稳压芯片两端反并联二极管对稳压器起到保护作用，防止输入端短路时，电容C3所存L7805芯片引脚及电气特性：
储的电荷通过稳压器放电而损坏器件。
引脚1：电压输入端。其输入电压范围为7~35V。 引脚2：电源地端。
引脚3：电压输出端，典型值为5V。
主要电气特性：输出电压温漂:典型值0.8mV/C；电压调整率（8V≦Vi≦12V）：1.6mV；负载调整率（5mA≦IO≦1.5A）9.0mV；静态电流：5.0mA；短路电流（Vi =35V）：230mA； 峰值电流：2.2A。
L7812芯片引脚及电气特性：
引脚1t：电压输入端。其输入电压范围为14.5~35V。 引脚2：电源地端。
引脚3：电压输出端，典型值为12V。
而其主要电气特性：电压调整率（16V≦Vi≦22V）：3.0mV；负载调整率（5mA≦IO≦1.5A）：11mV；静态电流：5.1mA；短路电流（Vi =35V）：230mA； 峰值电流：2.2A。
注：当输出电流比较大时，应该配备散热片。 78系列稳压芯片引脚图分布如下：
图3-2 78系列稳压芯片
3.2 控制芯片选择
目前市场上出现了多种电动机控制芯片如C8051单片机、STC系列单片机、德州仪器的混合信号处理器TMS320等。
方案一：选用STC89C52芯片，STC系列单片机价格低廉，结构简单，C51编程语言与C语言基本相似，上手比较容易，中断系统和定时器功能基本满足工程需要，另外STC89C52单片机附加一个T2定时器，也方便了直流调速系统设计。缺点是芯片内存较小，不宜开发功能较多，附带大量程序的工程项目，定时/计数器等功能结构较少，I/O口也有限，硬
件资源利用紧张。
方案二：选用C8051单片机：C8051单片机内部集成了ADC转换器，而且具有PWM输出功能和可用于电机测速的测频功能，采用3V电压供电，虽然降低了功耗，但是由于目前主要还是使用5V芯片，为此就会增加硬件电路复杂度，
方案三：以MSP430系列单片机为核心，再添加晶振和复位电路，构成单片机最小控制系统。该方案的优点是功能模块较多，处理能力强，运算速度快，易于实现PWM输出，功耗低。缺点是成本较高，硬件结构较为复杂，性能稳定性较差。
方案论证：本次设计输出PWM波和电机测速各需要一个定时器，利用T1定时器实现串口通信，另外还有中断式矩阵键盘和显示模块， STC89C52单片机足以满足需求。
3.3 电机及驱动模块
本次设计采用小型功率直流电机，额定电压为12V，最高转速接近4000r/min，
单片机控制电机时，由于单片机输出的电流太小，不足于驱动直流电机，为此必须设计驱动电路，通过放大电流驱动电机。电机的驱动电路设计有两种方案选择：
方案一：利用三极管、二极管等模拟器件搭建简单的驱动电路，但是由于这些模拟器件容易产生温度漂移，出现失真现象，而且焊接比较复杂，容易出错。
方案二：以L298N电机专用驱动芯片为核心，配合一些简单的外围电路组成完整的直流电机驱动电路，这种电路稳定性比较好，驱动能力较强，缺点是成本相对较高。
方案论证：本次设计以电机转速控制为主，驱动部分为次要内容，对于电机驱动主要以可靠性和稳定性为主，鉴于两种方案的特点，选择利用方案二来设计驱动模块。
L298N芯片简要介绍：
L298N芯片内部包含4 通道逻辑驱动电路。可以方便的驱动两个直流电机，或一个两相步进电机。输出电压最高可达50V，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用 单片机的IO 口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。L298N 可接受标准TTL 逻辑电平信号VSS，VSS 可接4．5～7 V 电压。4 脚VS 接电源电压，VS 电压范围VIH 为＋2．5～46 V。输出电流可达2 A，可驱动电感性负载。1 脚和15 脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。L298 可驱动2 个电动机， OUT1，OUT2 和OUT3，OUT4 之间可分别接电动机， INPUT1、INPUT2、INPUT3、INPUT4引脚接输入控制电平，可直接与单片机相连，控制电机的正反转。EnA，EnB 接控制使能端，控制电机的停转。
