电压控制LC振荡器的课件

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1、第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 第第16章章 电压控制电压控制LC振荡器的振荡器的 设计与分析设计与分析 16.1 系统设计要求系统设计要求 16.2 系统设计方案系统设计方案 16.3 主要主要VHDL源程序和汇编语言程序源程序和汇编语言程序 16.4 系统仿真系统仿真/硬件验证硬件验证 16.5 设计技巧分析设计技巧分析 16.6 系统扩展思路系统扩展思路 第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 16.1 系统设计要求系统设计要求设计并制作一个电压控制LC振荡器，具体要求：(1)振荡器输出无明显失真的正

2、弦波；(2)输出频率范围：1535 MHz；(3)输出频率稳定度：优于0.001；(4)输出电压峰-峰值：1 V0.1 V；(5)可实现输出频率步进及显示，步进间隔为100 kHz；(6)实时测量并显示振荡器的输出频率。第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 16.2 系统设计方案系统设计方案 16.2.1 系统设计总体方案 根据系统的设计要求，本系统可分为两大部分：电压控制LC振荡源电路和压控LC振荡源的测控和显示电路。其中电压控制LC振荡源电路部分综合考虑各方面的因素，本系统拟用变容二极管构成频率可调的LC振荡器，而变容二极管的电压则由锁相环频率合成

3、器MC145152进行控制。第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 16.2.2 电压控制LC振荡器的设计 电压控制LC振荡器主要包括4个部分：压控LC振荡器电路、MC145152锁相环电路、精度达10-5的温补晶体基准频率发生电路、LM258组成的电压比较器电路，其电路原理图如图16.2所示。第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 图16.1 系统总体原理框图BAC放大FinRP3.0-P3.1OUT12.8MOOUTP1.1 P1.2P1.0P2.5-P2.4RETP2.2N9N0 A5A0MC145152RA

4、2 RA0FINCTRSELENADDSUBDATAP2.1-P2.0FPGA/CPLDAT89C5174LS1648MCINOSC inFoutLDVCOFD5 VVCP0REVA2A3A1第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 图16.2 电压控制LC振荡器的电路原理图 A5A4A3A2A1A0N9N8N7N6N5N4N3N2N1N010987654321J1FinVSSVDDLDVRCRRROSCoutOSCin28321102524222123201918171615141312118794562627123SW-DIP3R1810 kC2510

5、0 FC2622 FD1 LEDQ19014C231000 pF1OUTVc1POWERGEDVCXO2345 VC221000 pFR1762 330 R16C211000 pFR114.7 kC130.1 FR12100 C15100 pFC16100 pFQ29018C14100 pFC175 pFR1462 kC180.1 FC191000 pFQ390181000 pFC20R15100 L310 H9 VR10100 R910 kL110 H9 VC10100 pFL2330 nHC111000 pFR133.9 k1000 pFC12R81 kC90.01 FC80.01 FR7

6、20 kC71 FC61 F1 FC41 FC5LM25812 V12 V8324R62.2 kR52.2 kC34.7 FC20.1 FC10.1 FR2 10 kR1 10 kR192.2 kR31.2 kR41.2 kD2MC 145152第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 1压控LC振荡器电路(VCO)压控LC振荡器电路(VCO)由分立元件L、C组成。由于变容二极管的结电容随反向偏压增加而减少，因此若电路中的电容选用变容二极管作反向运用并加上控制电压，就可改变由LC决定的振荡器的频率。若电感的值一定，则可调频率的范围由变容二极管的容量变化范围

7、决定。第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 图16.3 等效的LC 振荡回路 u1R100 pF100 pF100 pFC41000 pFC5L1330 nHD2100 第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 本设计中变容二极管调频电路如图16.2所示，图中L1是振荡器的振荡线圈，等效的LC振荡回路如图16.3所示。具体计算过程如下。根据图16.3可得振荡回路中的等效电容为ddC100C1003.33C(d为变容二极管的节电容)第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 当f=

