调频发射实训项目

1、 用单片机编程产生不同的频率值，同时控制数码管动态显示，再用锁相技术提供稳定的输出频率。配以调频电路、发射电路，从而实现可编程设定输出载波频率的FM发射机。 其特点是：结构简单，稳定性好，频率可调。电路包含的主要元器件和基本电路部分有：单片机、锁相环、压控振荡器、分频器、晶体振荡器、倍频电路、选频放大电路、滤波器、调频预加重电路等等。一、1、电原理框图二、电路原理及软件设计 2、成品介绍二、电路原理及软件设计 3、电路原理介绍二、电路原理及软件设计 硬件组成及电路中所用的IC芯片 这种由台湾义隆公司近年推出的八位EM78系列单片机，目前已广泛应用于家用电器、工业控制、仪器等方面，与AT89系列

2、、PIC系列、Z86系列、GMS97系列等单片机相比，它具有先进的单片机结构、优越的数据处理性能、强大的单片机新功能、灵活的功能选择设计、通俗易懂的指令系统、完备的开发手段以及相对较高的性价比。 鉴相器CD4046 鉴相器CD4046集成了相位比较、压控振荡器（VCO）、线性放大器、源跟随器、整形电路等部分，最高频率为1.2MHz、工作电压VDD=15V，16脚封装 CD4060B串行计数/分频器 CD4060B内部包含一个振荡器和一个14级二进制串行计数/分频器，它可作为可控制计数器、定时器、分频器以及时延电路等使用。本电路中用到的是分频记数器的功能。 CD4060B的分频范围为2-42-1

3、4之间，本电路中接14脚即得到2-8（256）的分频数。 锁相环简介为得到稳定的频率我们引入了锁相环，其输出频率精度与4.00MHz晶振精度同数量级。锁相环其实就是能够完成两个电信号相位同步的自动控制闭环系统，简称PLL。它广泛应用于广播通信、频率合成、自动控制及时钟同步等技术领域。压控振荡器的输出Uo接至相位比较器的一个输入端，其输出频率的高低由低通滤波器上建立起来的控制电压Ud决定。施加于相位比较器另一个输入端的外部输入信号Ui与来自压控振荡器的输出信号Uo相比较，比较结果产生的误差输出电压UO1正比于Ui和Uo两个信号的相位差，经过低通滤波器滤除高频分量后，得到一个控制电压Ud。当Ui和

4、Uo两个信号的相位差变大时，这个电压Ud朝着减小VCO输出频率和输入频率之差的方向变化，直至VCO输出频率和输入信号频率获得一致。这时两个信号的频率相同，两相位差保持恒定（即同步）。此时称作相位锁定 预加重和去加重技术 理论上已证明，鉴频器的输出噪声功率谱按频率的平方规律增加。但是，许多实际的消息信号，例如语言、音乐等，它们的功率谱随频率的增加而减小，其大部分能量集中在低频范围内。高频丙类功率放大电路3、电路原理介绍二、电路原理及软件设计 4、软件设计（1）改变输出频率的方法 本项目中改变频率有如下方法： a、改变外接晶体振荡器频率并调整元器件参数； b、改变外接分频器的分频值并调整元器件参数

5、； c、改变单片机的程序设计，调整指令延时数。 使用前两种方法改变频率都要改变硬件，这将使电路的结构受到影响，很不方便。第c种方法只需改变单片机的指令，因此最佳。二、电路原理及软件设计 （2）编程思想 电路中单片机的作用有三个：输出分频脉冲、按键处理、频率显示。 产生分频脉冲： 首先在P6.6口输出一个低电平，然后以单片机的时钟脉冲为参考，用指令延时一定量的时间后再将P6.6口的输出变为高电平。接着，再用指令延时一定量的时间后将P6.6口的输出重新变为低电平。如此往复，P6.6口就输出了一个对时钟分频后的矩形脉冲。 按键处理： 当检测到换频键被按下时调用按键处理子程序，将分频微调的值改变，从而

