集成电路运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和地输入电阻的多级直接耦合放大电路，它的种类很多，电路也不一样，但结构具有共同之处，集成运放的内部电路组成的原理框图如图3.6所示。
图3.6 集成运放的内部电路组成的原理框图
本设计选用的器件是LM393。LM393的主要优势是：（1）高精度比较器；（2）减少由于温漂引起的失调电压；（3）工作电源电压范围宽，单电源、双电源均可工作，单电源： 2～ 36V，双电源：±1～±18V； （4）输入工模电压范围接近地电平；（5）兼容逻辑电路。LM393的功能框图如图3.7所示。
图3.7 LM393的功能框图
LM393是高增益,宽频带器件，象大多数比较器一样，如果输出端到输入端有寄生电容而产生耦合，则很容易产生振荡。这种现象仅仅出现在当比较器改变状态时，输出电压过渡的间隙，电源加旁路滤波并不能解决这个问题，标准PC板的设计对减小输入—输出寄生电容耦合是有助的。减小输入电阻至小于10K将减小反馈信号，而且增加甚至很小的正反馈量(滞回1.0~10mV)能导致快速转换,使得不可能产生由于寄生电容引起的振荡，除非利用滞后，否则直接插入IC(集成电路板integrated circuit，缩写：IC) 并在引脚上加上电阻将引起输入—输出在很短的转换周期内振荡，如果输入信号是脉冲波形，并且上升和下降时间相当快，则滞回将不需要。
使用LM393时必须要注意，比较器的所有没有用的引脚必须接地。 LM393偏置网络确立了其静态电流与电源电压范围 2.0~30V无关。
差分输入电压可以大于Vcc并不损坏器件，保护部分必须能阻止输入电压压向负端超过-0.3V。
LM393的输出部分是集电极开路，发射极接地的 NPN输出晶体管，可以用多集电极输出提供或OR ing 。
传感器电路如图3.8所示
图3.8 传感器电路图
3.2.3 执行电路设计 步进电机
步进电机作为执行原件是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于
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各种开环控制。
现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（vr）、永磁式步进电机（pm）、混合式步进电机（:xx:xx.此时按下K2+ K3-，来调整要调整的数据，第一次设置开的小时，第二次设置开的分钟，第三次设置关的小时，第四次设置关的分钟。第五次恢复正常显示。 按键接口电路如图3.10所示：
图3.10 键盘接口电路图
显示部分则主要用于显示时间，用于设置时间。在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。液晶显示模块已作为很多电子产品的通用器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。在单片机与人的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：发光管、LED数码管、液晶显示器。本设计中采用的是液晶显示器作为输出器件的。
在单片机系统中应用液晶显示器作为输出有以下几个优点：
（1） 显示质量高：由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，
恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新新亮点。因此，液
晶显示器画质高且不会闪烁。
（2） 数字式接口液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更
加方便。
（3） 体积小、重量轻：液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的
目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多
（4） 低功耗：相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上，因而
耗电量比其它显示器要少得多。
字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。本设计采用的液晶显示器为1602字符型液晶显示器。
1602LCD主要技术参数： 显示容量:16×2个字符； 芯片工作电压:4.5—5.5V； 工作电流:2.0mA(5.0V)；
模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm。 1602液晶显示器引脚接口说明： 第1脚：VSS为地电源。 第2脚：VDD接5V正电源。
第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。
第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
第5脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。
第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。 第15脚：背光源正极。 第16脚：背光源负极。
1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如下图3.11所示：
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图3.11 1602液晶显示器尺寸图
LCD显示的基本原理：
点阵图形式液晶由M×N个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共16×8=128个点组成，屏上64×16个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H——00FH的16字节的内容决定，当（000H）=FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当（3FFH）=FFH时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，??（00EH）=00H，（00FH）=00H时，则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。这就是LCD显示的基本原理。
1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令如表3.2所示:
表3.2 1602液晶模块控制指令表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 指令 清显示 光标返回 置输入模式 显示开关控制 光标或字符移位 置功能 置字符发生存贮器地址 置数据存贮器地址 读忙标志或地址 写数到CGRAM或RS 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 RW 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 D7 0 0 0 0 0 0 0 1 BF D6 0 0 0 0 0 0 1 D5 0 0 0 0 0 1 D4 0 0 0 0 1 DL D3 0 0 0 1 SC N D2 0 0 1 D RL F D1 0 1 ID C * * D0 1 * S B * * 字符发生存贮器地址 显示数据存贮器地址 计数器地址 要写的数据内容