【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 地。 （ 5） PDout 為相位檢測(cè)器的輸出，該引腳為可用作環(huán)路誤差的相位檢測(cè)器三態(tài)輸出。為了達(dá)到這一目的也可用雙端輸出。 鎖相環(huán)電路分析 鎖相環(huán)電路原理圖附圖 2。 當(dāng)參考頻率 rf 設(shè)定為 5k，輸出頻率 0f 為 35MHz39MHz，可采用直接分頻方式，環(huán)路的可編程分頻器的分頻比 N 由下式計(jì)算得： rffN 0? （ 41） 計(jì)算得最小分頻比 minN =7000，最大分頻比 maxN =7800。 在鎖相環(huán)路中，環(huán)路濾波器的設(shè)計(jì)是十分重要的。本系統(tǒng)采用無源比例積分濾波器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，調(diào)試方便。各個(gè)參數(shù)計(jì)算如下： 平均分頻比 74002/)( m a xm in ??? NNN （ 42） 鑒相器靈敏度 )5(4/ VVVK DDDDd ?? ? （ 43） 壓控振蕩器靈敏度在工程上可用下式求得： CVCO VfK ??? /2 0? （實(shí)際測(cè)得 vsra dK V C O ./ 6?? ） （ 44） 環(huán)路總增益 dVCOKKK ? （ 45） 環(huán)路自然諧振角頻率 102 rn f?? ? 11RNCKn ?? 46） 環(huán)路阻尼系數(shù) ?????? ?? KNCRn 2221 ?? （ 47） 15 取 ξ=， C1=104 根據(jù)上兩式取 R1=15K, R2=。為了使環(huán)路工在最佳工作狀態(tài)，在電路調(diào)試時(shí)要根據(jù)需要對(duì) R R2 和 C1 的值作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以及對(duì) VCO 中的電感線圈作出適當(dāng)。 單片機(jī)模塊的設(shè)計(jì) 單片機(jī)模塊的構(gòu)成及分析 單片機(jī)模塊是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的控制核心，框圖如圖 34 所示，其主要的功能有： a，根據(jù)操作信息，輸出相應(yīng)的可編程程序分頻比。進(jìn)而控制振蕩頻率，并顯示其送出的頻率值。 b，根據(jù)操作信息完成一些其他的功能如頻率自動(dòng)步進(jìn)、遞減 10K(或 100K)，預(yù)置頻率、記憶的功能。 圖 34 單片機(jī)模塊框圖 單片機(jī)模塊部分由鍵盤輸入數(shù)值，然后通過數(shù)碼管顯示讀值，其中用到了單片機(jī)芯片AT89C5顯示驅(qū)動(dòng) CD4511 和譯碼器 74LS138。 AT89C51 單片機(jī) ： AT89C51 單片機(jī)是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器 ，俗稱單片機(jī)。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造， AT89C51 單片機(jī)與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組 16 合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 單片機(jī)是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 其引腳功能圖如圖 35 所示。 圖 35 AT89C51 的引腳圖 1． AT89C51 單片機(jī)管腳說明： 2． VCC：供電電壓。 3． GND：接地。 4． P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng)P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 5． P1 口： P1 口是一個(gè)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。 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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 6． P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 “1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 7． P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門電流。當(dāng) P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 17 8． P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 9． 口管腳 備選功能 10． RXD（串行輸入口） 11． TXD（串行輸出口） 12． /INT0（外部中斷 0） 13． /INT1（外部中斷 1） 14． T0（記時(shí)器 0 外部輸入） 15． T1（記時(shí)器 1 外部輸入） 16． /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） 17． /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 18． P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 19． RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 20． ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一 個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 21． /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 22． /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi) 部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 23． XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 24． XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 單片機(jī)控制接線圖見附圖 3。 