6、使软件延时改变而使输出频率改变。 频率显示：由分频微调后的值经过运算就可得到频率值，将该频率值经过译码由I/O口输出。二、电路原理及软件设计 利用软件改变输出频率的原理 1、分频器CD4060B所接晶振频率为F (本例中F=4.00MHZ)，经过256分频后输出15.625KHZ（Fe15.625KHz = F/256）基准频率。 2、锁相环锁相时，两个输入端频率相等。此时单片机输出到鉴相器的 Fe15.625KHz（ Fe Fe ）。 3、如预得到40MHZ的合成频率（即Fo40MHz），单片机软件编程的分频数N1= F0/ Fe=2560，若单片机的一个指令周期C选为4个时钟，要输出15.

7、625KHZ的频率则需指令（延时数）N2=N1/C=N1/4=640，（注C=2 时 1280）即每执行640条指令的延时单片机输出引脚将产生15.625KHZ的脉冲。此时压控振荡器输出端就得到40MHZ的合成频率。 4、 40MHZ的合成频率二倍频后即可得到80MHz的稳定频率（即2F0=80MHz）。预得到80MHZ，80.125MHZ，80.250MHZ，80.375MHZ，80.50MHZ等的合成频率或其它频率值，则只需改变单片机指令延时数N2即可方便的得到。 根据锁定时满足：Fe=Fe N1：单片机分频数 N2：单片机指令数由F/256=Fe= Fe =F0/N1=F0/(N2*C)

8、= 15.625（KHZ） F0：单片机时钟频率可以算出2F0最小步长，即 F0/640=0.0625 MHz（C=4 时 执行时变动一条指令F0的改变数），2F0 即为 0.125MHZ当 C=2时2F0最小步长为0.0625MHZ。欲得频率2F0只需根据公式求出指令延时数N2并编写程序即可，且2F0只能取最小步长整数倍。 注：C * N2 *Fe= N1* Fe= F0（3）程序流程图及说明二、电路原理及软件设计 系统初始化： 看门狗使能、内存定义、I/O口定义、设定标记初始值等等段码值的输出： 段码值由输出口P60、P61、P62、P50、P51、P52、P53供给。1、简要的安装说明三

9、、安装与调试 (1)、筛选测试全部元器件(2)、检查印制板质量。(3)、正确安装和焊接元器件。(4)、最后检查安装正误和焊接质量1、简要的安装说明三、安装与调试 (5)、编写控制程序(6)、用Simulator调试程序无误。(7)、用专用的程序烧写装置烧入EM78P153S。(8)、插入对应IC插座等候调试PCB 装配图（显示部分略）三、安装与调试 2、简要的调试说明三、安装与调试 （1）部分测试用的仪器逻辑笔E4411B 频谱测试仪2、简要的调试说明三、安装与调试 （2）、用万用表测试电源通道不短路后接通电源。（3）、检测 CD4046 的2个信号输入端应有15.625KHZ方波脉冲。实测的

10、双踪波形2、简要的调试说明三、安装与调试 （4）、用电压表测量P点电压，同时调整L2线圈的磁芯，使该点电压能在0.14.8伏之间变化，最终调整在2.3 伏左右。（5）、用双踪示波器观察CD4046的3脚和14脚波形，同时旋动L2磁芯观察波形变化，判断锁相情况。（也可由谱线移动情况来判断）2、简要的调试说明三、安装与调试 2、简要的调试说明三、安装与调试 （6）、用频谱仪观察发射谱线位置和高度，调整拨动高放部分的线圈使频率为 2 f0 的谱线最高，其它谐波谱线最低。（7）、给音频输入端加载一个1kHz音频信号，并用收音机试验接收。2、简要的调试说明三、安装与调试 2、简要的调试说明三、安装与调试 （8）、按动10次频率微调键，观察数码管显示情况。（9）、按动10次频率微调键，调整收音机频率调谐旋钮观察接受频率改变情况。 四、扩展与再开发 本项目的电路设计并不完善，功能也有限。同学们在现有软硬件基础上可结合所学的专业知识，进一步对其再开发和