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锁相环频率合成器单片机控制 　　摘要：本文介绍了单片机控制的锁相环频率合成器，通过单片机控制可编程分频器分频比来控制合成器的频率，并阐述了单片机控制系统的硬件结构及软件的设计方法。 　　关键词：单片机 锁相环 频率合成 分频比 　　中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)01-0020-02 　　 　　现代频率合成技术正朝着高性能、小型化的方向发展，频率合成器是雷达、无线电台等电子系统中关键的部件之一，为系统提供高精度的信号。传统锁相环路只能实现单一频率的合成,为了实现大量离散频率的输出,就必须借助于单片机系统。将锁相环路和单片机相结合的频率合成技术,在通信、导航和测量等先进技术领域中都有广泛的应用。本文介绍了利用大规模集成锁相环频率合成芯片LMX2315构成的频率合成器，该合成器在单片机AT89C51的控制下实现了输出信号的自动频率合成。它可作为标准信号源使用,而且具有高精度、高可靠性等特点,其输出信号频率从105～125MHz,步进频率为1KHz。其结构如图1所示。 　　1、集成锁相环频率合成芯片LMX2315 　　美国国家半导体公司(National Semiconductor)生产的LMX2315是一种高性能的集成锁相环频率合成器芯片，详细资料见参考文献[1]，它在一块很小的芯片内集成了锁相式频率合成器的多个重要部件，它主要包含了数字鉴相器、参考振荡器、参考分频器、程序分频器、双模前置分频器以及电流开关电荷泵等电路。 　　LMX2315的CLK，DATA，LE三个管脚分别为时钟端、数据端与使能端，这三个管脚需要与控制器件相连，接收由单片机传过来的控制信号，以得到合成指定频率所要求的分频比，这三个控制信号的时序要求如图2所示。DATA端的数据需要串行传送。 　　LMX2315内部含有一个19位的移位寄存器、14位的R计数器、1位锁存器S和18位的N计数器。数据在时钟上升沿输入到19位的移位寄存器，先进入最高位，最低位是控制位。当LE端跳变为高电平时，移位寄存器中的数据输入到适当的锁存器中。如果控制位为高，数据就输入R计数器（可编程参考分频器）和S锁存器（预分频器模数选择S=0时，双模分频器的分频比为128/129；S=1时，双模分频器的分频比为64/65），??果控制位为低，数据就输入N计数器（可编程分频器）。 　　N计数器由7位吞脉冲计数(N2)和11位可编程计数器(N1)组成。如果控制位为低，数据就从19位移位寄存器输入到N2和N1中。分频比D=128N1+N2。 　　2、控制系统的组成及工作原理 　　2.1 硬件电路的组成 　　控制电路主要完成频率合成器的频率设置与显示功能[2]。 　　单片机AT89C51从键盘接收所要求合成的频率值，通过内部烧写的程序将频率值转换为锁相频率合成芯片LMX2315中各个分频器所需要的分频比，然后串行传送给LMX2315的数据端。同时将所要求合成的频率值通过数码管显示。 　　键盘采用4×4行列式触摸键盘； 　　显示部分采用共阴极的7段数码管； 　　LED位码通过芯片7406缓冲后传送给数码管。 　　各个元件的连接如图3所示： 　　P1.0端口作为串行数据输出口，P1.1端口作为串行时钟输出口，P1.2端口作为使能控制端，分别与LMX2315的13、11、14三个端口相连接。利用软件编程模拟串行口进行数据的传输，当每个时钟脉冲正跳变时，则将一位数据送入LMX2315片内的移位寄存器，当使能端为高电平时，将移位寄存器中的信息传送至锁存器。 　　P3.0～P3.3端口与键盘的行线相连，P0.0～P0.3端口与键盘的列线相连，接收从键盘传送来的数据。若某时刻有键按下，单片机通过运行程序可以找到该键的行和列所在的位置，并可以求出键值，即键值=行值+列值。确定了键值就可以判断出按下的是哪一个键。 　　为了节省单片机的数据端口，节省硬件设备，显示部分采用动态显示模式，通过软件编程使六个数码管轮流显示。P0.0～P0.5端口作为数码管的位码驱动，分别与六个数码管的接地端相连。P2.0～P2.7端口作为数码管的段码驱动，与数码管的八位段码端相连，六个数码管的八位段码端分别连在一起。 　　2.2 软件设计 　　系统软件的设计原则是便于使用和控制[3]，实现直接键入目标频率值，通过软件来控制频率合成器的分频比，并将合成的频率值显示出来。软件由主程序、显示子程序、键盘扫描子程序、数制转换子程序，计算分频比子程序和串行数据传送子程序组成。 　　主程序的功能是：系统初始化；接收按键并做初步处理；调用各个子程序。程序流程如图4所示。 　　各子程序功能如下[4]： 　　(1)键盘扫描子程序。P0端口作为输出口，输出扫描信号