【導(dǎo)讀】口工作在方式0，經(jīng)過(guò)串、并轉(zhuǎn)換后，控制MC145152的N分頻數(shù)。管顯示當(dāng)前的頻段范圍。構(gòu)建高頻合成電路，軟、硬件實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞:鎖相環(huán)；MC145152；AT89S52；所需的儀器種類(lèi)越來(lái)越多，同時(shí)要求的精度也越來(lái)越高。向人性化、智能化、經(jīng)濟(jì)化為一體的發(fā)展目標(biāo)。在現(xiàn)代電子學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，于萬(wàn)用表和示波器。頻率越高、產(chǎn)生波形種類(lèi)越多的發(fā)生器性能越好，但器。件成本和技術(shù)要求頁(yè)大大提高。在現(xiàn)代電子技術(shù)中，為了得到高精度的振

　　

【正文】 同可以分四種情況，如圖 413 所示。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 27 圖 413 數(shù)字鑒相器輸入輸出關(guān)系 （ 1） fRfV時(shí)， f 端輸出恒為高電平， g 端輸出負(fù)脈沖。 （ 2） fRfV時(shí)， f 端輸出負(fù)脈沖， g 端輸出恒為高電平。 以上兩種情況下數(shù)字鑒相器實(shí)際工作在鑒頻模式下，兩個(gè)頻率相差越大，輸出 的負(fù)脈沖寬度越大。 （ 3） fR＝ fV， R 的相位超前 V 時(shí)， f 端輸出負(fù)脈沖， g 端輸出恒為高電平。設(shè) θ e 為負(fù)脈沖的寬度， Vm 為脈沖幅度。 （ 4） fR＝ fV， R 的相位滯后 V 時(shí)， f 端輸出恒為高電平， g 端輸出負(fù)脈沖。 以上兩種情況中，鑒相器輸出的負(fù)脈沖寬度隨著 R和 V 之間的相位差 θ變化而變化， θ 越大，輸出的負(fù)脈沖寬度越大。 根據(jù)數(shù)字鑒相器的這種特性，在其后加一級(jí)差分放大器，取出 f 和 g 電壓的差信號(hào) Vg－ Vf，再通過(guò)積分取出其中的有效電壓，此電壓就反映了 fR和 fV之間的關(guān)系。環(huán)路濾波器前級(jí)的有源網(wǎng)絡(luò)就起到這個(gè)作用。 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(hào)中的直流成分，以用于調(diào)節(jié) 壓控振 蕩器的輸出頻率 。 同時(shí)，壓控振蕩器還有調(diào)頻的作用，調(diào)頻使得輸出頻率隨調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生偏移。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(hào)的變化而變化。環(huán)路濾波器正是解決這一矛盾的關(guān)鍵。 由于 振蕩器中心頻率不穩(wěn)主要由溫度、濕度、直流電源等外界因素引起，其變化 是 緩慢的；而音頻調(diào)制信號(hào) 幅度的變化 相對(duì)來(lái)說(shuō)是一種快變化。因此，將環(huán)路濾波器的通帶上限頻率限制在幾南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 28 Hz內(nèi)，只有慢變化因素引起的誤差信號(hào) 可以通過(guò)，而調(diào)制信號(hào)引起頻偏時(shí)，它產(chǎn)生的誤差信號(hào)被濾除，不作用于鎖相環(huán)，這樣就 既 可以保證中心頻率的穩(wěn)定度 ，又不影響調(diào)頻 。 根據(jù) 前面的公式 可計(jì)算出低通濾波器的截止頻率 f0，一般情況下該截止頻率值小于 10Hz。 MC145152中的鑒相器輸出的兩個(gè)誤差信號(hào)分別是一個(gè)與參考頻率同頻的方波信號(hào)和一個(gè)固定電平。為取出其直流成分，可以先用一級(jí)有源積分網(wǎng)絡(luò)將方波信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流，此直流中含有較多交流成分， 再 用 一級(jí)無(wú)源低通網(wǎng)絡(luò)濾除， 然后 加到壓控振 蕩器 上。 環(huán)路濾波器采用有源比例積分濾波器，如圖 414 所示。輸入信號(hào) ui 來(lái)自MC145152 芯片的 8 腳，輸出信號(hào) uo連至壓控振蕩器，控制其變?nèi)荻O管兩端電壓變化。 圖 414 環(huán)路 濾波電路圖 本次設(shè)計(jì)使用到了多個(gè)集成芯片，這些芯片都有著自己的工作電壓，每種芯片的工作電壓并不一樣，不過(guò)通過(guò)比較后發(fā)現(xiàn)芯片都能在 5V 電 壓源下正常工作，為使電路簡(jiǎn)介，并節(jié)約資源，決定統(tǒng)一用 +5V 的電壓源，經(jīng)測(cè)試，各電路模塊均能正常工作 【 3】 。 