摘要：介紹一種采用可編程CMOS頻率合成器DS1077設計的單片機系統(tǒng),使單片機能根據(jù)環(huán)境需要動態(tài)調整系統(tǒng)的工作頻率,既能滿足系統(tǒng)求的實時處理能力,又盡可能地降低系統(tǒng)的耗電量及引起的電磁干擾。同時還討論了系統(tǒng)改變工作頻率后對RS232串行通訊的影響以及解決辦法確保該系統(tǒng)在不的工作頻率下仍能正常進行RS232串行通信。這種單片機系統(tǒng)的變頻設計提高了系統(tǒng)的適用范圍和兼容性,使系統(tǒng)設計更加靈活。
關鍵詞：可編程CMOS頻率合成器 串行通訊 動態(tài)編程 DS1077
在單片機系統(tǒng)中,總希望單片機能夠工作于最大頻率,以提高系統(tǒng)的實時處理能力。但單片機系統(tǒng)工作頻率越高,其耗電量及引起的電磁干擾也就越大,并且單片機工作頻率的選擇直接影響到RS232串行通訊。特別是在51單片機系統(tǒng)中,RS232串行通訊的使用往往決定了系統(tǒng)時鐘選用,這使得在設計單片機系統(tǒng)時的靈活性大大降低。在很多情況下,希望設計出一個工作頻率可根據(jù)任務的輕得實時改變,并且能夠在各種工作頻率下進行RS232串行通訊的單片機系統(tǒng),它既能滿足單片機的實時處理要求,又有利于降低系統(tǒng)的耗電量和電磁干擾。采用可編程CMOS頻率合成器DS1077后,設計這種系統(tǒng)變得簡單了。
1 可編程CMOS頻率合成器DS1077
1.1 DS1077的引腳及其功能
DS1077是一個具有兩種同步輸出的單片機固定頻率合成器。它不需要外接任何元件即可工作,允許通過二線串行接口頻率合成器進行動態(tài)編程。DS1077的輸出頻率范圍寬（8kHz～133MHz）,且在整個溫度和電壓變化范圍內輸出頻率偏差小于1%。DS1077既可作為由控制器編程的兩路同步頻率合成器使用,也可以當作固定頻率振蕩器使用�？刂破骺赏ㄟ^編程片上的兩個預標定器和一個除法器來調整兩路同步輸出頻率。工作模式和輸出頻率的設定值存儲于片上EEPROM中。每次上電時,存儲于EEPROM中的值自動彈出到各個寄存器中,使DS1077工作于以前設定的初始狀態(tài)。
引腳功能：
SCL：串行時鐘輸入線（用于編程）;
SDA：串行數(shù)據(jù)輸入、輸出線（用于編程）;
CTR1：控制OUT1輸出允許或芯片掉電模式的多功能引腳;
CRT0：控制OUT0輸出允許、芯片掉電模式或MUX選擇的多功能引腳;
OUT1：參考頻率輸出引腳;
OUT0：主振蕩頻率輸出引腳。
1.2 DS1077內部框圖如圖及工作原理
DS1077內部框圖如圖1所示。主要由內部主振蕩器、2個預定標器、1個可編程除法器和3個控制寄存器四大部分組成。主振蕩器產生的時鐘信號MCLK既可直接輸出到OUT0,也可以經過P0預定標器分頻后輸出OUT0。另外時鐘信號MCLK經過P1預定標器分頻后要么直接輸出到OUT1,要么再經可編程除法器N分頻后輸出到OUT1。
主時鐘信號MCLK經過P0預定標器進行1、2、4或8分頻后送入MUX選擇器。同時,主時鐘信號MCLK經過P1預定標器進行1、2、4或8分頻后既可直接輸出到OUT1引腳,又可輸出到可編程除法器N進行2～1025之間的任一分頻后送到OUT1引腳。
通過對控制寄存器進行編程,可決定DS1077輸出頻率和工作模式�？刂萍拇嫫鞯闹荡嬗谄瑑鹊腅EPROM中,因此只有改變輸出頻率和工作模式時才需要對DS1077重新編程。
1.3 DS1077的控制寄存器
DS1077的控制包括MUX寄存器、DIV寄存器和BUS寄存器共3個寄存器。MUX寄存器用于設置頻率合成器的工作模式,DIV寄存器用于設置工作頻率,BUS寄存器用于設置總線控制方式。它們的設置方式如下：
MUX寄存器（16位）：
| - | PDN1 | PDN0 | SEL0 | EN0 | 0M1 | 0M0 | 1M1 | 1M0 | DIV | - | - | - | - | - | - |
其中,標志位EN0、SEL0、PDN0和引腳CTRL0對輸出OUT0的工作模式進行設定,如表1所示。標志位PDN1和引腳CTRL1對輸出OUT1的工作模式進行設定,如表2所示。標志位DIV決定是否使用可編程除法器N。當DIV=1時,可編程除法器被忽略;如果DIV=0,可編程除法器正常工作。標志位0M1和0M0、1M1和1M0分別決定了預定標器P0和P1的分頻比,如表3所示。
表1 輸出OUT0的工作模式設定
| EN0 | SEL0 | PDN0 | CTR0功能 |
| 0 | 0 | 0 | 掉電控制（CTR0=1進入掉電模式,CTR0=0時OUT0輸出高阻） |
| 0 | 1 | 0 | OUT0輸出選擇（CTR0=1時OUT0輸出MCLK/M,CTR0=輸出MCLK） |
| 1 | 0 | 0 | OUT0輸出允許（CTR0=1時OUT0輸出高阻,CTR0=0輸出MCLK） |
| 1 | 1 | 0 | OUT0輸出允許（CTR0=1時OUT0輸出高阻,CTR0=0輸出MCLK/M） |
| X | 0 | 1 | 掉電控制（CTR0=11進入掉電模式,CTR0=0時輸出MCLK） |
| X | 1 | 1 | 掉電控制（CTR0=1進入掉電模式,CTR0=0時OUT0輸出MCLK/M） |
其中,MCLK為內部振蕩器產生的主時鐘信號,MCLK/M為主時鐘信號經P0預定標器分頻后的時鐘信號。
表2 輸出OUT1的工作模式設定
