（毕业设计图纸全套）基于AT89C51的锁相频率合成器的设计（含说明书）

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基于的锁相频率合成器的设计摘要为，可采用直接分频方式，环路的可编程分频器的分频比由下式计算得计算得最小分频比，最大分频比。在锁相环路中，环路滤波器的设计是十分重要的。本系统采用无源比例积分滤波器，其结构简单，性能稳定，调试方便。各个参数计算如下平均分频比鉴相器灵敏度压控振荡器灵敏度在工程上可用下式求得实际测得环路总增益环路自然谐振角频率环路阻尼系数取ξ.，根据上两式取,.。为了使环路工在最佳工作状态，在电路调试时要根据需要对和的值作适当的调整，以及对中的电感线圈作出适当。.单片机模块的设计单片机模块的构成及分析单片机模块是本系统设计的控制核心，框图如图所示，其主要的功能有，根据操作信息，输出相应的可编程程序分频比。进而控制振荡频率，并显示其送出的频率值。，根据操作信息完成些其他的功能如频率自动步进递减或，预置频率记忆的功能。图单片机模块框图单片机模块部分由键盘输入数值，然后通过数码管显示读值，其中用到了单片机芯片显示驱动和译码器。单片机单片机是种带字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能位微处理器，俗称单片机。该器件采用高密度非易失存储器制造技术制造，单片机与工业标准的指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能位和闪烁存储器组合在单个芯片中，的单片机是种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了种灵活性高且价廉的方案。其引脚功能图如图所示。图的引脚图．单片机管脚说明．供电电压。．接地。．口口为个位漏级开路双向口，每脚可吸收门电流。当口的管脚第次写时，被定义为高阻输入。能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据地址的第八位。在编程时，口作为原码输入口，当进行校验时，输出原码，此时外部必须被拉高。．口口是个内部提供上拉电阻的位双向口，口缓冲器能接收输出门电流。口管脚写入后，被内部上拉为高，可用作输入，口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在编程和校验时，口作为第八位地址接收。．口口为个内部上拉电阻的位双向口，口缓冲器可接收，输出个门电流，当口被写时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。口当用于外部程序存储器或位地址外部数据存储器进行存取时，口输出地址的高八位。在给出地址时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，口输出其特殊功能寄存器的内容。口在编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。．口口管脚是个带内部上拉电阻的双向口，可接收输出个门电流。当口写入后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，口将输出电流这是由于上拉的缘故。．口也可作为的些特殊功能口，如下表所示．口管脚备选功能串行输入口串行输出口外部中断外部中断记时器外部输入记时器外部输入外部数据存储器写选通外部数据存储器读选通．口同时为闪烁编程和编程校验接收些控制信号。．复位输入。当振荡器复基于的锁相频率合成器的设计摘要。环路滤波器的作用是滤除误差电压中的高频成分和噪声，以保证环路所要求的性能，增加系统的稳定性。压控振荡器受控制电压的控制，使压控振荡器的频率向参考信号的频率接近，也就是使差拍频率越来越低，直到消除频率差而锁定。整个锁相环的工作原理，首先假设输入信号的角频率等于，而为的中心频率，也即控制电压时的频率。此时相位差为零，那么鉴相器输出也为零，环路滤波器输出也必定为零。因此输出频率必然为其中心频率。如果输入信号的角频率不等于，那么鉴相器会产生非零输出，环路滤波器也将产生输出信号，这将使的中心频率朝着相差消失的方向变化。现在假设输入信号频率在时刻突变，如图所示，输入信号的相位则开始偏离输出信号相位，两者之间产生相位差，并随时间而增大。这时，鉴相器产生输出信号也随时间而增大，经环路滤波延迟后也增大，这就使得的频率提高，相位差减小，经段时间之后的频率将精确地等于输入信号的频率，其最终相位差将根据所使用的环路滤波器类型可能减小到零或很小的有限值。显然，此时的工作频率比其中心频率高。那么，环路滤波器输出最终应为，是的压控增益。如果输入信号是个低频调制的调频信号，则环路滤波器输出就是解调出来的低频信号，因此锁相环可用作调频信号解调器。锁相环的种奇特功能是可以抑制叠加在输入端的噪声，把深埋于噪声中的有用信号检测出来。锁相环的这些功能，就在于它是控制输出信号相位的伺服系统。图输出相位偏移图.锁相频率合成器的基本原理锁相频率合成器是由锁相环路构成的，锁相环是种相位负反馈系统。锁相环实质是个相位误差控制系统。通过比较输入信号和压控振荡器输出信号之间的相位差，从而产生误差控制电压来调整压控振荡器的频率，以达到与输入信号同频。在环路开始工作时，如果输入信号频率与压控振荡器频率不同，则由于两信号之间存在固有的频率差，相位差势必直在变化，鉴相器输出的误差电压就在定范围内变化。在这种误差电压的控制下，压控振荡器的频率也在变化。若压控振荡器的频率能够变化到与输入信号频率相等，在满足稳定性条件下就在这个频率上稳定下来。达到稳定后，输入信号和压控振荡器输出信号之间的频差为零，相差不再随时间变化，误差电压为固定值，环路就进入“锁定”状态。它利用环路的窄带跟踪与同步特性，将鉴相器端的输出相位与另端晶振参考的相位保持同步，实现锁定输出频率的功能。同时可得到和参考源相同的频率稳定度。个典型的锁相频率合成器的原理框图如图所示设晶振的输出频率为，的输出频率为，则它们满足公式其中和分别为参考分频器和主分频器的分频比，在外部设置并行或串行数据控制分频比，就可以产生出所需要的频率信号。用锁相环构成的频率合成器具有频率稳定度高相位噪声小电路简单易集成易编程等特点。图锁相环频率合成器的原理框图锁相环是传递相位的闭环系统，只要研究环路的相位数学模型或基本方程就可以获得环路的完整性能。根据图，设为晶振经分频器分频之后的相位,为输出相位，为经分频器分频之后的相位，为鉴相器的输出相位，环路的基本函数可以表示为闭环传递函数开环传递函数其中称做前向传递函数,称做后向传递函数,为鉴相器的鉴相增益,为的压控灵敏度,为环路滤波器的传递函数。第三章锁相频率合成器的设计.锁相频率合成系统的简介本系统由单片机控制频率合成及压控振荡模块组成，系统方框图如图所示，其中频率合成器压控振荡器产生高稳定度的正弦波形，而单片机部分是用来控制系统的各种功能及频率的可编程程序分频比并输出给数码管显示读数。图系统方框图模块说明单片机模块。包含单片机键盘显示屏。它的工作原理是根据用户操作信息通过键盘输入数据，然后通过程序使单片机输出相对应的信息到频率合成模块，进而控制系统的各种功能，频率的合成及各种参数，输入的数据还可通过数码显示。频率