8、15 MHz时，由 可得 C1L21f)101001003.33(1033014.32110151296ddCC解方程得Cd375 pF。第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 2锁相环及其工作原理 本设计中锁相环选用摩托罗拉公司生产的锁相环频率合成器专用芯片MC145152，其内部组成方框图如图16.4所示，其工作原理如下所述。第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 图16.4 MC145152内部组成方框图 CONTROLLOGICOSCinFINOSCoutA0A2A3A5N9N7N5N4N2N0VMCLDf

9、outf0RA 26BITA COUNTER10BITN COUNTER12BITR COUNTER128 ROM REFERENCE DECODERRA 1RA 0PHASEDETECTORRLOCKDETECT第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 表16.1 MC145152中R值的设置及步进对应表 第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 3锁相环MC145152的控制 根据本系统的设计要求，步进频率要求设置为100 kHz，因此要求R分频器采用128分频，即将RA0、RA1、RA2分别设置为0、1、0。在本

10、设计中，因为fd直接输入fin，而且步进是100 kHz，所以分频系数不会出现小数，故可将A5A0直接置0。第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 16.2.3 FPGA测控专用芯片的VHDL程序设计 根据系统的总体设计方案，FPGA测控专用芯片的输入信号有：FIN被测频率信号输入端；CLK200 Hz基准信号输入端；ENADDSUB的控制信号端口，在EN的上升沿，ADDSUB可加载到FPGA；ADDSUB1.0对MC145152的控制输入，当其为“00”时，将发射频率设定在25 MHz，当其为“01”时，每按一次升频键，发射频率以100 kHz增加，第

11、第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 当其为“10”时，每按一次降频键，发射频率以100 kHz降 低，当 其 为“11”时，对 F P G A 不 起 作 用；SEL1.0输出选择，当其分别为“00”、“01”、“10”、“11”时，输出为频率计数器的第07位、第815位、第1623位、第1623位。输出信号有：CTR9.0MC145152控制信号输出口；DATA7.0FPGA到单片机的数据输出口，与单片机的P0口相连，由SEL1.0控制输出的内容。其应实现的功能就是负责控制MC145152和实时测量压控振荡器输出信号的频率。第第1616章章 电压控制

12、电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 图16.5 FPGA测控专用芯片组成框图 第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 16.2.4 单片机控制程序的设计 本系统中单片机AT89C51负责键盘处理、各工作状态的串行显示，以及配合FPGA测控和频率的预置，具体包括单片机主程序，预置频率加1子程序，预置频率减1子程序，键扫子程序，测频率子程序，显示子程序等程序，各程序的流程图如图16.6图16.11所示。第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 图16.6 单片机主程序流程图 NNYYYNY主程序开始清内

13、存sp#60HP20给FPGA初始化脉冲显示25.0步进常数100k放5EH5FH中37H#0FAH有键按下吗？是测频键吗？延时置标志位28H.0清标志位28H.1调用测频率子程序有键按下吗？是上调频率？N是下调频率？N清标志位28H.0Y清标志位28H.0置标志位28H.1置标志位28H.1调加1 子程序调减1子程序发送上调控制信号给FPGA发送下调控制信号给FPGAN第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 开始4EH4FH36H37H4EH4FH36H37H调用双字节加法子程序22H 21H 20H4DH 4EH 4FHLCALL HEXBCD2调显

14、示子程序 DISP返回图16.7 预置频率加1子程序流程图 第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 开始R2 A36H37HR2 A36H37H调用双字节减法子程序LCALL HEXBCD2调显示子程序 DISP返回22H 21H 20H35H 36H 37H图16.8 预置频率减1子程序流程图 第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 图16.9 键扫子程序流程图 YNY开始P1#0FFH有键按下吗？去键抖确实有键按下？A求键号延时等待键松开CLR 28H.3返回SETB 28H.3N第第1616章章 电压控制电压

