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毕业设计-由单片机构成的锁相环实验平台硬件设计，共37页，14228字，附任务书、开题报告、外文翻译等
用单片机实现单环式数字频率合成器构成的锁相环实验平台。具有键盘输入和显
示功能，输出频率f0=1.000~999KHZ, 频率间隔1KHZ。输出电平：TTL电平。
电源：+5V。
通过实验设备能观察锁相环的同步过程、跟踪过程、捕捉过程，测量锁相环的
同步带与捕捉带，并计算它们的带宽。能测量输入和输出信号的波形，测量并观察最
小分频比和最大分频比。
主要完成硬件设计。

研究内容及实验方案
本次设计的实验设备能观察锁相环的同步过程、跟踪过程、捕捉过程，测量锁相环的同步带与捕捉带，并计算它们的带宽。能测量输入和输出信号的波形，测量并观察最小分频比和最大分频比，其系统框图为：
图一、锁相环电路原理框图
锁相环的相位比较器又称鉴相器，两个同频率的信号，第一个信号的过零点，与第二个信号的过零点之间的距离，可用相位角度做单位，也可用时间做单位，来比较相位差。他的作用它的作用是检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号转换成电压信号输出，该信号经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压，对振荡器输出信号的频率实施控制。
压控振荡器指输出频率与输入控制电压有对应关系的振荡电路(VCO)。在通信或测量仪器中，输入控制电压是欲传输或欲测量的信号（调制信号）。人们通常把压控振荡器称为调频器，用以产生调频信号。在自动频率控制环路和锁相环环路中，输入控制电压是误差信号电压，压控振荡器是环路中的一个受控部件。
环路滤波器是跳频源工作原理中的其中一模块。其实它是滤波器中的一种类型，因为这种滤波器使用在环路中，因此得名环路滤波器。它是PLL(锁相环)电路中的重要组成部分。它的作用是：在鉴相器的输出端衰减高频误差分量，以提高抗干扰性能；在环路跳出锁定状态时，提高环路以短期存储，并迅速恢复信号。
四、目标、主要特色及工作进度
目标：用单片机实现单环式数字频率合成器构成的锁相环实验平台，通过实验设备能观察锁相环的同步过程、跟踪过程、捕捉过程，测量锁相环的同步带与捕捉带，并计算它们的带宽。能测量输入和输出信号的波形，测量并观察最小分频比和最大分频比。
主要特色：该锁相环由G4046(CD4046)5G4046 构成，功耗小，成本低，运行可靠。该实验设备体积小，对实验设备要求不高，只要有稳压电源，信号源和率波器就可以完成全部实验。

摘要：现代通信系统中，为确保通信的稳定与可靠，对通信设备的频率准确率和稳定度提出了极高的要求。传统的RC或LC信号源虽然调节方便，但是稳定性不高，而使用石英晶体振荡器虽然稳定性够高，但是它的频率调节范围又不够。采用现代锁相环频率合成器技术不仅可以使频率的调节范围达到要求，而且它的稳定性够高。所以现代锁相环频率合成技术在现在和未来的通信领域扮演重要的作用。
锁相环由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器组成。鉴相器主要用于检测两个输入信号直接的相位之差。本次设计中相位比较器与压控振荡器VCO由锁相环LM4046 组成。1/N分频电路是一个三级可预置数分频器，各级都采用可预置数BCD码同步1/N制计数器MC14522，每级的分频比可用4 位小型拨动开关以8421BCD码形式对该级计数器进行预置数，分频比可选择的范围为0——999。当电路中输入外接信号源后，经过电路反馈后得到压控振荡器的频率，电路处于锁定状态，VCO的振荡频率=N，改变三级程序分频器的分频比N时，VCO的振荡频率也随着变化，同时也可以用单片机连接控制电路，通过程序驱动按键来控制分频比。这就是锁相环实现频率合成的过程。
关键词：锁相环 频率合成器 分频比

目录
1 引言 1
1.1 选本课题的意义 1
1.2 锁相环的发展 1
2 锁相环与频率合成器 3
2.1锁相环的特点 3
2.2锁相环的工作原理 4
2.3 锁相环的应用 8
2.4 频率合成器简介 8
2.4.1 频率合成器及其技术指标 8
2.5 频率合成器的类型 9
2.5.1 直接式频率合成器（DS） 9
2.5.2 间接式频率合成器（IS） 9
2.5.3 直接数字式频率合成器（DDS） 10
3 系统总体方案设计 11
3．1 系统总体硬件设计方案 11
3.1.1 锁相电路设计 12
3.1.2分频电路设计 15
3.1.3 单片机最小系统电路设计 18
3.1.4 键盘显示模块设计 20
3.2软件设计 23
4. 实验调试 24
4.1 锁相式数字频率合成器工作原理 24
4.2基本锁相环实验 27
4.3 锁相环频率合成器调试 28
总结 30
参考文献 31
致谢 32
附录 33