控制電路 設(shè)計(jì)和頻率計(jì)算 頻率合成器的控制 通過(guò) 單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)， 由于電路中 MC145152 接口較多，因此使用了串并轉(zhuǎn)換芯片 74LS595,如圖 415 所示 。 由式 fo＝（ PN＋ A） fr 知道，輸出頻率可 以通過(guò) A 和 N 來(lái)控制， 使用了串并轉(zhuǎn)換芯片后， A 和 N 的值分別 從 74LS595 的 QA— QH 的八位并行輸出端 向 MC145152 發(fā)送。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 29 圖 415 頻率合成控制電路 控制電路的作用是有：響應(yīng)按鍵 的 輸入 并 控制液晶 的 顯示，計(jì)算并向MC145152 輸出控制信號(hào)。核心 是 使用單片機(jī) AT89C52，單片機(jī) 以最小系統(tǒng)工作即可， 使用 晶振， 從 X1， X2 口接入， 晶振的兩個(gè)引腳分別接30pF的負(fù)載電容到地。 外加復(fù)位電路。 由于 AT89S52 芯片在原件庫(kù)中沒(méi) 有，所以用 89C52 的芯片代替其控制功能。 控制電路如圖 416 所示 。 圖 416 基于 89C52 的控制電路 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 30 第五 章 軟件設(shè)計(jì) MC145152 的控制和顯示部分的程序設(shè)計(jì) 圖 51 為軟件設(shè)計(jì)流程圖 。 選用晶振頻率為 12MHz，首先確定其頻率間隔 ，即為步進(jìn)頻率 ，對(duì)其 進(jìn)行247。 R 分頻，若 R 取 2048，得到頻率間隔為 。通過(guò)改變 R 的計(jì)數(shù)值， ，可以使調(diào)頻步進(jìn) 處于不同的檔位，如當(dāng) R 取 1024 時(shí)，步進(jìn)值為 。 A、 N 的值可由前述 公式 計(jì)算得來(lái) ， 但如果在編程的時(shí)候編入這種算法將非常的麻煩 ， 但我們可以發(fā)現(xiàn) A、 N 的變化規(guī)律， 由于 R的取值只有八個(gè)，而使用到的值更少 。 由于 A 值的范圍是 0～ 63，而且必須滿足 NA 的條件，所以當(dāng) A 值大于 63 時(shí)， A 值變?yōu)?A－ 64。在程序設(shè)計(jì)中，不需要將每個(gè)變化都存入單片機(jī)， 因 為所用的值不多 ，對(duì)應(yīng)不同的步進(jìn)取值為 離散的一些數(shù) ， 根據(jù)選擇檔位的不同，取不同的值就可以了 。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。程序詳見(jiàn)附錄 。 (a)參數(shù)計(jì)算流程圖 (b)軟件設(shè)計(jì)流程圖 圖 51 設(shè)計(jì)流程圖 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 31 74LS595 的控制程序設(shè)計(jì) 74LS595 是移位寄存器，本設(shè)計(jì)中使用它來(lái)實(shí)現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換功能， 其引腳如下圖所示。 圖 52 74LS595 的引腳圖 /SCLR(10 腳 ): 低 電 平時(shí)將移位寄存器的數(shù)據(jù)清零。通常將它接 Vcc。 SCK(11 腳 )：上升沿時(shí)數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)移位。 QAQBQC...QH；下降沿移位寄存器數(shù)據(jù)不變。 RCK(12 腳 )：上升沿時(shí)移位寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器，下降沿時(shí)存儲(chǔ)寄存器數(shù)據(jù)不變。 /G(13 腳 ): 高電平時(shí)禁止輸出（高阻態(tài)）。 它的時(shí)序圖主要有三步： 第一步：將要準(zhǔn)備輸入的位數(shù)據(jù)移入 74HC595 數(shù)據(jù)輸入端上。 第二步：將位數(shù)據(jù)逐位移入 74HC595，即數(shù)據(jù)串入。 第三步：并行輸出數(shù)據(jù)。即數(shù)據(jù)并出。 從上可分析：從 產(chǎn)生一上升沿（移入數(shù)據(jù)）和 產(chǎn)生一上升沿（輸出數(shù)據(jù)）是二個(gè)獨(dú)立過(guò)程，實(shí)際應(yīng)用時(shí)互不干擾。