15、控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 图16.10 测频率子程序流程图 熄灭该数码管？LCALL HEXBCD2YNY开始送取FPGA数据控制信号读入3个字节存放于3DH 3EH 3FH22H 21H 20H3DH 3EH 3FH(LED7)0？(LED6)0？LED8#0AHNNY第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 图16.11 显示子程序流程图 NYNYYYNNNNY开始R0#7FHR1#08H(28H.0)=1?(R1)#02H?Y查表送SUBF显示TI1？R1(R1)1(R1)#00H？返回28H.01?(R1)#05H?查表添加

16、小数点第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 16.3 主要主要VHDL源程序和汇编语言程序源程序和汇编语言程序 16.3.1 FPGA的VHDL源程序-YKZTQ.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY YKZTQ IS PORT(FIN:IN STD_LOGIC;-被测频率信号输入端 CLK:IN STD_LOGIC;-200 Hz基准信号输入端第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 E

17、N:IN STD_LOGIC;-ADDSUB的控制信号 ADDSUB:IN STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);-修改对MC145152的控制 SEL:IN STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);-输出数据段选择信号 CTR:OUT STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);-MC145152控制信号 DATA:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)-输出至单片机 );END ENTITY YKZTQ;第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 ARCHITECTURE AR

18、T OF YKZTQ IS SIGNAL DATAA:STD_LOGIC_VECTOR(23 DOWNTO 0);-信号计数 SIGNAL DATAC:STD_LOGIC_VECTOR(23 DOWNTO 0);-锁存频率计数值 SIGNAL CLKIN:STD_LOGIC;-50 Hz频率 SIGNAL CONTROL:STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);-MC145152控制信号 SIGNAL LOAD:STD_LOGIC;-数据锁存使能 BEGIN第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 -MC145152控制模块 SXHKZ:

19、BLOCK IS BEGIN PROCESS(EN,ADDSUB)IS BEGIN IF ENEVENT AND EN=1 THEN IF ADDSUB=00 THEN CONTROL=0011111010;ELSIF ADDSUB=01 THEN CONTROL=CONTROL+1;ELSIF ADDSUB=10 THEN CONTROL=CONTROL-1;END IF;END IF;第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 CTR=CONTROL;END PROCESS;END BLOCK SXHKZ;-测控信号发生模块 CKXH:BLOCK IS

20、BEGIN PROCESS(CLK)IS VARIABLE COUNT:STD_LOGIC;BEGIN IF CLKEVENT AND CLK=1 THEN IF COUNT=1 THEN COUNT:=0;CLKIN=NOT CLKIN;第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 ELSE COUNT:=NOT COUNT;END IF;END IF;LOAD=NOT CLKIN;END PROCESS;END BLOCK CKXH;-频率测量模块 PLCS:BLOCK IS SIGNAL CLR:STD_LOGIC;-频率计数清零信号 BEGIN第第16

21、16章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 PROCESS(CLK,CLKIN)IS BEGIN IF CLK=0 AND CLKIN=0 THEN CLR=1;ELSE CLR=0;END IF;END PROCESS;PROCESS(FIN,CLR)IS BEGIN IF CLR=1 THEN DATAA=000000000000000000000000;第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 ELSIF FINEVENT AND FIN=1 THEN DATAA=DATAA+1;END IF;END PROCESS;EN

22、D BLOCK PLCS;-数据锁存模块 SJSC:BLOCK IS SIGNAL DATAB:STD_LOGIC_VECTOR(23 DOWNTO 0);BEGIN PROCESS(LOAD)IS-计数值锁存 BEGIN IF LOADEVENT AND LOAD=1 THEN第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 DATAB=DATAA;END IF;END PROCESS;PROCESS(CLKIN)IS-送显示数据的锁存 VARIABLE A:STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0);BEGIN IF CLKINEVENT AND

23、 CLKIN=1 THEN IF A=000011 THEN -IF A=110001 THEN A:=000000;DATAC=DATAB;ELSE第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 A:=A+1;END IF;END IF;END PROCESS;END BLOCK SJSC;-输出选择模块 SCXZ:BLOCK IS BEGIN DATA=DATAC(7 DOWNTO 0)WHEN SEL=00 ELSE DATAC(15 DOWNTO 8)WHEN SEL=01 ELSE DATAC(23 DOWNTO 16)WHEN SEL=10 ELSE

