見表 ）。三個 DAC0DF位（ DAC0CN.[2:0]）允許用戶在 5種數(shù)據(jù)字格式指定一種，見 DAC0CN寄存器定義。 KEY_INC、 KEY_DEC、 KEY_FIN分別接 C8051F007的 ,和 端口。求多項式0( ) ( )m iiiP x a x m n????，使得20110( , , , ) ( )nm im i j jjia a a a x y? ??????為最小。 高斯消元法的計算步驟分為消元和回代兩個過程。 產生法方程組 消元 回代、求值 西安工業(yè)大學學士學位論文 30 圖 程序 流程圖 N N Y N Y N Y N Y Y Y N N Y N Y N Y i=n? t=m1? j=n j=m1 *(c+i*(n+2)+j)= *(c+i*(n+2)+j)+= x[t]^ (i+j) i=n2? *(c+j*(n+1)+t)=p*(*(c+i*(n+1)+t)) *(c+i*(n+2)+n+1)= p=(*(c+j*(n+1)+i))/(*(c+i*(n+1)+i)) *(c+i*(n+2)+n+1) +=y[j]* x[j]^ j j=n1? t=n1? j=i+1? x[i]=*(c+i*(n+1)+ n)/(*(c+i*(n+1)+i)) i=0? *(c+j*(n+1)+n)= *(c+i*(n+1)+n)*p (*(c+i*(n+1)+n))= x[j]*(*(c+i*(n+1)+j)) 初始化 結束 開始 i=0 i=n1 西安工業(yè)大學學士學位論文 31 小結 本 章對系統(tǒng)的軟件部分做了詳細的描述。 Silicon Labs 集成開發(fā)環(huán)境 (IDE)是一套完整獨立的軟件程 序它為設計者提供了用于開發(fā)和測試項目的所有工具。 支持匯編器、編譯器和鏈接器。 首先，是創(chuàng)建一個項目。 New Project就會被輸入的項目名稱所替換，并且保存到了剛指定的目錄。 配置完成后，就要創(chuàng)建一個源文件，并把它添加到項目中來。 然后在項目窗口中的項目名上點擊鼠標右鍵，選擇 Add files to proj