顯示驅(qū)動(dòng)器 CD4511 CD4511 集成電路是起到數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)的作用，它的引腳和真值表如下所示： 18 CD4511 圖 36 CD4511 引腳圖 圖 37 CD4511 真值表 說明： 從以上兩張圖表中可任意清楚看 出來 CD4511 的各輸入輸出引腳，以及輸入不同的時(shí)候，各引腳輸出的結(jié)果也是不同的。 譯碼器 74LS138 74LS138 為 3 線譯碼器，共有 54/74S138 和 54/74LS138 兩種線路結(jié)構(gòu)型式，其主要電特性的典型值如下： 當(dāng)一個(gè)選通端（ G1）為高電平，另兩個(gè)選通端（ /(G2A)和 /(G2B)）為低電平時(shí)，可將 19 地址端（ A、 B、 C）的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端以電平譯出。 利用 G /(G2A)和 /(G2B)可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 24 線 譯碼器；若外接一個(gè)反相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 32 線譯碼器。 若將選通端中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端時(shí)， 74LS138 還可作數(shù)據(jù)分配器。 74LS138 的主要特點(diǎn)是設(shè)置了 G G2A和 G2B三個(gè)使能輸入端，它的引腳圖和真值表如下所示 圖 39 74LS138 真值表 圖 38 74LS138引腳圖 單片機(jī)與鎖相環(huán)的連接 單片機(jī)控制鎖相環(huán)頻率合成器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵 之一就是如何把單片機(jī)的接口與鎖相環(huán)的接口連接起來。單片機(jī) P2 口和 P3 口總共有 16 個(gè)端口，而 MC1451512 的并行輸入數(shù)據(jù)線 N 計(jì)數(shù)器端口只有 14 位口，經(jīng)過計(jì)算分析知，因?yàn)橄到y(tǒng)頻率分頻比范圍是 70007800，最大分頻比 7800 轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)是 1111001111000，單片機(jī) P2 口送高位數(shù)據(jù)， P3 送低位數(shù)據(jù)，所以用 和 口分別連接 MC1451512 的 N13N0 口即可。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)編程是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)多功能、智能化和操作方便的關(guān)鍵，由于控制比較復(fù)雜，采輸 入 輸 出 G1 G2A G2B C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 X H H X X X H H H H H H H H X X H X X X H H H H H H H H L X X X X X H H H H H H H H H L L L L L L H H H H H H H H L L L L H H L H H H H H H H L L L H L H H L H H H H H H L L L H H H H H L H H H H H L L H L L H H H H L H H H H L L H L H H H H H H L H H H L L H H L H H H H H H L H H L L H H H H H H H H H H L 20 用 C—51 單片機(jī)開發(fā)語言。系統(tǒng)軟件采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法，功能模塊各自獨(dú)立。 軟件設(shè)計(jì)要使系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以下功能： （ 1）手動(dòng)輸入頻率：通過鍵盤上的數(shù)值鍵，直接鍵入在 35000～ 39000KHz 之間任意所需的頻率值。當(dāng)用戶鍵入的頻率值不屬于頻率段內(nèi)時(shí)，則由系統(tǒng)直接清零用以告知用戶不可設(shè)定此頻率，提高人性化界面。 （ 2）自動(dòng)全頻段頻率掃描：本功能能通過鍵盤上的“掃描”功能鍵在本機(jī)所覆蓋的頻段內(nèi)（ 35000～ 39000KHz），以步進(jìn)頻率自動(dòng)由當(dāng)前頻率開始步進(jìn)，每步進(jìn)一次延時(shí) 2S，等待用戶響應(yīng)，若無響應(yīng)則繼續(xù)向前步進(jìn)， 直至用戶選定所需頻率則推出掃描。 （ 3）步進(jìn)間隔選擇：通過鍵盤上的“步進(jìn)切換”鍵，可以實(shí)現(xiàn)步進(jìn)間隔在 10KHz 和100KHz 切換。 （ 4）手動(dòng)掃描：通過“加”“減”功能鍵，可以實(shí)現(xiàn)按預(yù)置的步進(jìn)間隔，進(jìn)行頻率上下掃描。通過“確認(rèn)”功能鍵選定所需頻率。 系統(tǒng)流程如圖 310 所示，整機(jī)采用 LED 顯示，鍵盤處理采用掃描法并注意按鍵的消抖處理。同時(shí)通過按鍵的復(fù)用，使有限的按鍵實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)功能 圖 310 系統(tǒng)流程圖 其中，步進(jìn)流程圖見圖 311， 加減計(jì)算流程圖見圖 312，系統(tǒng)程序見附錄。 為了使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上述功 能，在程序里單片機(jī)端口的使用如以下所列： （ 1） P1 口用來輸入數(shù)據(jù)，單片機(jī)模塊通過鍵盤連接 P1 口進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入； 21 （ 2） P0 口用來輸出數(shù)據(jù)， 口到 口分別連接顯示驅(qū)動(dòng)器 CD4511 的 A、 B、C 和 D 端， 口到 口分別連接譯碼器 74LS138 的 A、 B 和 C 端。 （ 3） P2 和 P3 口也用來輸出數(shù)據(jù)，