基于單片機(jī)的鎖相環(huán)頻率合成器方案設(shè)計(jì)與論證課件

基于單片機(jī)的鎖相環(huán)頻率合成器方案設(shè)計(jì)與論證答辯人：01研究背景04研究結(jié)論02研究?jī)?nèi)容03研究結(jié)果目錄研究背景01鎖相環(huán)PLL的應(yīng)用與重要性鎖相環(huán)廣泛應(yīng)用于電信、計(jì)算機(jī)、無線電等領(lǐng)域，尤其在無線通信中用于頻率調(diào)制FM或相位調(diào)制PM傳輸。鎖相環(huán)PLL在通信中的應(yīng)用鎖相環(huán)由壓控振蕩器（VCO）、相位比較器、低通濾波器等組成，通過反饋機(jī)制實(shí)現(xiàn)頻率和相位的鎖定。鎖相環(huán)PLL的組成與工作原理鎖相環(huán)PLL是一種電子電路，通過不斷調(diào)整電壓或電流驅(qū)動(dòng)振蕩器以匹配輸入信號(hào)的頻率，用于生成穩(wěn)定信號(hào)、調(diào)制解調(diào)、濾波或恢復(fù)信號(hào)。鎖相環(huán)PLL的定義與功能01、02、03、鎖相環(huán)PLL的研究意義與價(jià)值鎖相環(huán)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用包括FM解調(diào)、AM解調(diào)、信號(hào)恢復(fù)、定時(shí)分配等，極大地提高了通信系統(tǒng)的性能和可靠性。鎖相環(huán)PLL技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用01鎖相環(huán)是頻率合成器的核心組件，能夠從單一參考頻率生成多個(gè)頻率，為現(xiàn)代電子設(shè)備提供穩(wěn)定和準(zhǔn)確的頻率源。鎖相環(huán)PLL在頻率合成器中的作用02鎖相環(huán)技術(shù)正朝著集成化、數(shù)字化方向發(fā)展，其在無線通信、電子測(cè)試設(shè)備等領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。鎖相環(huán)PLL技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)03研究?jī)?nèi)容02數(shù)據(jù)和材料設(shè)計(jì)材料使用74HC4046構(gòu)成鎖相環(huán)STC89C51微型控制器作為控制核心4017十進(jìn)制計(jì)數(shù)器1602液晶屏和按鍵作為人機(jī)交互設(shè)備設(shè)計(jì)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)理想的頻率控制良好的窄帶載波跟蹤性能良好的調(diào)制跟蹤特性良好的門限性能易于與其他應(yīng)用設(shè)備或系統(tǒng)集成兼容研究方法與技術(shù)路線鎖相環(huán)設(shè)計(jì)原理利用單片機(jī)定時(shí)器控制輸出頻率通過74HC4046鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)頻率合成使用CD4017十進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)行頻率倍增0102頻率合成器的構(gòu)建數(shù)字鎖相環(huán)合成器：通過數(shù)字分頻器實(shí)現(xiàn)頻率合成模擬鎖相環(huán)合成器：通過混頻器引入固定偏移實(shí)現(xiàn)頻率合成多回路RF合成器：結(jié)合模擬和數(shù)字技術(shù)，提供更高靈活性和性能03系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與模塊控制與人機(jī)交互模塊：通過按鍵控制輸出頻率和開關(guān)，顯示設(shè)定頻率鎖相環(huán)頻率合成模塊：實(shí)現(xiàn)頻率的生成和倍頻04仿真與開發(fā)工具使用Proteus仿真軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和測(cè)試?yán)肒eil編譯軟件進(jìn)行程序編寫和調(diào)試研究方法與技術(shù)路線圖2-1系統(tǒng)方框圖圖5-1運(yùn)行界面圖5-2keil軟件運(yùn)行界面研究結(jié)果0374HC4046電路設(shè)計(jì)4046的主要特性4046鎖相環(huán)組件概述4046是一個(gè)由VCO和相位比較器組成的PLL，用于頻率解調(diào)和調(diào)制中的閉環(huán)控制。