L298N芯片引脚分布如图3.3
图3.3 L298N引脚分布图
3.4 转速及电流检测
(1)转速检测由以下三种方案：
方案一：采用直流测速发电机，测速发电机是一种模拟测速装置，能够产生于电机转速成正比的电信号，并且测速范围比较宽，但是测速效果容易受到温度、电枢反应的影响，使得发电机输出的电压与转速之间并不是严格的线性关系。
方案二：采用光电编码器，光电编码器是一种数字测速装置，分为增量式和绝对式，由光栅盘和光电检测装置组成，光线经过光栅盘上的若干方孔，在经过检测装置输出若干脉冲，根据一定时间内的脉冲数即可测速，精度较高，而且增量式编码器还可以确定电机转动方向。。
方案三：采用霍尔开关，在电机转轴固定磁钢片，每当磁钢片转到与霍尔开关对应位置，利用霍尔效应改变霍尔开关输出电平，即可测速，但是测速误差比较大。
由于此次设计为闭环系统，而且闭环系统对反馈通道上的扰动无抑制作用，因此对转速和电流的精确检测就显得尤为重要，结合以上方案的特点，选择光电编码器作为测速元件，本设计中将编码器的输出与单片机P1.0引脚即T2计数器相连接，累计脉冲数。 (2)电流检测：本次设计采用在电机电枢回路串入小阻值电阻，然后利用A/D转换芯片测量电阻压降即可测量出电枢电流。 光电编码器结构图见图3.4
图3.4 光电编码器结构图
3.5 键盘及显示模块
键盘用于设定电机转速、方向以及控制电机的启动和停止，包括数字键和功能键。由于需要的按键较多，故采用4*4矩阵键盘，又因为需要在电机运行状态时重新设定参数，而查询式键盘必然会影响液晶显示和电机正常运行，因此采用中断式矩阵键盘，其中利用外部中断1（INT1）引脚接受键盘产生的中断信号。
按键分布如下：S0~S9依次为数字键0~9；S10：设定键（确定转速）；S11：删除键（删除输入的转速值）；S12：正转设定键；S13：反转设定键；S14：启动键；S15：停车键。其中键盘中P2_6引脚还连接在单片机外部中断INT1，用于产生中断，在电机运行时进入中断处理程序，重新设定电机运行参数。 矩阵键盘电路如图3.5所示：
图3.5 矩阵键盘电路图
系统中需要显示内容并不多，主要包括设定的转速值、转动方向和实测转速，为此可以采用比较简单的LCD1602液晶屏，也可降低成本。 液晶屏1602的实物如图3.6所示：
图3.6 LCD1602实物图
LCD1602的主要特性：具有字符发生器ROM，显示16*2个字符；具有80B的数据显示存储器；工作电压为5V。
其主要引脚功能：4引脚（RS）：数据/命令选择；5引脚（R/W）：读/写选择；6引脚（E）：使能信号；7~14引脚（D0~D7）：传输8位数据。
另外当向LCD的RAM缓冲区的00H~0FH、40H~4FH地址称为可显示区域，在任意一处写入数据时，LCD立即显示。而10H~1FH或者40H~4FH地址称为隐藏区域，当写入该区域时，需要通过字符移位命令将它们移动到可显示区域方可显示，而且可以形成字符从屏幕两边切入的效果。
对液晶屏的操作比较简单，有4种基本读写操作，其操作时序见表3.5
表3.5 LCD1602的基本操作时序
读操作 输入 RS=0,R/W=1,E=1 RS=1,R/W=1,E=1 RS=1,R/W=0,D0~D7=数据，E=高脉冲 输出 输出 输出 D0~D7为状态字 无 D0~D7为数据字 无 写指令 输入 读数据 输入 写数据 输入
RS=0,R/W=0,D0~D7=命令码，E=高脉冲 输出 由于液晶屏上电后并未开显示，因此使用前需要先写入一些命令字进行初始化设置，
使用时应该先利用表3.5中的写指令时序写入要显示的地址（地址格式：80H+地址码），再利用写数据时序写入要显示的字符。
3.6 本章小结
本章主要介绍了主要的硬件电路设计以及主要芯片的功能。首先介绍了电源电路的设计和主要器件的选型方法，然后比较了不同电机控制芯片的优缺点，并且简要介绍了电机驱动芯片L298N以及常见转速测量方法的特点，最后介绍了键盘实现的功能和液晶屏的引脚功能和操作时序。