24、 DATAC(23 DOWNTO 16);END BLOCK SCXZ;END ARCHITECTURE ART;第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 16.3.2 单片机的汇编语言源程序；YKZTQ.ASMLED8 EQU 7FH;显示单元LED7 EQU 7EH LED6 EQU 7DHLED5 EQU 7CHLED4 EQU 7BHLED3 EQU 7AHLED2 EQU 79HLED1 EQU 78HFDY8 EQU 3FH ;测频率单元第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 FDY7 EQU 3EHFD

25、Y6 EQU 3DHFDY5 EQU 3CHFDY4 EQU 3BHFDY3 EQU 3AHFDY2 EQU 39HFDY1 EQU 38HFUNKEYEQU P1.0;测频率SELKEY EQU P1.1;预置,上调FIXKEY EQU P1.2;修改,下调LOAD EQU P2.7DD QU P2.6第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 SEL2 EQU P2.5SEL1 EQU P2.4RUNBZ EQU P2.2ADB EQU P2.1ADA EQU P2.0INT_R1 EQU 46HINT_R0 EQU 47HINT_R2 EQU 48HK

26、EYNUM EQU 49H ORG 00H LJMP MAIN ORG 30H第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 MAIN:CLEAR:MOV R0,#00H MOV R1,#128 MOV A,#00HL1:MOVR0,A INC R0 DJNZ R1,L1 MOV SP,#60H MOV P2,#00H SETB RUNBZ CLR RUNBZ LCALL NL0 MOV LED3,#02H ;初值为25 MHz第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 MOV LED2,#05H MOV LED1,#00H

27、MOV 5FH,#01H ;100 kHz，0.1 MHz MOV 5EH,#00H MOV 37H,#0FAH MOV LED8,#0AH LCALL DISPML0:LCALL KKEYIMLL2:CJNE A,#00H,ML1 SETB 28H.0 CLR 28H.1第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 ML00:LCALL TESTF LCALL KKEYII JNB 28H.3,ML1 LJMP ML00ML1:CJNE A,#01H,ML11 CLR 28H.0 SETB 28H.1 LCALL JIACL SETB SEL1 SETB R

28、UNBZ CLR RUNBZ CLR SEL1 LJMP ML0第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 ML11:CJNE A,#02H,ML2 CLR 28H.0 SETB 28H.1 LCALL JIANCL SETB SEL2 SETB RUNBZ CLR RUNBZ CLR SEL2 ML2:LJMP ML0JIACL:MOV 4EH,36H MOV 4FH,37H LCALL ADDMB第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 MOV 36H,4EH MOV 37H,4FH MOV 22H,4DH MOV

29、21H,4EH MOV 20H,4FH LCALL HEXBCD2 MOV LED8,#0BH MOV LED7,#12H MOV LED6,#12H MOV LED5,#12H MOV LED4,#12H LCALL DISP RET第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 JIANCL:MOV R2,36H MOV A,37H MOV R0,#5FH LCALL SUBB2 MOV 36H,R2 MOV 37H,A MOV 22H,35H MOV 21H,36H MOV 20H,37H LCALL HEXBCD2 MOV LED8,#0BH MOV L

30、ED7,#12H第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 MOV LED6,#12H MOV LED5,#12H MOVLED4,#12H LCALL DISP RET SUBB2:CPL A ADD A,R0 CPL A INC R0 XCH A,R2第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 CPL A ADDC A,R0 CPL A XCH A,R2 DEC R0 RET TESTF:ANL P2,#0FCH MOV R0,#3FH ;读入数据 MOV R3,#03H ;读3次P0口 第第1616章章 电压控制电压

31、控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 TFL0:MOV A,P0 MOV R0,A DEC R0 MOV A,P2 INC A ;指向CPLD下一个数据ADRC ADRB ADRA=MOV P2,A DJNZ R3,TFL0 ANL P2,#0FCH MOV 58H,3EH ;另存第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 MOV 59H,3FH MOV 22H,3DH MOV 21H,3EH MOV 20H,3FH LCALL HEXBCD2 MOV A,LED7 CJNE A,#00H,FL4 MOV LED7,#12H MOV A,LED6

