【文章內(nèi)容簡介】 漢理工大學《高頻電子線路》課程設計 和 256x8bit 內(nèi)部 RAM。 32 個雙向 I/O 口 支持 工作電壓 ， 3 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器 可工作在 時鐘頻率 033MH。并且支持 全雙工 UART 串行中斷口線 ；有 2 個外部 中斷源 ； 低功耗空閑和省電模式 ； 中斷喚醒省電模式 ； 3 級加密位 ； 看門狗（ WDT）電路 ； 軟件設置空閑和省電功能 ； 靈活的 ISP 字節(jié)和分頁編程 ； 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 。 本次系統(tǒng)設計，運用了 52 單片機的各個 I/O 口和 2 個定時器，但是對于其他的一些功能應用，比如 全雙工 UART 串行中斷口線 、 靈活的 ISP 字節(jié)和分頁編程 之類仍未涉及到，以后將會有更好的運用的。 P0 口： P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8個 TTL 邏輯電平。對 P0 端口寫“ 1”時，引腳用作高阻抗輸入。 當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復用。在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。 在 flash 編程時， P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。 本次系統(tǒng)中， 52 單片機的 P0 口是作為液晶顯示器 8 位的數(shù)據(jù)傳輸口使用的，把需要的數(shù)字信號并行傳輸給液晶顯示 器。 P1 口： P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ I ）。 IL 此外， 和 分別作定時器 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ ）和時器 /計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ），具體如下表所示。 在 flash 編程和校驗時， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。 其中 P1 口還有第二功能，其功能如表 31 所列。 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） 本系統(tǒng)中， P1 口的作用主要是 DAC0832 的數(shù)據(jù)傳輸口，還應用到了其第二功能的定時器，作為 DAC0832 的頻率調(diào)節(jié)。但是在下載程序是，其 P1 P1 P17口則是作為程序下載口使用的。 P2 口： P2 口 是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器武漢理工大學《高頻電子線路》課程設計 能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL ）。在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR）時， P2 口送出高八位地址。在這種應用中， P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用 8 位地址（如 MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 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。 本系統(tǒng)中， P2 口的主要作用是一部分作為液晶顯示器的控制口，另一部分是鍵盤的輸入口。 P3 口： P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ I IL）。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在 flash 編程和校驗時， P3 口也接收一 些控制信號。 P3 口除了普通 I/O口功能外，也有其第二功能，其功能如表 32 所列。 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 作為指示燈，其也用到了 、 的第二功能。 RST: 復位輸入。晶振工作時， RST 腳持續(xù) 2 個機器周期高電平將使單片機復位。看門狗計時完成后， RST 腳輸出 96 個晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無效。 DISRTO 默認狀態(tài)下，復位高電平有效。 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。在 flash 編程時，此引腳（ PROG）也用作編程輸入脈沖。 在一武漢理工大學《高頻電子線路》課程設計 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。然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， ALE 脈沖將會跳過。 如果需要，通過將地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位置 “ 1”， ALE 操作將無效。這一位置“ 1”，ALE 僅在執(zhí)行 MOVX 或 MOVC 指令時有效。否則， ALE 將被微弱拉高。這個 ALE 使能標志位（地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位）的設置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。 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。 當 AT89S52 從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時， PSEN 在每個機器周期被激活 兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， PSEN 將不被激活。 EA/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲器讀取指令， EA 必須接 GND。 為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA 應該接 VCC 。