【正文】 術(shù)正不斷被納入單片集成VCO的設(shè)計之中。第四代移動電話以及其他工作在微波頻段高端的無線系統(tǒng)需要VCO組件進一步提高工作頻率，實現(xiàn)VCO組件高頻化。硅單片VCO IC由高頻雙極晶體管IC技術(shù)和SiCMOSIC技術(shù)研制而成。VCO組件體積變化過程圖2 20世紀90年代末期，出現(xiàn)了一種尺寸更小、成本更低的VCO技術(shù)，這就是單片集成VCO技術(shù)。分立元件的VCO已不能完全滿足現(xiàn)代無線電子系統(tǒng)發(fā)展的要求。該圖簡要地說明了VCO技術(shù)在過去80多年里的發(fā)展歷程。這種晶體管VCO實現(xiàn)了振蕩頻率的電子調(diào)諧，這是變?nèi)荻O管對VCO發(fā)展的重大貢獻。尤其在通信系統(tǒng)電路中，壓控振蕩器(VCO)是其關(guān)鍵部件，特別是在鎖相環(huán)電路、時鐘恢復電路和頻率綜合器電路等更是重中之重，可以毫不夸張地說在電子通信技術(shù)領(lǐng)域，VCO幾乎與電流源和運放具有同等重要地位。在當今集成電路向尺寸更小、頻率更高、功耗更少、價格更低發(fā)展的趨勢下，應用標準工藝設(shè)計生產(chǎn)高性能的壓控振蕩器已是射頻集成電路中的一個重要課題。比如頻率的可調(diào)范圍不怎么理想，能輸出的波形不怎么多。首先要感謝學校給我提提供了做這個系統(tǒng)的機會，感謝學校的各位領(lǐng)導和老師一直以來對我的教導和幫助。兩者的組合是一種新的設(shè)計。調(diào)試手段：Protues提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。（3）獨特的單片機協(xié)同仿真功能（VSM）：支持主流的CPU類型：如ARM8051/5AVR、PIC10/1PIC1PIC1PIC2dsPIC3HC1BasicStamp、808MSP430等，CPU類型隨著版本升級還在繼續(xù)增加，如即將支持CORTEX、DSP處理器；支持通用外設(shè)模型：如字符LCD模塊、圖形LCD模塊、LED點陣、LED七段顯示模塊、鍵盤/按鍵、直流/步進/伺服電機、RS232虛擬終端、電子溫度計等等，其COMPIM（COM口物理接口模型）還可以使仿真電路通過PC機串口和外部電路實現(xiàn)雙向異步串行通信； UART/USART/EUSARTs仿真、中斷仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。 case 0xeb:P3=0x01。 case 0xed:KEY5=0。 switch(k) { case 0xee:KEY1=0。 while(1) { P2=0xf0。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平。 case 0xdb:P3=0x02。 } if(KEY8 == 0) { while(P2==0x7d)。 } if(KEY6 == 0) { while(P2==0xdd)。 if(t2==1) t2=15 。 if(t1==1) t1=15 ,t2 = t21 。容值的改變有單片機編碼計數(shù)器實現(xiàn)，通過高四位和第四位的分辨控制實現(xiàn)的頻率的粗調(diào)和微調(diào)。 本章小結(jié)本章詳細講述了系統(tǒng)硬件各部分的設(shè)計，硬件部分主要包括單片機控制電路，頻率調(diào)節(jié)電路，幅值控制電路，波形控制電路和鍵盤電路。 CD4051引腳圖 CD4051引腳說明CD4051引腳功能說明　　引腳號符號功能1 2 4 5 12 13 14 15IN/OUT輸入/輸出端9 10 11A B C地址端3OUT/IN公共輸出/輸入端6INH禁止端7VEE負電壓端8Vss數(shù)字信號接地端16VDD電源+ CD4051真值表INHCBA輸出0000“0”0001“1”0010“2”0011“3”0100“4”0101“5”0110“6”0111“7”1xxx均不接通本系統(tǒng)只產(chǎn)生三種波形，而CD4051是八選一的模擬開關(guān)，故只需選擇其中三路，由于控制端A、B、C正好對應于XX2和X3，故取XX2和X3作為CD4051的輸入端，輸出端直接連接后面的電壓跟隨器和反向放大器。CD4051/CC4051是單8通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)，有A、B和C三個二進制控制輸入端以及INH共4個輸入，具有低導通阻抗和很低的截止漏電流。 Iout2 :電流輸出線。DAC0832結(jié)構(gòu)：DI0DI7：數(shù)據(jù)輸入線，TLL電平。該集成電路可應用于射頻自動增益放大器、視頻增益控制、A/D轉(zhuǎn)換量程擴展和信號測量系統(tǒng)。用一個外部電阻便可獲得任何中間增益范圍。如上圖所示，該原理圖為幅值控制模塊，通過單片機控制DAC0832的輸出電壓，再將 DAC0832的輸出電壓作為AD603的電壓控制端，AD603的控制端為差分電壓，~ ，,只需將GPOS的電壓控制在0~1V的變化范圍內(nèi)即可。