【正文】 出信號(hào)與參考信號(hào)達(dá)到同頻。其核心是基于鎖相和頻率合成技術(shù)。 通信及電子系統(tǒng)的飛速發(fā)展促使集成鎖相環(huán)和數(shù)字鎖相環(huán)突飛猛進(jìn)，目前朝著集成化，數(shù)字化，多用化方向飛速發(fā)展。 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(hào)輸出。在現(xiàn)代電子學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，常常需要高精度且頻率方便可調(diào)的信號(hào)源，信號(hào)源的使用普及程度也許僅次于萬(wàn)用表和示波器。 目錄 第一章 緒論 ............................................. 1 選題背景 ............................................. 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的和主要內(nèi)容 ........................... 1 信號(hào)源的簡(jiǎn)介 ........................................ 2 鎖相環(huán)技術(shù)簡(jiǎn)介 ..................................... 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的主要章節(jié)安排 ........................ 4 第二章 鎖相環(huán)及頻率合成技術(shù) ............................ 5 鎖相環(huán)的結(jié)構(gòu)及基本原理 ............................. 5 鎖相環(huán)路的各部件及其數(shù)學(xué)模型 ...................... 7 頻率合成技術(shù) ........................................ 9 第三章 芯片的介紹 ...................................... 11 AT89S52 單片機(jī) ..................................... 11 芯片 MC145152 MC12022 MC1648 簡(jiǎn)介 ................. 14 第四章 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) .................................... 18 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) ...................................... 18 單元電路設(shè)計(jì) ...................................... 18 .............................. 18 .............................. 22 ..................................... 27 設(shè)計(jì)和頻率計(jì)算 ........................ 28 第五章 軟件設(shè)計(jì) ......................................... 30 MC145152 的控制和顯示部分的程序設(shè)計(jì) .............. 30 74LS595 的控制程序設(shè)計(jì) ............................ 31 液晶顯示驅(qū)動(dòng)的程序設(shè)計(jì) ........................... 31 第六章 總結(jié)與展望 ...................................... 33 致謝 ..................................................... 34 參考文獻(xiàn) ................................................. 35 附錄一 總體電路圖 ...................................... 36 附錄二 程序 ............................................ 37 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 1 第一章 緒論 選題背景 隨著社會(huì)科學(xué)的電子技術(shù)及電力電子技術(shù)的發(fā)展 ，對(duì)于一些電路的分析所需的儀器種類越來(lái)越多，同時(shí)要求的精度也越來(lái)越高。 MC1451522。 Digital tube realtime display of frequency and frequency step value 。 通過(guò)對(duì)該課題的研究，以 高頻信號(hào)源系統(tǒng) 為研究目標(biāo)，從問(wèn)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(xué)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(shí)現(xiàn) 。 南 京 工 程 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 作 者： 學(xué) 號(hào)： 院 系 ： 專 業(yè)： 電子信息工程 題 目： 基于鎖相環(huán) 路 的高頻信號(hào) 源設(shè)計(jì) 指導(dǎo)者： 周正 講師 評(píng)閱者： 20xx 年 6 月 南 京 Highfrequency Signal Generator Based On PLL By ChengFengYin Supervised by Lecturer ZhengZhou College of Communication Engineering Nanjing Institute of Technology June 20xx 摘要 本文設(shè)計(jì)以以 AT89S52 為核心， 它直接控制 MC145152 的 A 分頻數(shù)，其串口工作在方式 0，經(jīng)過(guò)串、并轉(zhuǎn)換后，控制 MC145152 的 N 分頻數(shù)。鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)A 加記數(shù)、 A 減記數(shù)、 N 加記數(shù)、 N 減記數(shù)、步進(jìn)值和波段的控制； 數(shù)碼管 實(shí)時(shí)顯示頻率和頻率步進(jìn)值；單片機(jī)直接控制繼電器實(shí)現(xiàn)波段變化，并用二極管顯示當(dāng)前的頻段范圍。 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。singlechip direct control relays band change, and use diode display the current frequency range. Through the study of this subject, to the high frequency signal source system for the research objectives of the problem to the engineering program, from the phaselocked loop principle, application and mathematical model analysis to the use of phaselocked loop to build highfrequency synthesis circuits, software and hardware implemention. Keywords： phaselocked loop。 