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在本设计中所采用的是共阴极LED数码显示器，其内部结构如图2-4所示：
图2-4 LED数码管结构图
这里用四位一体数码管SM420361K：
型号：SM420361K-12P 类别：4位一体共阴
规格：长×宽×高-30.1×14.1×7.3mm
管脚标号：12-9-8-6公共脚、A-11、B-7、C-4 D-2、E-1、F-10、G-5、DP-3 在本设计中采用数码管动态显示转速，数码显示电路通过交替向P2.6和P2.7输出低电平，使得与这两个端口连接的数码管公共端交替为低电平，从而为数码管提供导通回路，通过对交替时间的控制实现数码管在视觉上的不间断显示。通过P1口输出段选信号，控制了数码管显示的内容。如图2-5所示：
图2-5 数码管显示电路
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2.2.4 测速电路介绍
开关型霍尔传感器的原理及应用
开关型霍尔传感器可分为单稳态和双稳态，内部均有5个部分，即由稳压源、霍尔电势发生器、差分放大器、施密特触发器以及输出级组成。双稳态传感器具有两组对称的施密特整形电路。图2-6是单稳态开关集成霍尔元件UGN3020的功能图及输出特性。
N S
图2-6 UGN3020功能特性曲线
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。由图2-6看出，当B=0时，V0为高电平；当外磁场增至BOP时，输出V0由高电平转为低电平。外磁场由BOP降至BrP时，输出V0由低电平反向，BrP被称为释放点。对于UGN3020，BOP=0.022T，BRP=0.0165T，VOL=80～150mV，VOH=4V，工作电压为4.5V～24V。
UGN3020可组成转速计探头。该探头由霍尔元件UGN3020和磁钢组成测量电路。将具有10个齿的圆盘固定于被测对象的旋转主轴上。当圆盘齿经过测量磁路的间隙时，霍尔元件输出高电平，其他时间输出为低电平；这样圆盘每转一周，电路输出10个脉冲，脉冲经过分频后，用频率计即可测出被测对象的实际转速。
本设计采用的测速电路原理图如下图所示：
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图2-7 测速电路
2.2.5 步进电机驱动电路
本系统的设计目的为了高效控制步进电机的转动，因此需要将单片机发出的脉冲转化为步进角度，才能控制步进电机转动，我们在这里采用ULN2003为步进电机提供脉冲信号。ULN2003七NPN达林顿连接晶体管是低逻辑电平数字电路（如TTL,CMOS或PMOS/NMOS）和大电流高电压要求的灯、继电器、打印机锤和其他类似负载间的接口的理想器件。广泛用于计算机，工业和消费类产品中。所有器件有集电极开路输出和用于瞬变抑制的续流箝位二极管。ULN2003的设计与标准TTL系列兼容。它的管脚连接图如图2-8所示:
图2-8 ULN2003管脚连接图
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图2-9 ULN2003芯片内部结构
其主要特性为：
表2-3 ULN2003主要特性表
极限值（若无其他规定，Tamb=25℃）
参数名称 输入电压 输入电流 功耗 工作环境温度 贮存温度 符号 VIN IIN PD Topr Tstg 数值 30 25 1 -20to +85 -55to+150 单位 V MA W ℃ ℃
ULN2003芯片概述与特点：
ULN2003芯片是高耐压、大电流达林顿阵列，由7组达林顿晶体管阵列和相应的电阻网络以及钳位二极管网络构成，具有同时驱动7组负载的能力，为单片双极型大功率高速集成电路。功率电子电路大多要求具有大电流输出能力，以便于驱动各种类型的负载。功率驱动电路是功率电子设备输出电路的一个重要组成部分。ULN2003芯片高压大电流达林顿晶体管阵列产品属于可控大功率器件。
步进电机驱动电路的工作过程是：首先从P1口输出00000001B，由于单片机与ULN2003连接只用到了P1.0—P1.3，所以ULN2003与单片机连接的四个管脚中每时刻只有一个管脚处于导通状态（采用单拍方式对步进电机控制），其他管脚处于断开状态。这样就使得与ULN2003连接的步进电机只有一个引出端导通。该系统驱动原理图如图2-10：
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图2-10 步进电机驱动原理图
2.2.6 电源设计
在此系统中因要用到两路电源，再三考虑购买了一个输出为交流9V（电压表实测电压在12V左右）的适配器，然后通过4个IN4007（图中未标出）搭建的整流桥，分出两路一路引出供驱动器，另一路再经LM7805降为5V，完全符合要求，同时避免了电路设计中电路板上存在的大电源干扰等问题。
电路电源设计如下图所示：
图2-11 电源原理图
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