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LMX2332的频率合成器利用AT89C2051控制

摘要:LMX2332是美国国家半导体公司生产的集成数字锁相环(PLL)电路。文章介绍了利用单片机AT89C2051控制数字锁相环LMX2332及压控振荡器JTOS-150实现低噪声频率源的方法,该方法可通过改变AT89C2051的程序得到不同频率的信号。

关键词:AT89C2051;单片机;锁相环;LMX2332;频率合成器

1 引言

数字式频率合成器能提供长期频率稳定度与短期频率稳定度都比较高且杂波少的信号输出,而且,波道数目多、体积小、易于数字化和集成化。数字锁相环构成的数字式频率合成器是目前通信、仪表、雷达等电子技术中广泛应用的一种频率合成技术,它的基本组成如图1所示。

该环路的输入端有一个数字参考分频器÷R,而在环路的反馈支路上有数字程序分频器÷N这样,当环路锁定时,压控振荡器的输出频率为:

f0=N fr=(N/R)fφ

式中,fr为实际参考频率;fφ为参考晶振频率。

用单片机AT89C2051控制频率合成器时,主要是向数字式频率合成器LMX2332提供适当的数字参考分频比R和数字程序分频比N。这样,根据需要改变单片机的程序就可以产生相应频率的信号。



2 基于单片机AT89C2051的控制电路

该系统用单片机AT89C2051 的P1口作为锁相环的输出端口,P1.7、P1.6、P1.5分别对应LMX2332的LE、Data、Clock。其中Data是LMX2332的数据输入脚;LE是LMX2332的使能端,低电平有效;Clock是LMX2332的时钟输入端,上升沿有效。图2所示是用AT89C2051控制的频率合成器的电路框图。其中AT89C2051与LMX2332之间通过74LS373进行缓存,否则将会在VCO输出信号中出现单片机产生的杂散。C1,C2,R2,C3,R3用于构成环路滤波器。



3 AT89C2051的程序设计

LMX2332的控制字有22位,其中低两位是地址位00表示输入中频参考分频器,01表示输入中频程序分频器,10表示输入射频参考分频器,11表示输入射频程序分频器,高19位是数据位。参考频率为10MHz,输出频率为100MHz,可以设中频的参考分频器R为4,程序分频器为40。

在单片机AT89C2051向LMX2332输入控制时,应按表1的顺序从高位开始,输入前应先将LMX2332的LE置低,每输入1位给Clock一个有上升沿的脉冲。上升沿脉冲子程序为:

CLOCK:SETB P1.5;给LMX2332的Clock一个上升沿

NOP ;增加脉冲宽度

CLR P1.5 ;设定LMX2332的Clock脚为低,以便下次输入

RET

单片机向LMX2332传输的数据由Data输入。输入中频参考分频器R的程序如下:

IF RCLR P1.7 ;设置LMX2332的LE为低

CLR P1.6 ;准备向LMX2332的Data输入低

ACALL CLOCK ;向LMX2332的Data脚输入一位数据

ACALL CLOCK

ACALL CLOCK

SETB P1.6 ;准备向LMX2332的Data输入高

ACALL CLOCK

ACALL CLOCK

CLR P1.6

MOV R5,#0CH

CYCLE1:ACALL CLOCK ;连续输入11位相同的数据

DJNZ R5,CYCLE1

SETB P1.6

ACALL CLOCK

CLR P1.6

ACALL CLOCK

ACALL CLOCK

ACALL CLOCK

ACALL CLOCK

SETB P1.7



4 实验结果

经过适当改变单片机AT89C2051的程序,并向LMX2332输入不同的参考频率分频系数R和程序分频系数N,可以得到不同的频率信号。图3分别是同一锁相环产生的100MHz和140MHz信号的频谱图。由图可见:信号相位噪声在偏离中心1kHz处优于-110dBc/Hz,而且频率稳定度也很好。

表1 LMX2332控制字表

Reg.
2120191817161514131211
R-IR
00011000000
N-IF
00000000000


Reg. 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 R-IF 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 N-IF 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1

5 结束语

从上面的设计中可以看出,这种用单片机AT89C2051控制LMX2332的频率合成器,具有设计简单,价格低廉、应用方便、系统可靠等优点,而且非常灵活,同时还可以根据需要改变频率。