AT89S52。技術(shù)的發(fā)展應(yīng)是面向人性化、智能化、經(jīng)濟(jì)化為一體的發(fā)展目標(biāo)。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(yè)大大提高 。 鎖相技術(shù)起源于二十世紀(jì) 30年代，提出無(wú)線電調(diào)幅信號(hào)的鎖相同步檢波技術(shù)； 40 年代電視技術(shù)得到發(fā)展； 50 年代空間技術(shù)的發(fā)展； 60 年代相繼研究制出集成鎖相環(huán)部件和單片機(jī)鎖相環(huán)路； 70 年代由于半導(dǎo)體和集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，使鎖相技術(shù)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于電子技術(shù)領(lǐng)域； 80 至 90 年代鎖相環(huán)路理論與研究日益完善，應(yīng)用范圍遍及整個(gè)電 子技術(shù)領(lǐng)域； 近年來(lái)，鎖相技術(shù)在通信、航天、測(cè)量、電視、原子能等領(lǐng)域，能夠高性能地完成信號(hào)的提取，信號(hào)的跟蹤與同步，模擬和數(shù)字通信的調(diào)制與解調(diào)、頻率合成、濾波等功能，已經(jīng)成為電子設(shè)備中常用的基本部件之一。利用鎖相環(huán)路構(gòu)建高頻合成電路，軟、硬件也變得可以實(shí)現(xiàn)。 通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)的研究，熟悉高頻信號(hào)源的設(shè)計(jì)的基本過(guò)程。 高頻信號(hào)源要求電子儀器能達(dá)到很高的輸出頻率，具有低相位誤差、低南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 2 雜散、易于集成等特點(diǎn)，能提供頻率穩(wěn)定度很高的輸出信號(hào)，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。 信號(hào)源又稱信號(hào)發(fā)生器或振蕩器， 它是指生產(chǎn)所需要的參數(shù)的電測(cè)試信號(hào)的儀器，在生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。當(dāng)要求進(jìn)行系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性測(cè)量時(shí)，需使用振幅、頻率已知的正弦信號(hào)源。并且要求信號(hào)源輸出信號(hào)的參數(shù)，如頻率、波形、輸出電壓或功率等，能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行精確調(diào)整，有很好的穩(wěn)定性， 有輸出指示。正弦信號(hào)是使用最廣泛的測(cè)試信號(hào)。 其中函數(shù)信號(hào)發(fā)生器在電路實(shí)驗(yàn)和設(shè)備檢測(cè)中具有十分廣泛的用途。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， 都需要功率或大或小、頻率或高或低的信號(hào)源。當(dāng)參考時(shí)鐘的頻率或相位發(fā)生改變時(shí)，鎖相環(huán)會(huì)檢測(cè)到這種變化，并且通過(guò)其內(nèi)部的反饋系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)輸出頻率，直到兩者重新同步，這種同步又稱為“鎖相”。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 3 鑒相器是相位比較裝置，它把輸出信號(hào)和參考信號(hào)的相位進(jìn)行比較，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于兩信號(hào)相位差的誤差電壓。 環(huán)路濾波器的作用是濾除誤差電壓中的高頻成分和噪聲，以保證環(huán)路所要求的性能，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 壓控振蕩器是用以產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)，在自動(dòng)頻率控制環(huán)路和鎖相環(huán)環(huán)路中，輸入控制電壓是誤差信號(hào)電壓，壓控振蕩器是環(huán)路中的一個(gè)受控部件。載波跟蹤特性包含著三重含義 :一是窄帶，窄帶可以有效地濾除噪聲與干擾，而環(huán)路主要是利用環(huán)路濾波器的低通特性來(lái)實(shí)現(xiàn)高頻窄通帶的，這比之制作普通的窄帶濾波器要容易得多。二是跟蹤，跟蹤載波頻率的飄移變化，可保證窄帶的實(shí)現(xiàn)。三是可將弱載波頻率成份放大為強(qiáng)信號(hào)輸出。載波跟蹤特性在空間應(yīng)用、通信與微弱信號(hào)接收鑒相器 PD 環(huán)路濾波器 LF 壓控振蕩器VCO 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 4 技術(shù)中有著重要與廣泛的應(yīng)用。從輸入的已調(diào)信號(hào)中提取基準(zhǔn)的載波信號(hào)，實(shí)現(xiàn)相干性。 本段 介紹下 鎖相環(huán)的 優(yōu)點(diǎn)，鎖相環(huán) 可以實(shí)現(xiàn)理想的頻率控制 ， 這是由于環(huán)路鎖定時(shí)，環(huán)路輸出無(wú)剩余穩(wěn)態(tài)頻差存在所致。 鎖相環(huán) 易于集成化與數(shù)字化 ， 組成環(huán)路的基本部件易于采用模擬集成電路，環(huán)路實(shí)現(xiàn)數(shù)字化后，更易于采用數(shù)字集成電路。 首先就設(shè)計(jì)的研究背景意義做出說(shuō)明。第二 章主要介紹了設(shè)計(jì)個(gè)部分的基本知識(shí)及原理。然后介紹了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 5 第二 章 鎖相環(huán)及頻率合成技術(shù) 圖 21 鎖相環(huán)的基本框圖 【 2】 圖 （ 21）是鎖相環(huán)的基本方框圖，它主要由電壓控制振蕩器 ,鑒相器，低通濾波器和晶體振蕩器所組成。這個(gè)相位變化在鑒相器中與參考晶體振蕩器 的穩(wěn)定相位（對(duì)應(yīng)于頻率 Rf ）相比較，使鑒相器輸出一個(gè)與相位誤差成比例的誤差電壓 ()dvt，經(jīng)過(guò)低通濾波器，取出其中緩慢變動(dòng)的直流分量 ()cvt用來(lái)控制壓控振蕩器中的壓控組件數(shù)值（通常是改變變?nèi)荻O管的電容量）而這壓控組件又是 VCO 振蕩回路的組成部分，結(jié)果壓控組件電容量的變化將 VCO的輸出頻率又拉回到穩(wěn)定值上。 瞬時(shí)頻率與瞬時(shí)相位的關(guān)系是 ： ( ) ( ) /t d t dt??? （ 21） ( ) ( ) ot t dt? ? ???? （ 22） 式中， o? 為初始相位。若0()e t??? ， 則由公式 （ 1） 得 ： ()( ) 0edtt dt? ?? ? ? 亦即 RV??? （ 24） 由此可知，當(dāng)兩個(gè)振蕩信號(hào)的瞬時(shí)相位差為一個(gè)常數(shù)時(shí)，二者頻率定然相等。反之，若兩個(gè)振蕩信號(hào)的相位差是個(gè)恒定值，