基于MCU的锁相环锁定时间测量系统设计

下位机也是基于一个前后台系统，在一个死循环内等待各中断响应。在单片机向锁相环发送完控制数据后开启外部中断，若有外部中断响应则在中断服务程序中读取定时器的值，即为锁定时间，中断结束后将定时器清零，以便再次测量；若当定时器溢出时仍未收到外部中断，表明锁相环未能锁定，则发送未锁定信息给上位机。这里设置了3个中断向量分别为外部中断、定时器T0中断、串口中断。在默认情况下它们的中断优先级依次从高到低，为防止不必要的中断嵌套，在响应其中一个中断服务时应将另两个中断关掉，中断服务结束后再开启。
AT89C51有两路定时／计数器T0，T1。本系统中T1用来设置串口的波特率，串口有4种工作方式，本文使用方式1，即8位异步通信接口，一帧数据有10位，1位起始位，一位停止位。T0用来测量锁定时间，T0定时器使用系统时钟的12分频作为时钟源，将T0配置为16位定时器模式，所以环路锁定时间可由下式确定，单位为μs。
T=(TH0×256+TL0)×Tosc×12 (1)
式中：TH0，TL0分别是在外部中断服务程序中读到的定时器T0的数据寄存器高8和低8位；Tosc是单片机外接晶振的振荡周期，本文外接晶振为12 MHz，即为1／12μs，因此本系统可实现精度为1μs的时间测量。根据图2所示的时序图，单片机向锁相环发送控制数据的子程序如下：



4 结语
本文采用MFC、串口、AT89C51所设计的测量系统能准确测量锁相环的锁定时间，精度达到1μs；并且有很强的通用性，能兼容常见的各类锁相环芯片。系统上位机的人机操作界友好，硬件电路结构简单。