4.2.2电机驱动芯片选择
由于单片机P3口输出的电压最高才有5V，难以直接驱动电机。所以我们需要使用恒压恒流桥式2A驱动芯片L298N来驱动电机。L298N可接受标准TTL逻辑电平信号VSS，VSS可接4.5～7V电压。4脚VS接电源电压，VS电压范围VIH为＋2.5～46V。输出电流可达2.5A，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，本系统我们选用驱动一台电动机。5，7，10，12脚接输入控制电平，控制电机的正反转。ENA，ENB接控制使能端，控制电机的停转。同时需要加四个二极管在电机的两端，防止电机反转的时候产生强大的冲击电流烧坏电机。
图4.6 L298管脚图
4.2.3旋转式编码器选择
（1）增量式或绝对式选择
增量式只能记住自己走的步数，开机后会回到原点；而绝对式上电后就能知道所处的位置，但其需要更多的线数，成本更高，不如增量式经济。 综上所述，选择增量式编码器。 （2）分辨率精度
根据电机选型时确定的最小分辨率400，保证编码器分辨率不小于400. （3）容许最大旋转数
由上可知，电机的额定转速为1500r/min，保证容许最大旋转数不低于此值。 （4）最高响应频率数
最大响应频率=（旋转数/60）×分辨率=（1500/60）×600=15kHz
根据以上参数，选择欧姆龙生产的增量式旋转式编码器E6C2-C。
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4.2.4显示器选择
显示器选择LCD1602，可显示16*2个字符，芯片工作电压为4.5~5.5V，工作电流为2.0mA（5.0V时）。接口说明信号如下：
4.3电气控制电路的设计
4.3.1单片机最小系统
单片机最小系统：最小系统就是指由单片机和一些基本的外围电路所组成的一个可以工作的单片机系统。一般来说，它包括单片机，晶振电路和复位电路。 （1）晶振电路设计
高频率的时钟有利于程序更快的运行，也有可以实现更高的信号采样率，从而实现更多的功能。但是告诉对系统要求较高，而且功耗大，运行环境苛刻。考虑到单片机本身用在控制，并非高速信号采样处理，所以选取合适的频率即可。合适频率的晶振对于选频信号强度准确度都有好处，本次设计选取12.0MHz无源晶振接入XTAL1和XTAL2引脚。并联2个30pF陶瓷电容帮助起振。
图4.9 晶振电路
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（2）复位电路
复位电路通常分为两种：上电复位和手动复位，如下图所示。
图4.10 上电复位 图4.11手动复位
有时系统在运行过程中出现程序跑飞的情况，在程序开发过程中，经常需要手动复位。所以本次设计选用手动复位。
4.12 复位电路 4.3.2步进电机驱动电路设计
由单片机转换成PWM信号，并由P3.0、P3.1输出，经驱动电路输出给电机，从而控制电机得电与失电。P3.0为高电平实现电机正转，P3.1为高电平时实现电机反转。通过调节脉冲的占空比，实现速度的调节。 电路设计如下
图4.13驱动电路
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4.3.3显示电路设计
图4.14显示电路
4.3.4键盘电路设计
图4.15键盘电路
4.4控制程序的设计及说明
4.4.1PWM基本原理
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（1）PWM是通过控制固定电压的直流电源开关频率，从而改变负载两端的电压，进而达到控制要求的一种电压调整方法。PWM可以应用在许多方面，如电机调速、温度控制、压力控制等。在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。因此，PWM又被称为“开关驱动装置”。如图1所示，在脉冲作用下，当电机通电时，速度增加；电机断电时，速度逐渐减少。只要按一定规律，改变通、断电的时间，即可让电机转速得到控制。
图4.16 PWM控制原理
设电机始终接通电源时，电机转速最大为则电机的平均速度为
式中，
——电机的平均速度；
——电机全通电时的速度(最大)；
，占空比为，
——占空比。
由公式(2)可见，当我们改变占空比电机平均速度
时，就可以得到不同的
与占空比
，从而达到调速的目的。严格地讲，平均速度
并不是严格的线性关系，在一般的应用中，可以将其近似地看成
线性关系。一般可以采用定宽调频、调宽调频、定频调宽三种方法改变占空比的值，但是前两种方法在调速时改变了控制脉宽的周期，当控制脉冲的频率与系统的固有频率接近时将会引起振荡，因此常采用定频调宽法改变占空比的值，从而改变直流电动机电枢两端电压。定频调宽法的频率一般在800HZ-1000HZ之间比较合适。
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