低功耗，具有VCO禁止控制，中心頻率高達(dá)17MHz，出色的VCO線性度和低頻漂移。4046的工作原理鎖相環(huán)通過內(nèi)部壓控振蕩器與外部信號(hào)的頻率差來同步內(nèi)部和外部波形。74HC4046電路設(shè)計(jì)圖3-174HC4046電路圖圖3-24046引腳圖74HC4046電路設(shè)計(jì)圖3-34046內(nèi)部電原理框圖圖3-4比較器1的輸入和輸出信號(hào)的波形圖CD4017電路設(shè)計(jì)十位計(jì)數(shù)器，具有10個(gè)解碼輸出，工作電壓范圍3V至15V，兼容TTL。CD4017計(jì)數(shù)器功能詳細(xì)描述了CD4017的輸出引腳、時(shí)鐘引腳、復(fù)位引腳、電源引腳、使能引腳等。CD4017引腳功能描述16x2字符顯示，具有I2C接口，工作電壓4.7V至5.3V，低電流消耗。LCD1602顯示屏特性顯示模塊功能、工作電壓、電流消耗、顯示模式、像素結(jié)構(gòu)等。LCD1602的技術(shù)特性CD4017電路設(shè)計(jì)圖3-5CD4017仿真電路圖圖3-6CD4017引腳圖CD4017電路設(shè)計(jì)圖3-7CD4017內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖3-8LCD1602仿真電路STC89C51單片機(jī)中央處理器單元、中斷、存儲(chǔ)、總線、數(shù)據(jù)總線、振蕩器、輸入/輸出端口等。8051微控制器的特性8051是基于哈佛架構(gòu)的微控制器，用于嵌入式系統(tǒng)，具有8位處理單元和存儲(chǔ)空間。8051微控制器概述STC89C51單片機(jī)圖3-9單片機(jī)仿真電路圖3-108051單片機(jī)的外部電路軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主程序流程圖顯示模塊初始化、定時(shí)器置零初始化、循環(huán)中斷程序、按鍵檢測(cè)與輸出。鍵盤掃描流程圖檢測(cè)按鍵狀態(tài)，時(shí)間計(jì)數(shù)器加減，結(jié)束程序。定時(shí)器0中斷程序流程圖脈沖計(jì)數(shù)定時(shí)器置零的三個(gè)步驟。軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖4-1主程序流程圖圖4-2鍵盤掃描流程圖圖4-3脈沖計(jì)數(shù)流程圖硬件電路仿真調(diào)試顯示用戶設(shè)定頻率、鎖相環(huán)合成輸出頻率及控制鎖相環(huán)開關(guān)。顯示模塊仿真調(diào)試鎖相環(huán)輸入頻率設(shè)置與輸出頻率的比較，去除偏差放大10倍。鎖相環(huán)模塊仿真調(diào)試硬件電路仿真調(diào)試圖5-3鎖相環(huán)模塊仿真電路圖5-4顯示及按鍵模塊研究結(jié)論04設(shè)計(jì)目標(biāo)與鎖相環(huán)特性設(shè)計(jì)一個(gè)由單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器及單片機(jī)集成鎖相環(huán)路組成的可程控頻率合成器。設(shè)計(jì)目標(biāo)鎖相環(huán)相當(dāng)于一個(gè)窄帶跟蹤濾波器，具有良好的窄帶跟蹤特性，能夠選擇所需頻率的信號(hào)并抑制寄生分量，有利于集成化和小型化。鎖相環(huán)特性利用LC壓控振蕩器的高短期頻率穩(wěn)定度和高精度標(biāo)準(zhǔn)晶體振蕩器的長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度，結(jié)合鎖相環(huán)路，提供長(zhǎng)期和短期穩(wěn)定度都較高的信號(hào)輸出。短期與長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度完成了基于8051單片機(jī)的鎖相頻率合成器的電路設(shè)計(jì)與調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了頻率輸出的自動(dòng)控制，并增加了預(yù)置頻率值顯示頻率等功能。基于8051單片機(jī)的合