基于51单片机的LC振荡器设计论文.docxVIP

摘要

摘要：随着科学技术的发展，锁相环PLL是自动频率控制和自动相位控制技术的融合。鉴于其在通讯、航海、军事等发面的广泛应用，研究锁相环电路的特性有助于了解和提高锁相环电路的性能指标，使其在各领域得到更为广泛的应用和推广，其具有很强的实际应用价值。

本设计基于数字锁相环式频率合成技术，采用AT89S52单片机完成电压控制LC振荡器的控制。可控制单片机改变频率，步进为100KHz;可实时测量压控振荡器输出频率、输出电压峰—峰值，并用数码管显示器显示；在输出负载为容性阻抗时，用一个串联谐振回路提高其输出功率；采用了交流电压反馈和AGC电路来稳定输出电压；末级功放选用三极管2SC2668,使其工作在丙类放大状态，提高了放大器的效率；输出正弦波比较稳定，没有明显失真；输出频率稳定度达到10-3;输出功率≥20mW;输出电压可稳定在1V±0.1V。

关键词：锁相环；压控振荡器；频率测量；信号产生；单片机

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1引言

1.1一、课题研究意义

随着我们国家社会、经济的飞速发展，通信技术、数字电视、航空航天和遥控技术的不断发展，且相关领域的知识体系进一步完善与拓展，各种类型的现代化通信设备被广泛的运用，对频率源的频率稳定度、频谱纯度、频率范围和输出频率数量的要求也越来越高。为了提高频率的稳定度，经常采用晶体振荡器等方法来解决，但它很难产生多个频率信号。而频率合成技术，可以通过对频率进行加、减、乘、除运算，从一个高稳定度和高准确度的标准信号源，产生大量具有同样高稳定度和高准确度的不同频率。频率合成器是从一个参考频率中产生多种频率的器件。基于频率合成器的这以一特点，利用锁相式频率合成技术，可以制作高稳定度、宽频带的正弦波信号发生器。鉴于其在通讯、航海、军事等发面的广泛应用，研究锁相环电路的特性有助于了解和提高锁相环电路的性能指标，使其在各领域得到更为广泛的应用和推广，其具有很强的实际应用价值。

1.2发展的概况

随着科学技术的发展，锁相环PLL是自动频率控制和自动相位控制技术的融合。其原理在数学理论方面早在30年代无线电技术发展的初期就已出现。1930年已建立了同步控制理论的基础，1932年贝尔塞什(Bellescize)提出了同步检波理论，第一次公开发表了锁相环路的数学描述。用锁相环路提取相干载波来完成同步检波，早期的锁相环路采用电子管且价格昂贵，只能用在实验装置中，在其他领域未得到广泛应用。电子技术的飞速发展促使锁相环技术的发展进程。特别是由于战争，电子技术在军事领域的重要作用，使得其技术得到显著的提高。50年代随着空间技术的发展，由杰费(Jaffe)和里希廷(Rechtin)利用锁相环路作为导弹信标的跟踪滤波器获得成功，并首次发表了包含噪声效应的锁相环路线性理论分析的文章，同时解决了锁相环路最佳化设计问题。

1.3系统的特点与先进性

本系统具有结构简单、信号稳定可靠、性能价格比高且易于维护，其主要特点体现在：

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1.采用AT89S52单片机完成电压控制LC振荡器的控制，实时测量并显示压控振荡器输出频率及输出电压峰—峰值精度优于10%;

2.用数码管显示器，具有实时显示环境；

3.输出频率范围：15MHz～45MHz;

4.输出频率稳定度：优于103;

5输出电压峰-峰值：Vp-p=1V±0.1V;

6采用锁相环提高输出频率稳定度，输出频率步进间隔为100kHz;7频率步长(step)10kHz。

本设计利用锁相环技术产生一个失真度小、输出频率稳定，整个课题的设计需要用到锁相环电路、MC145163芯片、AT89S52单片机、A/D转换器、放大器、LED数码管显示电路等部分的研究与设计。根据课题设计要求可知该系统需要利用环路滤波器

(LPF)、可变分频器(÷N)和压控振荡器(VCO)电压信号，将放大后的信号送给换器进行转换，并用PC机显示转换后的稳定电压。

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2系统组成

根据要求设计信号发生器，输出信号为正弦波信号。

数码显示频率

数码显示频率

AT89S52单片机

键盘

A/D转换电路

锁相环MC145163鉴频器、分频、锁相

低通滤波器

压控振

荡器

频率测量电路

输出

图2-1系统框图

本设计采用锁相环式的频率合成技术，利用锁相环，使输出的正弦波频率与晶体振荡器的稳定度一样。控制部分采用单片机AT89S52单片机完成电压控制LC振荡器的控制，实时测量压控振荡器输出频率及输出电压峰—峰值Vp-p=1V±0.1V;并用数码管显示器对频率、电压峰一峰值进行时时显示；采用交流电压反馈和AGC电路输出稳定电压，实时测量并显示振荡器输出电压峰-峰值，精度优于10%使其输出稳定的正弦波。系统框图如图2-