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现代电子技术的迅猛发展对石英晶体振荡器的频率稳定度、体积、功耗等技术指标提出了越来越高的要求。为了适应形势的发展,本文成功设计了一种以14位AD/DA数据处理芯片TLC320AC02I和单片机AT89C4051为核心的新型微机补偿晶体振荡器（MCXO）,并全面介绍了该微机补偿晶体振荡器的工作原理、系统构成及单片机控制软件设计。文章首先由系统总体框架出发详细描述了各部分硬件电路设计及功能实现:阐述了AD/DA数据处理芯片TLC320AC02I的主、次通信数据格式设置、AD/DA同步转换、芯片掉电等功能的实现方法;由“负阻”概念分析推导出科尔匹兹石英晶体振荡电路的相位平衡条件和振幅平衡条件,并设计具体振荡电路;设计了一种以铂电阻为敏感器件的温度传感器。文中创造性的提出一种MCXO的在线实时测量方案,该方案使得整个测量过程处于数字化控制模式,并且在系统完全封装后进行,从而大大降低了系统误差,提高了温度补偿精度,实现了温度补偿晶体振荡器的“测量—工作”一体化,适应MCXO规模化生产的工艺要求。系统通过采用微处理器这个关键器件,实现了石英晶体振荡器温度补偿的三次线性插值拟合运算及晶体老化自动补偿,并提供在系统密封状态下的频率微调功能;同时通过软硬件优化设计,大大降低了整机功耗和体积。该MCXO采用电阻焊全密闭封装,提高了系统抗电磁干扰及环境适应能力。文章最后列出了日本Systec Research公司及湖南大学对两台样机的主要项性能指标的测试结果:频率温度稳定度≤±2×10-7（-40℃～+85℃）,体积35×23×10mm3,平均功耗≤50mW。 目前,我国在温度补偿晶体振荡器的研究与生产方面与发达国家相比还有很大差距,尚未见微机补偿晶体振荡器的实用产品报道。本文所设计的微机补偿晶体振荡器具有频率温度稳定度高、体积小、功耗低、使用方便、非常适合自动化批量生产等特点,其综合指标居国内领先水平,具有很大的推广应用价值。