在flash 編程期間， EA 也接收 12 伏 V PP 電壓。 XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。 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。該芯片內(nèi)含參考頻率振蕩器、可供用戶選擇的參考分頻 器 (12 8ROM 參考譯碼器和 12bit 247。 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。 N 計數(shù)器、 6 可編程的 6bit 247。 A 計數(shù)器和鎖定檢測等部分。其中 ,10bit 247。 N 計數(shù)器、 6bit 247。 A 計數(shù)器、模擬控制邏輯和外接雙模前置分頻器組成吞脈沖程序分頻器 , 吞脈沖程序分頻器的總分頻比為 : D =VN + A 。 管腳排列及功能 如下圖 32 武漢理工大學《高頻電子線路》課程設計 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。通過 12 8ROM 參考譯碼器和 12bit 247。 R 計數(shù)器進行編程。分頻比有8 種選擇 , 其參考地址碼與分頻比的關系見表 1 所列 引腳 2 27 (OSCIN 、 OSCOU T ) 為參考振蕩端 ,當兩引腳接上一個并聯(lián)諧振晶體時 , 便組成一個參考頻率振蕩器。 但在 OSCIN 到地和 OSCOU T 到地之間一般應接上頻率置定電容 (一般為 15p F 左右 ) 。 OSCIN也可作為外部參考信號的輸入端。 引腳 1 (VCO) 為輸入信號端 ,將輸入信號交流耦合到本引腳 ,其輸入信號頻率應小于 30MHz 。引腳 21～ 25 (A5～ A0 ) 為 6bit A 計數(shù)器的分頻端。其預置數(shù)決定了247。 V/ (V + 1) 雙模前置分頻器的247。 V/ (V + 1) 的次數(shù)。 引腳 11～ 20 (N9～ N0 ) 為 10bit 247。 N 計數(shù)器的分頻端。 引腳 8 ( V 、 r ) 為鑒相器雙輸出端 ,用于輸出環(huán)路誤差信號 。 如果 f v f r 或 f v 的相位超前 f r ,則 v 變?yōu)榈碗娖蕉?r 仍為高 。如果 f v f r 或者 f v 的相位滯后 f r ,則 r 跳為低電平而 v 保持高 。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。 引腳 9 (MC) 為模式控制端 ,輸出的模式控制信號加到雙模分頻器即可實現(xiàn)模式變換。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。 N 計數(shù)器下行計滿編程的剩余值 (N A) 。 N 計數(shù)器計滿量后 ,“ MC”復位為低 ,兩個計數(shù)器重新預置到各自的編程值上 ,武漢理工大學《高頻電子線路》課程設計 再重復述過程。引腳 28 (LD) 為鎖定檢測端 , 用于鎖定輸出信號。當環(huán)路鎖定時 (即v 與 r 同頻同相 ) ,該信號為高電平 。當環(huán)路失鎖時 ,LD 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。近來 ,在移動通信系統(tǒng)中 ,廣泛使用鎖相環(huán) (PLL )和雙模預置分頻器來對調(diào)諧電路的高頻信號進行合成和控制。在鎖相環(huán)中 , 通常采用吞除脈沖的 PLL 技術 , 其中 , 雙模預置分頻器是吞除脈沖 PLL 的關鍵組成部分。為了降低整機功耗 ,減小體積 ,實現(xiàn)小型化 , 要求雙模預置分頻器能夠在低功耗下超高速工作 , 這就導致了 近年來人們對低功耗的超高速雙模預置分頻器的研究。本文介紹了Motorola 公司研制的 MC12022 低功耗雙模預置分頻器。 MC12022 電路具有 64/ 6128/ 129四種分頻功能 ,在 55～ 85 ℃溫度范圍內(nèi) ,最高工作頻率大于 1100MHz , 工作電流小于 10mA 。電路在 5. 0V 電源電壓下工作 ,輸出為 ECL 電平。 MC12022 電路具有分頻功能多工作頻率高 ,功耗低 ,溫度性能好等特點 ,可廣泛用于通訊、儀器儀表、雷達、導航等領域。 MC12022 的特點 是 功耗低 (工作電流的典型值為 715mA ) 。溫度范圍寬 ( 55～85 ℃ ) 。分頻功能多 (247。 64/ 65 , 247。 128/ 129 ) 。使用方便 ,應用電路的外圍元件少 。工作頻率高 (典型值 1600MHz )。 管腳排列 如圖 33: 圖 33 MC12022引腳排列圖 MC12022 低功耗雙模預置分頻器電路具有247。 64/ 6247。 128/ 129 四種分頻功能 ,由八級 ECL D 型主從觸發(fā)器構(gòu)成。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。 4/ 5 功能 , 第四級和第五級觸發(fā)器、第六級和第七級觸發(fā)器分別實 MC12022 低功耗雙模預置分頻器。 MC1648 芯片管腳圖如 34,主要功能詳見第四章的 節(jié)。 武漢理工大學《高頻電子線路》課程設計 圖 34 MC1648管腳圖 武漢理工大學《高頻電子線路》課程設計 第四 章 系統(tǒng) 電路設計 系統(tǒng)總體設計 本次設計采用變模鎖相頻率合成技術產(chǎn)生所需要的頻率信號，利用單片機最小系統(tǒng)實現(xiàn)輸出頻率的控制，系統(tǒng)框圖如圖 41 所示。由 MC14515 MC164 MC12022系列集成電路芯片組成數(shù)字鎖相頻率合成器，通過 LM358 來構(gòu)成 PLL 電路中的環(huán)路濾波器，通過單片機 AT89S52 控制分頻數(shù)，同時通過液晶顯示器向用戶反饋信息。實現(xiàn)可控可調(diào)的功能 【 1】 。 圖 41 高頻信號源系統(tǒng)框圖 單元電路設計 壓控振蕩電路設計 圖 42 為 MC1648 引腳圖。 圖 42 MC1648 的引腳圖 壓控振蕩器是頻率合成電路的關鍵部分， 能實現(xiàn)壓控振蕩功能的電路有很多，常用的有分立器件構(gòu)成的振蕩器和集成壓控振蕩器，如串聯(lián)諧振電容三點式電路、武漢理工大學《高頻電子線路》課程設計 壓控晶體振蕩器、積分 —— 施密特電路、射極耦合多諧振蕩器、變?nèi)荻O管調(diào)諧LC 振蕩器和數(shù)字門電路等幾種。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。 本設計采用Motorola 公司生