32、 CJNE A,#00H,FL4 MOV LED6,#12H第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 FL4:MOV LED8,#0BH LCALL DISP RET ;显示程序DISP:MOV R0,#LED8;预置显示单元 MOV R1,#08H JNB 28H.0,DL0第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 DLL0:MOV A,R1 CJNE A,#05H,DL3 LJMP DL4DL0:MOV A,R1 CJNE A,#02H,DL3 LJMP DL4DL3:MOV A,R0 MOV DPTR,#TAB1

33、 MOVC A,A+DPTR MOV SBUF,A LJMP DL1第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 DL4:MOV A,R0 MOV DPTR,#TAB1 MOVC A,A+DPTR ORL A,#01H MOV SBUF,ADL1:JNB TI,DL1 CLR TI DEC R0 DJNZ R1,DL8 LJMP NEXT4第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 DL8:JB 28H.0,DLL0 ;JB 28H.1,DL0 LJMP DL0NEXT4:RET;a,b,c,d,e,f,g,hTAB1:DB

34、 0FCH,60H,0DAH ;0 1 2 DB 0F2H,66H,0B6H;3 4 5 DB 0BEH,0E0H,0FEH;6 7 8 DB 0F6H,0EEH,3EH;9 A B DB 9CH,7AH,9EH;C D E DB 8EH,0CEH,02H;F P-DB 00H,0CFH,6EH;NL,P.,H;BCD转换及送显缓第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 HEXBCD2:NOP ;3BYTE HEX TO 4BYTE BCD HEX(2220H)-BCD(2623H)MUBTD:MOVR0,#23H MOVR7,#04H CLRA LOPP

35、1:MOVR0,A INCR0 DJNZR7,LOPP1 MOVR7,#18H;32BIT LOOP4:MOVR1,#20H MOVR6,#03H CLRC第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 LOPP2:MOVA,R1 RLCA MOVR1,A INCR1 DJNZR6,LOPP2 MOVR5,#04H MOVR0,#23H LOOP3:MOVA,R0 ADDC A,R0 DAA MOVR0,A INCR0第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 DJNZR5,LOOP3 DJNZR7,LOOP4SBCD:MOV

36、 R0,#23H;MOV R1,#LED1SL1:MOV R3,#04HHEX1:MOV A,R0 ANL A,#0FH MOV R1,A INC R1 MOV A,R0 ANL A,#0F0H SWAPA第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 MOV R1,A INC R1 INC R0 DJNZ R3,HEX1NEXT2:RET;数码管熄灭子程序NL0:MOV R0,#LED1 JNB 28H.1,NL1 MOV R0,#FDY1NL1:MOV R1,#08H第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 CLRRT:

37、MOV R0,#12H INC R0 DJNZ R1,CLRRT RET;键盘子程序KKEYII:LCALL KKS1 ;KEY SCANNING PROG JNZ KLK1 ;有按键,转跳KLK1 KNN1:LCALL DELAY ;LCALL DELAY SETB 28H.3 RET第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 KKEYI:LCALL KKS1 ;KEY SCANNING PROG JNZ KLK1 ;有按键,转跳KLK1 KN1:LCALL DELAY ;LCALL DELAY LJMP KKEYI ;无按键,转跳KKEYI继续测键KLK

38、1:LCALL DELAY ;LCALL DELAY LCALL KKS1 JNZ KLK2 ;确实有按键,转跳至 KLK2 LCALL DELAY LJMP KKEYI第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 KLK2:NOP ;THERE IS KEYI JB P1.0,NOK1 MOV A,#00H LJMP GOHMNOK1:NOP JB P1.1,NOK2 MOV A,#01H LJMP GOHMNOK2:NOP JB P1.2,NOK3 MOV A,#02H LJMP GOHM第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析

