单极性、双极性2种工作方式。单极性工作方式指的是在一个PWM周期内，电机的电枢只承受单极性的电压；双极性工作方式是指在一个PWM周期内电机电枢两端的电压呈正负变化。调速控制系统采用的是单极性工作方式。单片机的PWM输出引脚P3.7接L298的EnA和EnB引脚,它控制着电机转速大小；单片机的P3.2经过一定的逻辑电路接到L298的IN1，IN2，IN3，IN4输入引脚上，它控制电机的转动方向。比较器LM393主要起到了限制过流和保护L298的作用。LM393的同相端直接连到了一个可变电位计上，电位计的参考电压是可调的。调节电位计的参考电压能调节L298的限流电压。LM393的反相端接到L298的SENSEA和SENSEB两检测端。当检测电阻两端的电压大于限流电压时，比较器的反相端的电压大于同相端的电压，输出端输出低电平，从而把L298的EnA和EnB使能端拉低，L298停止工作。这就起到了限制过流和保护L298的作用。为了增强L298的驱动能力，本调速控制系统对L298的两路驱动进行了并联使用，最大驱动能力可以达到3A。现在我们可以通过L298的内部结构图，分析L298实现的功能，如图3-4：
图3-4 L298内部结构图
L298的逻辑控制见表3-4。其中C为IN1、IN3，D为IN2、IN4；L为低电平，H为高电平，※为无论是低电平还是高电平。Ven为电压比较器输出端信号。
对于L298的应用，还需要对采样电阻R10进行选择。对R10进行选择，以下几个因素是必须考虑的。第一，L298的允许采样电压值是2V，超过这一幅度，芯片会自动保护从而停止工作。第二，L298允许的电流和功率的限制。第三，
电阻自身可能达到的功耗。在本设计中，选用了阻值1.5Ω额定功率5W的电阻保证电机可正常工作。
表3-4 L298对直流电机的逻辑真值表
输入
Ven=H Ven=H Ven=L Ven=L PWM无输 出
C=H；D=L C=L；D=H C=※；D=※ C=※；D=※ Ven=※；C=※；
D=※
输出
运转状态下，正转 运转状态下，反转 运转状态下，电机制动 停止状态下，电机不工作 运转状态下，电机制动； 停止状态下，电机不工作
3.5 键盘部分
在第二章已经选用了独立式键盘作为该系统的输入设备，S1、S2、S3和S4分别控制电机的启停、方向、加速和减速，其与单片机的接口电路如图3-5所示。
图3-5 独立键盘电路硬件图
本设计采用的是查询工作法，按键产生的抖动采用软件延时方法消去，具体
方法在第4章有详细介绍。直接在主程序中插入键盘子程序，主程序每执行一次，键盘子程序就执行一次。如果没有键按下就跳过键识别，直接执行主程序；如果有键按下，则执行键盘子程序，得到按键编码值，然后根据编码值进行处理。处理完以后再回到主程序执行[5]。
3.6 LED显示部分
这里直流电机调速系统所使用的是四位共阳极数码管显示直流电机的转速，为了节省I/O口我们使用译码器74LS47来把四位的BCD码转换成七段LED显示，在下章软件部分讲述单片机输出转速数值用BCD表示。下面给出LED与单片机的接口电路图，如图3-6所示：
由图3-6可以看出AT89S51单片机的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3作为BCD码的输出口，分别与译码器的A、B、C、D引脚相连；单片机的P2.4、P2.5、P2.6和P2.7分别作为四位LED的由低位到高位的选通脚。设计中我采用了通过控制三极管来选通LED的方法。这里选用了一个NPN三极管，当给其高电平时就导通，给其低电平时就截止。由于LED正常的工作电压为3.5V左右，如果直接给LED选通端接5V电压，LED可能会烧毁，所以先接两个压降为0.7V的普通二极管进行降压后再送到三极管的集电极。这样做可以保证LED能正常地工作。
图3-6 LED与单片机接口图
3.7 测速部分
第二章已经对测速传感器进行了选择，由图2-8可知CS3020有三个引脚，其中1脚接电源，2脚接地，3脚接输出，安装简单方便易用。在电机的转叶上贴上两片小磁钢，那么电机每转一圈，霍尔传感器输出两个脉冲，这样可测出被测对象的实际转速。其硬件原理图如图3-7所示：
图3-7 测速硬件原理图
CS3020工作原理是将磁信号转换为电信号。因其内部含稳压电路、霍尔电势发生器、差分放大器、施密特触发器以及输出级，故能实现以上功能。图3-8（a）和图3-8（b）分别是CS3020的功能图和输出特性图。对于开关型传感器的正值规定是：用磁铁的S极接近传感器的端面所形成的B值为正值。由输出特性图可以看出：当B=0时，VO为高电平；当外磁场增至BOP时，输出VO由高电平转为低电平。外磁场由BOP降BRP时输出VO由低电平反向，BRP被为释放点。对于CS3020，BOP=0.022T，BRP=0.0165T，VOL=80~150mV，VOH=4V，工作电压为4.5V～24V。
（a）
VO VOH
VOL
BOP B BRP （b）
图3-8 （a）CS3020功能图和（b）CS3020输出特性
3.8 复位电路和时钟电路
图3-9 复位电路
图3-10 时钟电路