另外單片機EA/VP端接口接電源，為單片機提供電源。整個線路往往會由于電源引線而產(chǎn)生電路諧振，當有大的瞬時變化時，也會產(chǎn)生尖峰干擾信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。 　　P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。低功耗的閑置和掉電模式 數(shù)據(jù)保留時間：10年 　　由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C52是一種高效微控制器，AT89C2052是它的一種精簡版本。這個電路已經(jīng)可以產(chǎn)生方波、正弦波和三角波，下一步設(shè)計用單片機控制按鍵來選擇波形以及波形幅值和頻率的調(diào)節(jié)。其精度效果相當滿意。由于觸發(fā)器的工作狀態(tài)變化時間也是由電容電壓的充放電過程決定的，所以，觸發(fā)器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，就能產(chǎn)生方波函數(shù)信號，在芯片內(nèi)部，這兩種函數(shù)信號經(jīng)緩沖器功率放大，并從管腳3和管腳9輸出。因此，ICL8038能輸出方波、三角波和正弦波等三種不同的波形與下降時間相等，就產(chǎn)生三角波輸出到腳3。電壓比較器CC2的門限電壓分別為2VR/3和VR/(VR=VCC+VEE)，電流源I1和I2的大小可通過外接電阻調(diào)節(jié)，且I2必須大于I1。正弦波失真度＜5%，經(jīng)過仔細調(diào)整后，%。ICL8038是精密波形產(chǎn)生與壓控振蕩器，其基本特性為：可同時產(chǎn)生和輸出正弦波、三角波、方波等波形。然后根據(jù)鍵值轉(zhuǎn)入相應的入口執(zhí)行相應的按鍵子程序 本章小結(jié)本章主要介紹了信號發(fā)生器設(shè)計的總體思路。（2）通過按鍵能實現(xiàn)幅值的連續(xù)可調(diào)。硬件總體方案如下圖所示。 信號頻率控制部分方案一：采用純可變電阻調(diào)節(jié)，改變函數(shù)信號發(fā)生器芯片ICL8038輸出波形的頻率，該方法還得通過頻率計來得出頻率，實現(xiàn)太繁瑣。方案三：采用單片機、FPGA、DDS芯片等通過軟件編程生成波形數(shù)據(jù)，在經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)模擬信號輸出。第五章為結(jié)論部分。第一章為緒論部分。目前，波形發(fā)生器由獨立的臺式儀器和適用于個人計算機的插卡以及新近開發(fā)的VXI模塊。 到了二十一世紀，隨著集成電路技術(shù)的高速發(fā)展，出現(xiàn)了多種工作頻率可過 GHz 的DDS 芯片，同時也推動了函數(shù)波形發(fā)生器的發(fā)展，2003 年，Agilent的產(chǎn)品 33220A能夠產(chǎn)生 17 種波形，最高頻率可達到 20M，2005 年的產(chǎn)品N6030A 能夠產(chǎn)生高達 500MHz 的頻率，采樣的頻率可達 。在 70 年代前，信號發(fā)生器主要有兩類：正弦波和脈沖波，而函數(shù)發(fā)生器介于兩類之間，能夠提供正弦波、余弦波、方波、三角波、上弦波等幾種常用標準波形，產(chǎn)生其它波形時，需要采用較復雜的電路和機電結(jié)合的方法。目前，市場上常見的波形發(fā)生器多為純硬件的搭接而成，且波形種類有限，多為鋸齒波，正弦波，方波，三角波等波形。波形發(fā)生器也稱函數(shù)發(fā)生器，作為實驗信號源，是現(xiàn)今各種電子電路實驗設(shè)計應用中必不可少的儀器設(shè)備之一。函數(shù)波形發(fā)生器具有連續(xù)的相位變換、和頻率穩(wěn)定性等優(yōu)點，不僅可以模擬各種復雜信號，還可對頻率、幅值、相移、波形進行動態(tài)、及時的控制，并能夠與其它儀器進行通訊，組成自動測試系統(tǒng)，因此被廣泛用于自動控制系統(tǒng)、震動激勵、通訊和儀器儀表領(lǐng)域。不久以后，Analogic公司推出了型號為 Data2020的多波形合成器，Lecroy 公司生產(chǎn)的型號為9100 的任意波形發(fā)生器等。 （2）與VXI資源結(jié)合。本文主要安排五個章節(jié)介紹基于單片機的信號發(fā)生器。主要包括主程序的設(shè)計，幅值調(diào)節(jié)程序，幅值調(diào)節(jié)程序，波形選擇程序和鍵盤程序等設(shè)計。該方案實現(xiàn)簡單，電路簡單，可以參考。根據(jù)以上比較，采用方案一。它是本制作的核心，通過鍵盤輸入，單片機AT89C52可控制ICL8038的輸出波形類型的選擇，并可由鍵盤設(shè)定電壓值及頻率，再經(jīng)由單片機程控輸出數(shù)字信號，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器輸出對ICL8038的實現(xiàn)頻率和幅度的調(diào)控。通過以上的介紹，該信號發(fā)生器具有以下幾個功能：（1）通過按鍵能輸出三角波、正弦波、方波等幾種常用的波形。