單片數(shù)字鎖相倍頻電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、電子設(shè)計(jì)您的論文得到相關(guān)企業(yè)家品評(píng)單片數(shù)字鎖相倍頻電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（西安理工大學(xué)）劉俊豐同向前，摘要：采用單片機(jī)設(shè)計(jì)了一種單片鎖相倍頻電路，利用片內(nèi)定時(shí)器和數(shù)字算法實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸入信號(hào)的同步鎖相和倍頻，并輸出倍頻信號(hào)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。關(guān)鍵詞：數(shù)字鎖相環(huán)，倍頻，單片機(jī)文獻(xiàn)標(biāo)示碼：中圖分類號(hào)：文章編號(hào)：（）數(shù)字倍頻數(shù)字倍頻的基本原理是：首先利用定時(shí)器測(cè)量輸入信號(hào)的周期，根據(jù)倍頻數(shù)求出倍頻信號(hào)周期，再利用定時(shí)器來產(chǎn)生倍頻信號(hào)。是一種高效工藝位微控制器，內(nèi)帶字節(jié)閃速程序存儲(chǔ)器，其片內(nèi)資源和指令集與兼容，但體積小，價(jià)格低，工作頻率高達(dá)，為嵌入式控制應(yīng)用提供了高效靈活的解決途徑。：；引言倍頻電路在

2、電子線路設(shè)計(jì)中具有廣泛的應(yīng)用，交流周期信號(hào)的等間隔采樣就是一例。要在交流周期信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)等間隔采樣次，且采樣間隔要自動(dòng)跟蹤交流信號(hào)周期的變化，就需要一個(gè)交流周期信號(hào)的倍頻電路來產(chǎn)生采樣信號(hào)。如圖所示，利用鎖相環(huán)電路和分頻器來實(shí)現(xiàn)鎖圖單片同步鎖相倍頻原理電路圖相倍頻是常用方法。通常，鎖相環(huán)采用，利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器，配合應(yīng)用程而分頻器采用一般計(jì)數(shù)器或具有微機(jī)接口功能的定序，即可實(shí)現(xiàn)鎖相倍頻功能。如圖所示，外部輸入信時(shí)計(jì)數(shù)器（如等）。這種結(jié)構(gòu)硬件電路復(fù)雜，參數(shù)號(hào)從引腳輸入，經(jīng)過鎖相倍頻后的信號(hào)從選擇困難，不利于嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。引腳輸出，而口用作倍頻數(shù)輸入。具體實(shí)現(xiàn)方法如下：（）利用信號(hào)的電平變

3、化和定時(shí)器實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)周期測(cè)定：置定時(shí)器為方式定時(shí)，在上升沿到來之際，啟動(dòng)定時(shí)器開始對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘（振蕩頻率的）進(jìn)行計(jì)數(shù)，在下一個(gè)上升沿到來之后，關(guān)閉定時(shí)器，讀取計(jì)數(shù)值，并啟動(dòng)下一次定時(shí)過程。輸入信號(hào)周期為：在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，也可利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)技術(shù)創(chuàng)新器和軟件來實(shí)現(xiàn)數(shù)字鎖相倍頻，但這種將倍頻功能嵌入到系統(tǒng)應(yīng)用程序的作法使得系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)復(fù)雜化。作者在某數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開發(fā)過程中，提出一種采用單片機(jī)的單片鎖相倍頻解決方案，硬件電路極其簡(jiǎn)單，使用方便，便于模塊化設(shè)計(jì)，非常適合嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。劉俊豐：碩士研究生電話：（），æ12öTin=Mççf÷

4、47;èclkø（）確定倍頻輸出信號(hào)周期，設(shè)倍頻數(shù)為，則Tout=TinMæ12öç÷=÷NNçfèclkø（）利用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)倍頻方波信號(hào)輸出：置定中國(guó)自控網(wǎng)：嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用精選例中文核心期刊微計(jì)算機(jī)信息（嵌入式與）年第卷第期時(shí)器為方式定時(shí)，即自動(dòng)重裝方式的位定時(shí)器，對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)初值為（）。定時(shí)結(jié)束產(chǎn)生中斷，并在中斷服務(wù)程序中使輸出引腳反相，即兩次定時(shí)中斷產(chǎn)生一個(gè)完整的輸出信號(hào)周期。上述過程循環(huán)執(zhí)行，不斷測(cè)量當(dāng)前輸入信號(hào)周期，及時(shí)更新倍頻定時(shí)器的計(jì)數(shù)初值，即可實(shí)現(xiàn)倍頻輸出信號(hào)頻率隨輸

5、入信號(hào)頻率的變化而相應(yīng)變化，但保持倍頻數(shù)不變。為了保證倍頻的正確實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)振蕩頻率、輸入信號(hào)頻率和分頻數(shù)之間應(yīng)滿足下式關(guān)系：f1£25610£clk´fin2N由鎖相環(huán)電路來實(shí)現(xiàn)的，它通過對(duì)輸入輸出信號(hào)的鑒相和閉環(huán)調(diào)整來逐步達(dá)到同步目的。在數(shù)字電路中，同步鎖相可通過控制輸出信號(hào)相對(duì)于輸入信號(hào)的起始點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。為此，同步以一個(gè)輸入信號(hào)周期為時(shí)段，在輸入信號(hào)每個(gè)上升沿時(shí)刻，啟動(dòng)定時(shí)器并使輸出高電平，而在定時(shí)器產(chǎn)生了（）個(gè)定時(shí)中斷之后，關(guān)閉定時(shí)器，并使輸出低電平，等待下一個(gè)時(shí)段的同步時(shí)刻。鎖相倍頻的程序結(jié)構(gòu)如圖所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖所示為數(shù)字鎖相倍頻電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其中，上圖中

6、方波輸入信號(hào)頻率為，分頻數(shù)為；同步鎖相下圖中方波輸入信號(hào)頻率調(diào)整為，分頻數(shù)未變。鎖相倍頻電路的設(shè)計(jì)是正確的。輸出信號(hào)不僅要倍頻，而且應(yīng)與輸入信號(hào)同相，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，即在輸入信號(hào)的上升沿時(shí)刻應(yīng)同時(shí)出現(xiàn)倍頻輸出信號(hào)的上升沿。在模擬電路中，自動(dòng)相位同步的實(shí)現(xiàn)是技術(shù)創(chuàng)新圖鎖相倍頻實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)論僅采用單片機(jī)芯片就實(shí)現(xiàn)了數(shù)字鎖相和倍頻的雙重功能，該電路具有體積小、電路簡(jiǎn)單、參數(shù)無(wú)須調(diào)整、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘的限制，它只適用于輸入信號(hào)頻率較低的場(chǎng)合。參考文獻(xiàn)：譚曉蓮，楊志堅(jiān)鎖相技術(shù)在單片機(jī)無(wú)功功率測(cè)量中的應(yīng)用北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)，（）：，余水寶智能數(shù)字鎖相倍頻技術(shù)研究浙江師范大學(xué)學(xué)報(bào)，（）：作者簡(jiǎn)介：劉俊豐，男，年生，漢族，西安理工大學(xué)自動(dòng)化與信息工程學(xué)院碩士研究生，現(xiàn)從事電力電