【正文】 位差為一個常數(shù)時，二者頻率定然相等。然后介紹了系統(tǒng)軟件設(shè)計。 本段 介紹下 鎖相環(huán)的 優(yōu)點，鎖相環(huán) 可以實現(xiàn)理想的頻率控制 ， 這是由于環(huán)路鎖定時，環(huán)路輸出無剩余穩(wěn)態(tài)頻差存在所致。二是跟蹤，跟蹤載波頻率的飄移變化，可保證窄帶的實現(xiàn)。 南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 3 鑒相器是相位比較裝置，它把輸出信號和參考信號的相位進行比較，產(chǎn)生對應(yīng)于兩信號相位差的誤差電壓。正弦信號是使用最廣泛的測試信號。 高頻信號源要求電子儀器能達到很高的輸出頻率，具有低相位誤差、低南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 2 雜散、易于集成等特點，能提供頻率穩(wěn)定度很高的輸出信號，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。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)要求頁大大提高 。 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。 Digital tube realtime display of frequency and frequency step value 。 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)定的振蕩信號輸出。 該 設(shè)計 以 高頻信號源系統(tǒng) 為研究目標，從問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、硬件實現(xiàn) 。這是因為產(chǎn)生正弦信號的方法比較簡單，而且用正弦信號測量比較方便。而其原理是 使輸出電壓與兩個輸入信 號之間的相位差有確定關(guān)系的電路 。普通的帶通濾波器無法跟蹤，因此它的通頻帶寬度必須計及頻率漂移范圍。 鎖相環(huán)的 門限性能好 ， 鎖相環(huán)用做調(diào)頻信號解調(diào)器時，其門限性能要比普通鑒相器要改善 5db 左右。 最后給出結(jié)論并對課題未來的發(fā)展做出了展望。從以上的簡單分析可以得到關(guān)于鎖相環(huán)的重要概念：當兩個振蕩信號頻率相等時，則它們之間的相位差保持不變 。設(shè)旋轉(zhuǎn)矢量 iU 和 VU 分別表示鑒相器的輸入?yún)⒖夹盘?()iut和壓控振蕩器輸出信 ()Vut，它們的瞬時角速度和瞬時角位移分別為 ()i t? ， ()vt? 和 ()it? ，??y t? .顯然只有當兩個旋轉(zhuǎn)矢量以相同角速度 ( tV??? )旋轉(zhuǎn)時 ,它們之間的相位差才能保持恒定值。 用相位比較器對兩個輸入信號（即 iU 和 0U ）的相位進行比較。由于各種雜散干擾信號在環(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)計環(huán)路濾波器時就需要具體分析干擾來源，合理選擇濾波器參數(shù)，以獲得最佳的濾波性能 。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； 南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書（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，相位隨輸入信號相位變化而變化，并保持環(huán)路相位跟蹤。其設(shè)備是 頻率合成器 ，它 是利用一個或多個標準信號，通過各種技術(shù)途徑產(chǎn)生大量離散頻率信號的設(shè)備。若在鎖相環(huán)路中有人工或自動頻率搜索裝置，則搜索時間也包含在內(nèi)。 圖 31 52 單片機管腳圖 南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 12 52 單片機 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。在這種模式下， P0具有內(nèi)部上拉電阻。 在 flash 編程和校驗時， P1 口接收低 8位地址字節(jié)。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。 在 flash 編程和校驗時， P3 口也 接收一些控制信號。 ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。 PSEN: 外部程序存儲器選通信號（ PSEN）是外部程序存儲器選通信號。 芯片 MC145152 MC12022 MC1648 簡介 MC145152是 MO TOROLA 公司生產(chǎn)的大規(guī)模集成電路 ,它是一塊采用半行碼輸入方式置定、由 14 根并行輸入數(shù)據(jù)編程的雙模 CMOS L SI 鎖相環(huán)頻率合成器 ,其內(nèi)部組成框圖如圖 1 示。 