39、设计与分析 NOK3:NOP JB P1.3,NOK4 MOV A,#03H LJMP GOHMNOK4:NOP JB P1.4,NOK5 MOV A,#04H LJMP GOHMNOK5:NOP JB P1.5,NOK6 MOV A,#05H LJMP GOHM第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 NOK6:NOP JB P1.6,NOK7 MOV A,#06H LJMP GOHMNOK7:NOP JB P1.7,KLK1 MOV A,#07H GOHM:PUSH ACCKLK3:LCALL DELAY LCALL KKS1第第1616章章 电压控制

40、电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 JNZ KLK3 LCALL DELAY LCALL DELAY LCALL KKS1 JNZ KLK3 POP ACC CLR 28H.3 RET KKS1:MOV P1,#0FFH ;IS THERE ANY LCALL DELAY LCALL DELAY MOV A,P1第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 CPL A RET ;IF THERE IS KEYING THEN A=/=0 DELAY:MOV R1,#09H WWW:MOV R0,#0FFH NMN:DJNZ R0,NMN DJ

41、NZ R1,WWW RETT1S:MOV INT_R1,#0FFH第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 TSM3:MOV INT_R0,#0FFHTSM4:DJNZ INT_R0,TSM4 DJNZ INT_R1,TSM3 RETADDMB:MOV R2,#02H ;NO SIGN N BYTES ADDS N BYTES MOV R0,#4FH ;(.4FH)+(.5FH)=(.4FH)MOV R1,#5FHADDMBB:CLRC第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 ADDL:MOV A,R0 ADDCA,R

42、1 MOV R0,A DECR0 DECR1 DJNZ R2,ADDL RETEND 第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 16.4 系统仿真系统仿真/硬件验证硬件验证 16.4.1 系统调试的方法 本系统既含有电压控制的LC振荡源高频电路，又含有FPGA自编程硬件设计电路和单片机控制电路，整个系统非常复杂，因此我们采用自底向上的调试方法，也就是先进行各个单元电路的软件仿真和硬件调试，在各个单元电路调试好后再进行系统联调，最后进行硬件的编程固化及系统的组装。第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 16.4.2 系

43、统调试的软/硬件 (1)设计开发软件：MAX+plus 10.0、伟福6000(WAVE 6000 for windows)。(2)主要设备：高频电路调试设备：WYQ230V2A直流稳压电、GDS-820S数字存储示波器、EE5113型无线电综合测试仪；单片机及FPGA/CPLD调试设备：PIV计算机、伟福E6000L单片机仿真器及POD8X5XP仿真头、GW48-CK EDA实验开发系统、单片机最小系统、炜煌WH-500B程序编写加密器。第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 16.4.3 系统的有关仿真 从图16.12可以看出，当ADDSUB=0(即

44、ADDSUB1.0=00)时，CTR=H0FA，即CTR=D250，当ADDSUB=1(即ADDSUB1.0=01)时，EN每来一个上升沿，CTR在原来值的基础上加1，依次为H0FB、H0FC、H0FD、H0FE、H0FF等，即CTR=D251、D252、D253、D254、D255等，亦即其锁定频率分别为25 MHz，25.1 MHz、25.2 MHz、25.3 MHz、25.4 MHz、25.5 MHz。第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 图16.12 FPGA测控专用芯片YKZTQ.VHD的仿真图之一 第第1616章章 电压控制电压控制LCLC

45、振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 程序设计时规定CLK=200 Hz，而仿真时被测信号FIN的频率为CLK的20倍，因此仿真的结果应该为20020=4000 Hz。从图16.13的实际仿真结果看，所测频率为十六进制的000028，即十进制的000040，亦即00.0040 MHz，也就是4000 Hz，与预计的结果一致。第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 图16.13 FPGA测控专用芯片YKZTQ.VHD的仿真图之二 第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 16.4.4 系统的硬件验证 1单元电路的调试

