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。
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
图2
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 ＲＣＬＲ 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
图3
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. | 21 | 20 | 19 | 18 | 17 | 16 | 15 | 14 | 13 | 12 | 11 |
| R-IR | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| N-IF | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 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。
