均无故障时间越长，而且所用芯片数量越少，地址、数据总线在电路板上受干扰的可能性就越少，因此单片机基本系统的设计思想是在满足功能的情况下力争使用较少数量的芯片。
(3)灵活的功能扩展。一次设计往往不能完全考虑到系统的各个方面，系统需要不断完善，需要进行功能升级。功能扩展时系统应该在原有设计不需要很大改变的情况下，修改软件和少量硬件甚至不修改硬件就能完成。功能扩展是否灵活是衡量一个系统优劣的重要指标。根据系统要求及上面几个硬件设计原则，系统以单片机PIC18F458为中央处理单元，由键盘输入电路，LCD显示，放大器连接电路等组成。下面对主要的电路设计做详细介绍。
3.2 H桥电路PWM控制电路
直流电机驱动中使用最广泛的H型全桥驱动电路，如图3.2
3.2.1H桥工作原理
当开关Q1与Q4闭合时，负载电流从电源由A流向B。此时负载端A点相对于B点是正电位，电机两端承受正向电压。开关Q1与Q4由控制逻辑来同步工作，在开关Q1与Q4闭合期间，控制逻辑使另一对开关Q2与Q3处于断开状态。反之，当开关Q2与Q3闭合时，开关Q1与Q4断开，此时，负载电流从电源U由B流向A，负载端B点相对于A点是正电位，电机两端承受反向电压。通过调节PWM信号的占空比就可以改变电机电枢两端的平均
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电压，从而控制电机的转速或方向。当PWM信号占空比??50值为正，电机正向转动；当??50电机反转；??50100100100时，电枢两端电压平均
时，电枢两端电压平均值为负，电机平均值为负，
时，电机电枢电压平均值为0，电机停转，但此时电枢两端电压的顺
时值并不为0，而是幅值接近电流电源电压U的方波。
与功率开关并联的二极管为快会恢复二极管，作为续流二极管使用。当Q1、Q4的PWM信号变为低电平后，功率管Q1、Q4关断而Q2、Q3饱和导通。电枢两端所加电压为-U，此时，电枢电流方向不能立刻改变，必须通过二极管VD2与VD3续流。同理，当Q2、Q3的PWM信号变为低电平后，电机通过二极管VD1、VD4续流。 3.2.2 H桥器件选择
本系统中，选择功率MOSFET作为开关器件。功率MOSFET是压控元件，具有输入阻抗大、开关速度快、无二次击穿现象等特点。此处，选取N沟道的功率MOSFET IRF530作为开关器件。R2和C4则组成放电回路，消耗电感中存储的能量。其中，R2要用阻值在千欧级、功率在5W的水泥电阻，阻值的具体大小要在不同的电路应用中调整确定。 3.2.3工作频率选择
要使电路稳定的工作，需要合适地选择PWM的频率。如果频率选择过低，输出到电机两端电压的低频纹波较大，会对电机的平稳运行造成影响，而且低频的PWM信号会使直流电机在运行的过程中产生很大的噪声，极大影响转台操作人员的工作环境；如果频率选择过高，由于光耦、IR2111、MOSFET等器件的开关特性的限制，不可能输出较为理想的方波，这会使输出的PWM波形发生畸变，无法有效的控制直流电机的运转。经过多次实践证明，此电路的PWM工作频率选择32KHz为宜。此频率在超声波频段范围内，可以消除电机在工作过程中的噪音。
3.3放大电路的连接电路
IR2111外围电路如图所示。单片机输出的PWM信号经光耦ＰＣ８１７后，输出至IR2111输入端，此处的光耦对PWM信号起到隔离、电平转换和功率放大的作用。图中，R1、
R2为光耦上拉电阻，其值根据所用光耦的输入和输出地电流参数决定：C1为电容滤波电
容，C2为自举二极管，R3、R4为栅极驱动电阻。
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图3.2 IR2111驱动功率MOSFET
3.4键盘输入电路
本系统采用键盘，如图3.4所示。
图3.4为按钮电路
3.5电源电路
控制系统需要一个稳定的工作电压才能可靠工作，本系统的IR2111放大器要士12V; PIC单片机、数码管驱动、显示电源需要+5V;考虑到本系统的情况，采用了直接从市场上购买开关电源来满足要求，如图3.3所示。
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图3.5 所需电源
3.6复位和时钟电路
为了预防系统在突然情况下出现死机等问题，特设计复位电路进行对程序计数器的PC重新赋值并重新开始工作，根据PIC18F458系列单片机的特点，采用典型的复位电路接法，不仅可以在上电时自动复位，还可以在程序运行中手动复位，手动复位只需要按下复位电路中的按键即可。如图3.6。
图3.6复位和时钟电路
3.7显示电路
3.7.1 LCD介绍
液晶显示模块（LCM）由于其具有功耗低、无电磁辐射、寿命长、价格低、接口方便等一系列显著优点，被广泛应用与各种仪表仪器、测量显示装置、计算机显示终端等方面。其中，字符液晶显示模块是一类专用于显示字母、数字、符号的点阵式液晶显示模块。TS1620字符液晶显示模块以ST7066和ST7065为控制器，其接口信号功能和操作指令与HD44780控制器具有兼容性。字符液晶有8?1、16?2、20?2、40?2等20多种规格型号齐全的字符液晶显示模块，均具有相同的引线功能和编程指令，与单片机的接口具有通用性。下图为外观机构。
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3.7.2 TS1620引脚与功能
TS1620的引脚与功能表下图所示。
引脚好 1 2 3 4 5 6 7至14
引脚符号 GND VDD VEE RS RW EN DB0—DB7
名称 电源地 电源正端 液晶驱动电压端 寄存器选择段 读/写选择端 读/写使能端 8位数据线
功 能 接5V电 源地端 接5V电 源正端
电压可调，一端接地， 一端接可调电阻 RS=1为数据寄存器， RS=0为指令寄存器 RW=1为读数据， RW=0为写数据 写时，下降沿触发； 读时，高电平有效
数据 总线
3.7.3 TS1620与PIC18F单片机接口
TS1620模块与单片机的接口简单，PIC18F单片机的连接图如总图所示。PIC18F458的RD0-RD7端口直接与TS1620-1的DB0-DB7相连接，TS1620-1的控制信号RS、RW、EN分别与PIC18F458的RE0-RD2相连接。
3.8转速测量电路设计
一个完善的闭环系统，其定位精度和测量精度主要由测量元件决定，因此，高精度的测量转速对测量元件的质量要求相当高。光电编码器是现代系统中必不可少的一种数字式速度测量元件，被广泛应用于微处理器控制的闭环控制系统中。 3.8.1光栅盘
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