DIY简易低频扫频仪的设计与制作

元是本机工作的关键部分，系统结构如图3所示。合成频率步长Fr设定为扫频范围的1／128，扫频范围最大可为20Hz～2MHz，显然，扫频范围越小，扫频精度越高。

目前市场上的频率合成器集成电路很多，我们选用摩托罗拉公司的MC145151。该芯片是一块14位并行码输入的单模、单片锁相环频率合成器，片内含有参考振荡器、参考分频器、鉴相器、可编程分频器等部件，最大可变分频比为16383，最高工作频率为30MHz，能够满足系统的设计要求。

在锁相环路中，环路滤波器的设计是十分重要的。本系统采用无源比例积分滤波器，其结构简单、性能稳定、调试方便。

（3）整流滤波电路

整流电路的任务是将从被测电路接收到的正弦波信号变换成直流电。完成这一电路主要是靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的关键元件。在小功率整流电路中，常见的几种整流电路有半波、全波、桥式和倍压整流电路。为了保证被测信号的完整性，我们采用了桥式整流电路，如图4所示。

滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，滤波电路有很多分类方法。常用的结构有C型滤波电路、倒L型滤波电路、π型滤波电路。比较以上几种滤波器，我们选用电路较简单、性能较好的π型滤波　　电路。

（4）A／D转换电路

A／D转换器的作用是把输入的模拟信号转换成数字形式,使得CPU能够处理从被测电路接收到的模拟信号。因A／D转换器应用范围极广,故其转换芯片品种及类型很多,常见的有ADC0809、ADC570、ADC574、ADC1210、ADC0804、5G14433等多种集成电路。我们选用ADC0809集成转换器，它是一个八通道多路开关、单片CMOS模／数转换器，每个通道均能转换出8位数字量，它是逐次逼近比较型转换器，包括一个高阻抗斩波比较器、一个带有256个电阻分压器的树状开关网络、一个控制逻辑环节和八位逐次逼近数码寄存器，最后输出级有一个八位三态输出锁存器。

为了保证扫频精度，在A／D转换器之前必须加上采样和保持电路，这是因为从模拟量到数字量的转换需要一定时间，在转换时，信号应保持稳定。采样保持电路如图5所示。

（5）液晶显示电路

液晶显示器（LCD）是一种被动式显示器，由于它的功耗低、抗干扰能力强、显示界面效果良好，因而在低功耗的单片机系统中大量使用。

目前市面上的LCD显示屏种类繁多，我们选购了长沙太阳人电子有限公司生产的SMG12232B－2LCM产品。其显示容量是122×32点阵，芯片工作电压是4．5～5．5V，工作电流是5mA（5．0V），它有16只引脚、八位数据线。

（6）轻触键盘部分

控制面板是仪器的必要组成部分，它和显示输出设备一样，均是操作人员与仪器交互的窗口，也是系统与外界联系的纽带和界面。一个安全可靠的应用系统必须具有方便灵活的交互功能，它既能及时反映系统运行的重要状态，又能在必要时实现适当的人工干预。

键盘接口按不同标准可有不同分类方法，按键盘排布方式可分成独立方式和行列方式；按读入键值的方式可分成直读方式和扫描方式；按是否进行硬件编码可分成非编码方式和硬件编码方式；按CPU响应方式可分成中断方式和查询方式。我们选用结构简单、易于处理的行列扫描非编码中断方式键盘。电路原理图如图6所示。

本面板共设控制键Y轴衰减、X轴压缩、中心频率调节以及相应的调谐键"＋"、"－"、全自动调整键（AUTO）。

（7）单片机控制台

单片机（CPU）是整个自动化系统的核心，也是整个硬件部分的总结，它由后述软件驱动各个控制单元。CPU的种类繁多，GI、Rockwell、Intel、Zilog、Motorola、NEC等世界大计算机公司都纷纷推出自己的单片机系列。我们选取最常用的Intel公司生产的MCS－51系列中的AT89C51芯片，它有40只引脚、8位数据线、16位地址线、4KBROM、128ByteRAM、两个外中断、两个16位定时／计数器、一个可编程全双工串行口、共32条可编程的I／O线。

中断式键盘的中断信号线连到CPU的外中断INT0，它的行列扫描线由P1口产生。MC145151、ADC0809、SMG12232B－2 LCM的片选信号由高8位地址线产生。由于MC145151有14位数据线，而AT89C51输出只有8位数据线，我们将CPU分两次送出，先送低字节，后送高字节（称右对齐）。相应的接口电路设置两个锁存器，分别锁存高字节和低字节。ADC0809采用中断方式接收数据，其中断信号线连到CPU的外中断INT1。

四、软件设计

本系统的软件部分采用模块化程序设计方法，由汇编语言A51编写，共分为主程序（MAIN）、外中断0子程序（INT00）、外中断1子程序（INT11）、扫频信号产生子程序（SPXHCS）、液晶显示子程序（LCDSSEE）等几大