【導(dǎo)讀】口工作在方式0，經(jīng)過串、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；所需的儀器種類越來越多，同時要求的精度也越來越高。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)的各個領(lǐng)域，于萬用表和示波器。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。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)計說明書（論文） 27 圖 413 數(shù)字鑒相器輸入輸出關(guān)系 （ 1） fRfV時， f 端輸出恒為高電平， g 端輸出負(fù)脈沖。 （ 2） fRfV時， 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， 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， 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，在其后加一級差分放大器，取出 f 和 g 電壓的差信號 Vg－ Vf，再通過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)路濾波器前級的有源網(wǎng)絡(luò)就起到這個作用。 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，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 幅度的變化 相對來說是一種快變化。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)計說明書（論文） 28 Hz內(nèi)，只有慢變化因素引起的誤差信號 可以通過，而調(diào)制信號引起頻偏時，它產(chǎn)生的誤差信號被濾除，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誤差信號分別是一個與參考頻率同頻的方波信號和一個固定電平。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。 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 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。 圖 414 環(huán)路 濾波電路圖 本次設(shè)計使用到了多個集成芯片，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，不過通過比較后發(fā)現(xiàn)芯片都能在 5V 電 壓源下正常工作，為使電路簡介，并節(jié)約資源，決定統(tǒng)一用 +5V 的電壓源，經(jīng)測試，各電路模塊均能正常工作 【 3】 。 控制電路 設(shè)計和頻率計算 頻率合成器的控制 通過 單片機(jī)來實(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 A 和 N 來控制， 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)計說明書（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，計算并向MC145152 輸出控制信號。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 芯片在原件庫中沒 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)計說明書（論文） 30 第五 章 軟件設(shè)計 MC145152 的控制和顯示部分的程序設(shè)計 圖 51 為軟件設(shè)計流程圖 。 選用晶振頻率為 12MHz，首先確定其頻率間隔 ，即為步進(jìn)頻率 ，對其 進(jìn)行247。 R 分頻，若 R 取 2048，得到頻率間隔為 。通過改變 R 的計數(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，步進(jìn)值為 。 A、 N 的值可由前述 公式 計算得來 ， 但如果在編程的時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，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， A 值變?yōu)?A－ 64。在程序設(shè)計中，不需要將每個變化都存入單片機(jī)， 因 為所用的值不多 ，對應(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。程序詳見附錄 。 (a)參數(shù)計算流程圖 (b)軟件設(shè)計流程圖 圖 51 設(shè)計流程圖 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 31 74LS595 的控制程序設(shè)計 74LS595 是移位寄存器，本設(shè)計中使用它來實(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 )：上升沿時移位寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)存儲寄存器，下降沿時存儲寄存器數(shù)據(jù)不變。 /G(13 腳 ): 高電平時禁止輸出（高阻態(tài)）。 它的時序圖主要有三步： 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)）是二個獨(dú)立過程，實(shí)際應(yīng)用時互不干擾。即可輸出數(shù)據(jù)的同時移入數(shù)據(jù)。 具體程序見附錄。 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(diǎn)陣型液晶模塊 。 它有若干個 5X7 或者 5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個字符。每位之 間有一個點(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)計說明書（論文） 32 液晶模塊內(nèi)部自帶了存儲器，這個存儲器已經(jīng)存儲了 160 個不同的點(diǎn)陣字符圖形，包含了常用的字符。它的時序圖如下圖所示，控制 程序詳見附錄。 圖 53 1602 寫操作時序圖 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 33 第六 章 總結(jié)與展望 鎖相環(huán)技術(shù)從上個世紀(jì)二三十年代開始，已經(jīng)發(fā)展了很長的時間?；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(jī)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(biāo)志這第三代頻率合成技術(shù)的開始，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)生高頻信號的技術(shù)也日漸成熟，而高頻信號的應(yīng)用十分的廣泛，因此高頻信號發(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）、視頻信號或脈沖信號運(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)計說明書（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。在與周老師的交流過程中，我學(xué)到了他很多活躍的電路設(shè)計思路和經(jīng)驗(yàn)，也學(xué)到了一些處理問題的思維方法。我相信這對我今后的工作學(xué)習(xí)和生活都是有巨大幫助的。 感謝在我整個畢設(shè)期間對我提供過幫助和指導(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)場所，沒有這些設(shè)施和場所，相信我的畢業(yè)設(shè)計的完成過程將十分艱難的。 最后再次感謝所有在整個畢設(shè)期間對我提供過幫助和鼓勵的老師 ，同學(xué)們。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 35 參考文獻(xiàn) [1] 朱昌平，高遠(yuǎn) .高頻電子線路實(shí)踐教程 [M].機(jī)械工業(yè)出版社， [2] 王福昌 ,魯昆生 .鎖相技術(shù) [M].武漢 :華中理工大學(xué) ,1996: 7593. 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[10] 張厥盛 ,鄭繼禹 .鎖相技術(shù) [M].西安 :西安電子科技大學(xué)出版社 ,1994. 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 36 附錄 一 總體電路圖 VCCGND2VDD3FREQI1N011N112MDCNTL9N213N314LDE28N415N5160V8N6170R7N718N819A510N920A324RA04A425RA15A222RA26A023OSCO26A121OSCI27U3MC145152P210uHL110pF C11100pF C4100pF C3R3R418K R518KR61K R11K R2VCC10pFC128143 2U5ALM358D+1210pF C910pF C10100K R7 C13 C7 C812Y1XTALIN1VCC2SW3OUT4IN8NC7MC6GND5U2MC12022VCC1NC2OUT3NC4AGC5NC6VEE7VEE8NC9BIAS10NC11TANK12NC13VCC14U1MC164812345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40U4P89C52X2FN30pF C1430pF C151 2Y210K R1010uF C16VCCVCCMC1648_OUTMC1648_OUTOE13RCLK12SER14SRCLR