管腳排列及功能 如下圖 32 圖 32 MC145152 的管腳排列 采用 28 腳 DIP 封裝 ,各管腳功能如下 : 引腳 6 (RA0 、 RA1 、 RA2 ) 為參考地址碼輸入端 , 用于選擇參考分頻器的分頻比。其預(yù)置數(shù)決定了247。如果 f v = f r 并 f v 與 f r 同相 ,則 v 和 r 保持高電平 ,僅在一個很短的時間內(nèi)二者同時為低電平。 MC12022： 隨著通信事業(yè)的發(fā)展 , 有線通信和無線移動通信在社會各界得到了廣泛應(yīng)用 , 特別是移動通訊 ,由于不受地域環(huán)境條件的限制 ,隨時隨地均可自由通訊 , 因而得以迅速發(fā)展。 MC12022 的特點 是 功耗低 (工作電流 的典型值為 715mA ) 。 64/ 6247。 圖 41 高頻信號源系統(tǒng)框圖 單元電路設(shè)計 壓控振蕩電路設(shè)計 圖 42 為 MC1648 引腳圖。 變?nèi)荻O管是同極性端對接的，這 中連接可以 使得它們對于高頻電壓的相位剛好相反，防止高頻電壓幅度過大時，變?nèi)荻O管導(dǎo)通對諧振回路的影響。 使用 該電路 可以使用比較少的外圍器件，并且調(diào)試也很方便 。 由 變?nèi)荻O管的特性 曲線可以 知道，其 電 容量是其偏壓的函數(shù)，并且在一定范圍內(nèi)近似線性，因此該槽路還可作調(diào)頻調(diào)制用，即將調(diào)制信號疊加到變?nèi)荻O管的偏置端上，調(diào)制信號的變化必然引起變?nèi)荻O管容量的變化，從而必將引起振蕩頻率的變化，即 其也可以實現(xiàn) 調(diào)頻。由 MC14515 MC12022 組成的頻率合成系統(tǒng)如下圖所示 。圖 49為其內(nèi)部組成框圖。整個過程中輸入的脈沖數(shù)共有 Q＝ A（ P＋ 1） +(NA)P=PN+A，即吞脈沖程序分頻器的總分頻比為： D=PN+A。例如，當 RA0RA1RA2＝ 101 時， R＝ 1024，即對晶振 產(chǎn)生的 頻率進行 1024 分頻。N 減法計數(shù)器構(gòu)成。 PD 為數(shù)字鑒相器。此時一個工作周期結(jié)束， Ａ和 N值被重新寫入兩個減法計數(shù)器， M 又變?yōu)?1，接著重復(fù)以上過程。 例如，要使發(fā)射頻率為 78MHz： 先令 A＝ 0， 則 N＝ (fo/ frA） /P=（ 78 106/10 103） /64=， 取 N ＝ 121＝ 1111001B， 進而 A＝ (fo/ fr)PN=（ 78 106/10 103）－ 64 121＝ 56＝ 111000B。 （ 2） fRfV時， f 端輸出負脈沖， g 端輸出恒為高電平。 環(huán)路濾波器 環(huán)路濾波器的作用是取出鑒相器輸出的誤差信號中的直流成分，以用于調(diào)節(jié) 壓控振 蕩器的輸出頻率 。為取出其直流成分，可以先用一級有源積分網(wǎng)絡(luò)將方波信號轉(zhuǎn)化為直流，此直流中含有較多交流成分， 再 用 一級無源低通網(wǎng)絡(luò)濾除， 然后 加到壓控振 蕩器 上。 外加復(fù)位電路。 由于 A 值的范圍是 0～ 63，而且必須滿足 NA 的條件，所以當 A 值大于 63 時， A 值變?yōu)?A－ 64。 QAQBQC...QH；下降沿移位寄存器數(shù)據(jù)不變。即可輸出數(shù)據(jù)的同時移入數(shù)據(jù)?；阪i相環(huán)的頻率合成的應(yīng)用也越來越多，而伴隨著現(xiàn)代計算機技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)以及微電子技術(shù)的發(fā)展，在頻率合成領(lǐng)域產(chǎn)生了一種革命性的技術(shù)，這就是直接頻率合成技術(shù)，這標志這第三代頻率合成技術(shù)的開始，這種技術(shù)因為具有的高捷變速、高分辨率以及連續(xù)的相位等優(yōu)良性能，使得它得到了飛速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。我相信這對我今后的工作學習和生活都是有巨大幫助的。同學之間的團結(jié)合作使我的畢設(shè) 更加順利和良好的完成。在通信、廣播、電視系統(tǒng)中，為了使通信的質(zhì)量更好。 液晶顯示驅(qū)動的程序設(shè)計 本次設(shè)計采用 1602 液晶 顯示， 1602 液晶 也叫 1602 字符型液晶 ， 它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊 。 /G(13 腳 ): 高電平時禁止輸出（高阻態(tài)）。這樣節(jié)省了系統(tǒng)資源，可根據(jù)設(shè)定頻率確定 A、 N 值并送到 MC145152 中。 控制電路如圖 416 所示 。