46、LC压控振荡器的调试：使用WYQ230V2A直流稳压电源、GDS-820S数字存储示波器、EE5113型无线电综合测试仪等仪器设备，对LC压控振荡器进行测试，包括是否起振，振荡器的频率、幅值、功率等。FPGA/CPLD测控电路的调试：使用MAX+plus 10.0、计算机、GW48-CK EDA实验开发系统等软件和设备，对FPGA/CPLD测控电路进行VHDL程序的调试、有关仿真以及编程下载，硬件测试等。第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 单片机键盘和显示控制程序的调试：使用伟福6000(WAVE 6000 for windows)、计算机、伟福E6

47、000L单片机仿真器及POD8X5XP仿真头等软件和设备，对单片机键盘和显示控制程序进行调试。第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 2系统的联合调试 在各个单元电路调试好后即可进行系统联调，各联调设备的连接请参考相关内容。3系统的硬件验证 系统联合调试成功后，可将单片机程序通过编程器固化到单片机中并插入EDA实验开发系统中的单片机插座上，将VHDL设计经过综合适配后的网表对CPLD/FPGA进行编程下载，输入相关的信号，并进行有关性能指标的测试，直到满足系统的设计要求为止。第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析

48、16.5 设计技巧分析设计技巧分析 (1)在系统总体设计方面，充分利用单片机和FPGA/CPLD各自的优势，将测控的主体频测及锁相环的控制分配给FPGA/CPLD，既可满足频测对速度方面的要求，又可满足对锁相环控制需多I/O口的要求，同时利用单片机具有良好的人机接口和控制运算的功能，可以较简单地实现键盘和显示控制。第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 (2)在电压控制LC振荡源的设计中，根据前面的计算，要达到1535 MHz共20 MHz的频率可调范围，变容二极管在210 V的电压范围内的电容值变化要达到30380 pF，但这么大变容范围的变容二极管几

49、乎没有，因此我们可分为两个频率段进行设计，这样既可克服器件的限制，又容易满足设计要求。振荡器在不同频率段的工作通过转换开关实现。第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 (3)在频率测量方面，由于本设计所测频率属于高频范围，因此只采用了传统的测频方法而没有采用等精度的测频方法，既实现了测频的精度要求，又大大地简化了测频模块的设计。第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 (4)对锁相环MC145152的控制，既可用单片机实现，又可用FPGA实现，但用单片机控制需要两组I/O口(运算时要用到两个字节)，这将会占用大量的I

50、/O资源，而用FPGA实现则只需要10个I/O口(FPGA可以采用10位位宽来运算)，并且FPGA有丰富的I/O口，同时采用FPGA控制锁相环，算法上也比单片机简单，所以采用FPGA来控制MC145152。第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 (5)在显示方面，首先采用串行显示和分屏显示，简化了显示数码管的数量和驱动电路的设计。其次是通过显示模式的切换，满足了系统工作在不同状态时，数码管的显示方式不一样的要求。(6)FPGA采集数据的锁存问题：我们设想的是先将采集到的数据锁存，然后清零，所以清零应该要比锁存滞后，如果将程序设定在50 Hz频率的下降沿锁

51、存，负脉宽清零，将存在不可确定的因素。如果我们在50 Hz频率的下降沿锁存，但是不马上清零，而是等到200 Hz频率也是低电平时才清零(如图16.14所示)，这样就能保证先锁存数据再清零。第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 图16.14 采集数据的锁存示意图 锁存时刻清零时段第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 (7)单片机与FPGA的数据交换问题：由实际调试得知：FPGA与单片机进行数据交换时，能否成功关键在于FPGA端口处理以及单片机发送控制信号的时序应满足FPGA的要求，而且它们之间数据交换端口为单向性比双向性更可靠。第第1616章章 电压控制电压控制LCLC振荡器的振荡器的设计与分析设计与分析 16.6 系统扩展思路系统扩展思路 (1)设计并制作系统工作的外围电路：系统用方波信号源、直流工作电源。(2)设计并制作功放电路和峰-峰值测量电路。(3)系统联合调试成功后，可将单片机程序通过编程器固化到单片机中，将VHDL设计经过综合适配后的网表对CPLD/FPGA进行编程下载，将整个系统的外围电路设计制成印刷电路板。