（5）鍵盤子程序：通過掃描單片機I/O端口確定是否有鍵按下，并判斷按下的是何種功能的按鍵。該芯片性能特點：具有在發(fā)生溫度變化時產(chǎn)生低的頻率漂移，最大不超過50ppm／℃；具有正弦波、三角波和方波等多種函數(shù)信號輸出；正弦波輸出具有低于1％的失真度；三角波輸出具有0．1％高線性度；工作變化周期寬，2％～98％之間任意可調(diào)；高的電平輸出范圍，從TTL電平至28V；易于使用，只需要很少的外部條件。（3）輸出波形的失真小。在圖31中，ICL8038由恒流源II2，電壓比較器CC2和觸發(fā)器等組成。三角波經(jīng)正弦波變換器變成正弦波后由腳2輸出?！　≡谝陨匣倦娐分泻苋菀撰@得3種函數(shù)信號，假如電容器在充電過程和在放電過程的時間常數(shù)相等，而且在電容器充放電時，電容電壓就是三角波函數(shù)，三角波信號由此獲得。在實測中得到正弦信號的失真度可達0．5左右。 ，波形的選擇是通過單刀三置開關(guān)SW1來實現(xiàn)的，頻率調(diào)節(jié)依靠可變電阻RV3和電容C1，幅值調(diào)節(jié)通過程控增益放大器AD603調(diào)節(jié)，為了使放大器不會干擾波形，在放大器前接入一個電壓跟隨器。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。壽命：1000寫/擦循環(huán) 　　可編程串行通道 　　 　　P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 　　/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。 單片機電源40腳是電源：AT89C52工作電源電壓為5（1+）V，且典型值為5V；在線路中，電源去藕是一個關(guān)鍵問題。RD端和WR端接D/A芯片的使能端，控制數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，從而控制它頻率的改變。如上圖中所示，DAC0832的工作模式為單緩沖方式。它提供精確的引腳可選增益，90 MHz帶寬時增益范圍為11 dB至+31 dB，9 MHz帶寬時增益范圍為+9 dB至+51 dB。管腳間的連接方式?jīng)Q定了可編程的增益范圍，增益在11～+30dB時的帶寬為90Mhz，增益在+9～+41dB時具有9MHz帶寬，改變管腳間的連接電阻，可使增益處在上述范圍內(nèi)。DAC0832的主要特性參數(shù)如下：（1）分辨率為8位；（2）電流穩(wěn)定時間1us；（3）可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入；（4）只需在滿量程下調(diào)整其線性度；（5）單一電源供電（+5V～+15V）；（6）低功耗，200mW。當輸入全為1時Iout1最大。 波形選擇主要通過模擬開關(guān)CD4051實現(xiàn)。當輸入電壓有負值時，VEE必須接負電壓，其他時候可以接地。其具體過程如下：P2口輸入0FH,即所有行線置成高電平，所有列線置成低電平，然后將P1口狀態(tài)讀入與0FH比較，如果有鍵按下，總會有一根行線電平被拉置低電平，從而使行輸入狀態(tài)不全為1.識別鍵盤中哪一個鍵按下：確認有鍵按下后，保存行掃描時有鍵按下時的狀態(tài)X，P2口輸出F0H，進行列掃描，保存列掃描狀態(tài)Y，取出鍵值Z=X|Y，例如第一行第一列有鍵按下，那么行掃描讀入的狀態(tài)為00001110，列掃描讀入的狀態(tài)為11100000，最后鍵值Z=11101110=EEH，然后轉(zhuǎn)區(qū)執(zhí)行相應的服務程序。 主程序流程圖 頻率調(diào)節(jié)子程序設(shè)計 頻率調(diào)節(jié)通過8個容值呈2的指數(shù)倍遞增的電容，通過單片機控制來選擇電容的組合，從而改變頻率。 P1=t1 + t2*16。 P1=t1 + t2*16。 if(t3==16) t3=0 , t4 = t4+1。 if(t4==16) t4=0 。 break。判斷閉合鍵所在的位置 在確認有鍵按下后，即可進入確定具體閉合鍵的過程。 P3=0。 k=P2。 break。 break。 仿真結(jié)果 仿真軟件protues簡介Protues軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。（2）完善的電路仿真功能（Prospice）：基于工業(yè)標準SPICE3F5，實現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真；超過27000個仿真器件：可以通過內(nèi)部原型或使用廠家的SPICE文件自行設(shè)計仿真器件，Labcenter也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導入第三方發(fā)布的仿真器件； 多樣的激勵源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻（使用wav文件）、指數(shù)信號、單頻F