輸入信號 ui 來自MC145152 芯片的 8 腳，輸出信號 uo連至壓控振蕩器，控制其變?nèi)荻O管兩端電壓變化。因此， 鎖相和調(diào)頻是相互矛盾的：鎖相的目的是使輸出頻率穩(wěn)定，而調(diào)頻則要求輸出頻率隨著調(diào)制信號的變化而變化。 （ 3） fR＝ fV， R 的相位超前 V 時， f 端輸出負脈沖， g 端輸出恒為高電平。 模擬鑒相器對輸入其中的兩個信號進 行相位比較，一個是由穩(wěn)定度很高的標準晶振經(jīng)過分頻得到的，另一個是由壓控振輸出頻率經(jīng)分頻反饋回來的，這兩個信號通過鑒相器，也就是經(jīng)過一個模擬乘法器后得到一個相位誤差信號?？梢?，采用吞咽脈沖計數(shù)方式，只要適當選取 N 值與 A 值，就能得到任意的分頻比。 (a)MC12022 管腳分配 (b)MC12022 分頻功能 圖 412 MC12022 管腳分配及分頻功能 吞咽脈沖計數(shù)器開始計數(shù)時， M 的初值為 0，247。但為了運算簡潔我們只取64/65分頻 。鑒相器將參考分頻器出來的很穩(wěn)定的步長信號和壓控振蕩器產(chǎn)生的頻率經(jīng)可編程分頻之后得到的不穩(wěn)定的頻率信號進 行比較，輸出為兩者之間的相 位差，這個差值就可以作為壓控振蕩器的控制電壓。由此可以計算出頻率和 A、 N 值的對應(yīng)關(guān)系，利用單片機控制器改變其值，便可達到改變輸出頻率的目的。 R 計數(shù)器 )、雙端輸出的鑒相器、控制邏輯、 10位可編程的 10bit247。鎖相環(huán)路主要由晶振、南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 23 參考分頻器、壓控振蕩器 、鑒頻 /鑒相器、低通濾波器 、可編程分頻器組成。 南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 22 圖 46 壓控振蕩器電路圖 頻率合成器的設(shè)計 頻率合成器的設(shè)計采用 MC145152 和 MC12022 預(yù)置雙模分頻器集成芯片。 南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 21 圖 45 MC1648 內(nèi)部電路圖 MC1648 的第 10 腳輸出一個約 的穩(wěn)定電壓，可作為變?nèi)荻O管的一 個偏壓。 由于 變?nèi)荻O管是非線性器件，高頻信號的輸入必然 會 產(chǎn)生諧波分量， 這 可能 會產(chǎn)生 交叉調(diào)制干擾。從電路結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性、頻率上限、調(diào)試難易程度、構(gòu)建系統(tǒng)的費 用等方面比較， LC 負阻型壓控振蕩器有明顯優(yōu)勢。前三級觸發(fā)器為同步時鐘輸入控制 , 在模數(shù)控制端 MC 的控制下實現(xiàn)247。分頻功能多 (247。在鎖相環(huán)中 , 通常采用吞除脈沖的 PLL 技術(shù) , 其中 , 雙模預(yù)置分頻器是吞除脈沖PLL 的關(guān)鍵組成部分。在一個計數(shù)周期開始時 ,“ MC”處于低電平 ,一直到 A 下行計滿它的編程值為止 , 然后 ,“ MC”跳為高電平 , 并一直維持到247。 V/ (V + 1) 的次數(shù)。 R 計數(shù)器進行編程。 R 計數(shù)器 ) 、雙端輸出的鑒相器、控制邏輯、 10 位可編程的 10bit 247。 EA/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。 在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定頻率 輸出脈沖，可作為外部定時器或時鐘使用。 表 32 P3 口第二功能 引腳號 第二功能 RXD（串行輸入） TXD（串行輸出） INT0(外部中斷 0) INT0(外部中斷 0) T0（定時器 0 外部輸入） T1（定時器 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)存儲器寫選通 ) 本系統(tǒng)中， P3口的主要作用為 DAC0832 的數(shù)據(jù)傳輸口以及控制 LED作 為南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 14 指示燈，其也用到了 、 的第二功能。 在 flash編程和校驗時， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。 表 31 P1 口第二功能 引腳號 第二功能 T2（定時器 /計數(shù)器 T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 T2EX（定時器 /計數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用）