即可輸出數(shù)據(jù)的同時(shí)移入數(shù)據(jù)。 具體程序見(jiàn)附錄。 液晶顯示驅(qū)動(dòng)的程序設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)采用 1602 液晶 顯示， 1602 液晶 也叫 1602 字符型液晶 ， 它是一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊 。 它有若干個(gè) 5X7 或者 5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。每位之 間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用。 1602南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 32 液晶模塊內(nèi)部自帶了存儲(chǔ)器，這個(gè)存儲(chǔ)器已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，包含了常用的字符。它的時(shí)序圖如下圖所示，控制 程序詳見(jiàn)附錄。 圖 53 1602 寫(xiě)操作時(shí)序圖 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 33 第六 章 總結(jié)與展望 鎖相環(huán)技術(shù)從上個(gè)世紀(jì)二三十年代開(kāi)始，已經(jīng)發(fā)展了很長(zhǎng)的時(shí)間?；阪i相環(huán)的頻率合成的應(yīng)用也越來(lái)越多，而伴隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字信號(hào)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(biāo)志這第三代頻率合成技術(shù)的開(kāi)始，這種技術(shù)因?yàn)榫哂械母呓葑兯?、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。 利用鎖相 環(huán)的頻率合成技術(shù)產(chǎn)生高頻信號(hào)的技術(shù)也日漸成熟，而高頻信號(hào)的應(yīng)用十分的廣泛，因此高頻信號(hào)發(fā)生器也是有著廣闊的發(fā)展前景。在通信、廣播、電視系統(tǒng)中，為了使通信的質(zhì)量更好。都需要高頻發(fā)射，這里的高頻波可以作為高頻載波，把音頻（低頻）、視頻信號(hào)或脈沖信號(hào)運(yùn)載出去，就需要能夠產(chǎn)生高頻的振蕩器。而在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)，如高頻感應(yīng)加熱、熔煉、淬火、超聲診斷、核磁共振成像等，也都需要功率或大或小、頻率或高或低的振蕩器。在這些領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用也必將會(huì)刺激著它的進(jìn)一步發(fā)展，因此，頻率合成技術(shù)有著廣闊的發(fā)展前景。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 34 致謝 首先要感謝我的導(dǎo)師周正的悉心指導(dǎo)，在他的指導(dǎo)下我才能如期和順利的完成我大學(xué)里最重要的課題設(shè)計(jì)。在與周老師的交流過(guò)程中，我學(xué)到了他很多活躍的電路設(shè)計(jì)思路和經(jīng)驗(yàn)，也學(xué)到了一些處理問(wèn)題的思維方法。我相信這對(duì)我今后的工作學(xué)習(xí)和生活都是有巨大幫助的。 感謝在我整個(gè)畢設(shè)期間對(duì)我提供過(guò)幫助和指導(dǎo)的同學(xué)們。同學(xué)之間的團(tuán)結(jié)合作使我的畢設(shè) 更加順利和良好的完成。還有感謝學(xué)院為我們提供的設(shè)施完善的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，沒(méi)有這些設(shè)施和場(chǎng)所，相信我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成過(guò)程將十分艱難的。 最后再次感謝所有在整個(gè)畢設(shè)期間對(duì)我提供過(guò)幫助和鼓勵(lì)的老師 ，同學(xué)們。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 35 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