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图3 PWM方波
设电机在一周期内始终接通时转速为Vmax，占空比D=t1/T，则电机的平均转速度为Vo=Vmax×D。由此可见，当我们改变占空比D 时，就会得到不同的电机平均转速Vo，调速的目的也就能实现。严格来讲，平均转速Vo与占空比 并不是严格的线性关系，但是在一般应用当中，往往可以将其近似地看作线性关系。由此可见，改变施加在电枢两端电压就能改变电机的转速成，这就是直流电机PWM调速原理。
3.4 AT89S51简介
AT89S51与80C51系列单片机中各种型号的芯片的引脚是互相兼容的。使用AT89C51单片机的系统在充分保留原来软、硬件的条件下，完全可以用AT89S51直接代换。目前AT89S51单片机大多采用40个引脚的双列直插式封装形式，如图4所示。
图4 AT89S51双列直插封装方式的引脚
AT89S51共有40个引脚，按功能分类如下[2]：
(1) 电源及时钟引脚—VCC、VSS；XTAL1、XTAL2。
(2) 控制引脚— PSEN、ALE/ PROG 、EA/VPP、RST(RESET)。
(3) I/O口引脚—P0、P1、P2、P3，为4个8位I/O口。
AT89S51集成度很高，它把那些基本的功能部件都集成在了一个体积很小的集成电路芯片上，具体有如下功能结构和特性[2]：
①8位微处理器(CPU)；
②数据存储器(RAM)，片内为128B，片外最多可扩围64KB；
③程序存储器(4KB Flash ROM)；
④4个8位可编程并行I/O口(P0口、P1口、P2口、P3口)；
⑤1个全双工的异步串行口，具有4种工作方式；
⑥2个可编程的16位定时器/计数器，具有4种工作方式；
⑦1个看门狗定时器WDT；
⑧中断系统具有6个中断源、2个中断优先权；
⑨特殊功能寄存器(SFR)26个；
⑩低功耗模式有空闲、掉电两模式，且具有掉电模式下的中断恢复模式3个程序加密锁定位。
本系统中AT89S51各引脚与其它功能模块之间的连接如图5所示。
图5 单片机与其它模块连接图
单片机作为主控制芯片，是本设计的核心，通过各引脚与其它模块的连接来达到控制的目的。AT89S51有40个引脚，其中包括4个8位可编程并行I/O口（对应其引脚标号）、控制引脚和电源及时钟引脚。个别引脚具有第二功能还有一些引脚低电平有效。单片机引脚的具体功能由具体系统所包含的程序来控制，既可以用C语言程序来控制也可以用汇编程序来控制，在嵌入式控制方面体现了其优越性。
3.5 L298简介
L298为SGS-THOMSON Microelectronics 所出产的双全桥步进电机专用驱动芯片( Dual Full-Bridge Driver ) ，内部包含4信道逻辑驱动电路，可以驱动步进电机、直流电机、线圈、继电器等电感性负载；使用标准的TTL逻辑电平控制；拥有2个使能信号控制端，可以不受输入的影响允许、禁止负载工作；有1个逻辑输入电源的端口，使得内部电路部分能够在低电压情况下下工作；内含二个H-Bridge 的高电压、大电流全桥式双驱动器，可驱动46V、2A以下的步进电机，且可以直接透过电源来调节输出电压；此芯片可直接由单片机的I/O端口来提供模拟时序信号。鉴于L298N良好的性能，本系统以其作为直流电机驱动，具体连接如图6所示。
图6 L298与直流电机连接图
表1 L298引脚功能表
引脚 符号 功能
1
15 SENSA
SENSB 此两端与地连接电流检测电阻，并向驱动芯片反馈检测到的信号。
2