本科毕业设计（论文）说明书直流电机伺服系统的控制
系别机电工程系
专业班级机械工程及自动化3班
学生姓名李天龙
指导教师李杞仪教授招子安
提交日期 2011年 5 月 17 日
华南理工大学广州学院
学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：李天龙日期：2011 年 5 月17 日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学广州学院可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
保密□，在年解密后适用本授权书。
本学位论文属于
不保密□。
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学位论文作者签名：李天龙日期：2011年 5 月 17 日
指导教师签名：日期：年月日
华南理工大学广州学院
毕业设计（论文）任务书
兹发给07机械工程及自动化3 班学生李天龙毕业设计（论文）任务书，内容如下：
1.毕业设计（论文）题目：直流电机伺服控制系统的设计
2.应完成的项目：
（1）调查及分析现今市场的直流电机伺服系统的概况。
（2）伺服策略的分析。
（3）伺服系统的控制电路设计与制作。
（4）伺服系统的软件设计与编写。
（5）伺服系统的伺服控制实现。
（6）完成文献翻译及毕业论文。
3.参考资料以及说明：
（1）谭浩强著，C程序设计（第三版），清华大学出版社，2008年；
（2）张强，吴红星，谢宗武编著，基于单片机的电动机控制技术，中国电力出版社，2008年；
（3）刘金琨著，先进PID控制MATLAB仿真（第二版），电子工业出版社，2004年；
（4）邓星钟等编著，机电传动控制（第四版），华中科技大学出版社，2007年；
（5）谢维成，杨加国主编，董秀成主审，单片机原理与应用及C51程序设计（第2版），清华大学出版社，2009年；
（6）纪宗南编著，现代传感器应用技术，中国电力出版社，2009年；
4.本毕业设计（论文）任务书于2011年1月7日发出，应于2011年6月3日前完成，然后提交毕业考试委员会进行答辩。
专业教研组（系）负责人审核年月日
指导教师（导师组负责人）签发年月日
毕业设计（论文）评语：
毕业设计（论文）总评成绩：
毕业设计（论文）答辩小组负责人签字：
年月日
摘要
伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。
项目主要通过单片机输出PWM信号输出改变电压的大小控制电机转速，通过“H桥”桥式整流电路控制电机正反转，通过编码器反馈电机转动角位移，从而计算角速度，在数码管上显示出来，然后与用户设定数据相比较，然后根据PID算法，微分积分确定PWM 的占空比输出，使电机的转速或者行程达到用户的需求。
本设计既有硬件电路设计，也包括软件电路设计。其中硬件电路设计主要有键盘电路，串行显示电路，驱动电路等。软件设计主要有主程序，键盘扫描子程序，串行显示子程序和延时子程序等。硬件设计采用STC12C5A60S2单片机对伺服电机进行控制，通过独立键盘对步进电机的状态进行控制，采用LED数码管来显示伺服电机的运行速度。
关键词：伺服电机、PWM、单片机
Abstract
The servo moter has an other name to enforce moter.In the control system,used as enforce component,translate the input signal to the speed of the moter.It includes alternating current moter and direct current moter.Its mainly characteristic is it has no self running when the voltage
is zore,and it will slow down as the torque increasing.
The project is to control the moter by changing the output PWM,control the derection of the moter by the “H bridge” electric circuit.It can read the speed of the moter by the encoder,and show it in the moninter,and compare it with the count of the adminter,and then accord the mother of PID,to make sure thr PWM to fit the adminter.
The design of both hardware circuit design, including software design. One major hardware circuit design circuit has a keyboard, serial show circuit, the driver circuit. Software Design main main program, keyboard scanning routines, serial display routines and routines, and so delayed. STC12C5A60S2 microcontroller used to servo motor control, through the endepending keyboard on the status of stepping motor control, the use of LED digital display of the stepping motor speed.
Keywords:moter、PWM、microcontroller
目录
摘要.................................................................I Abstract ............................................................ I I
第一章绪论 (1)
1.1选题背景 (1)
1.2主要研究工作 (1)
1.2.1硬件方面 (1)
1.2.2 软件方面 (1)
1.3 直流伺服电机的简介 (2)
1.4 为控制电机准备 (3)
1.4.1 如何控制电压 (3)
1.4.2 什么是PWM (3)
1.5 编码器的原理 (4)
1.5.1 编码器的介绍 (4)
1.5.2 编码器工作原理 (6)
1.6 本章小结 (6)
第二章直流电机的控制原理 (7)
2.1 “H桥”整流电路的原理 (7)
2.1.1 “H桥”整流电路的驱动原理 (7)
2.1.2使能控制和方向逻辑 (8)
2.2 关于“H桥”整流电路的制作 (9)
2.2.1 制作电路选用的芯片 (9)
2.2.2 练习用的驱动板 (9)
2.2.3 驱动板电路图 (10)
2.2.4 关于电路的接线说明 (10)
2.3 码盘输入信号的过滤 (10)
2.3.1 制作该电路的原因 (10)
2.3.2 该电路的芯片 (11)
2.3.3 该电路的原理图 (12)
2.3.4 该电路的练习实物图 (13)
2.4 本章小结 (13)
第三章控制器的介绍 (14)
3.1 控制器的选择 (14)
3.2 STC12C5A60S2引脚说明 (15)
3.3 由STC12C5A60S2及其它组成的最小系统 (17)
3.3.1 最小系统概述 (17)
3.3.2 复位电路 (17)
3.3.3时钟电路 (18)
3.3.4 按键电路 (18)
3.3.5 显示电路 (19)
3.4 STC12C5A60S2如何输出PWM方波 (20)
3.4.1与PCA/PWM应用有关的特殊功能寄存器 (20)
3.4.2 输出PWM原理 (23)
3.4.3 输出PWM时的寄存器设置 (24)
3.4.4 在单片机中输出PWM的程序 (25)
3.5 八位数码管的显示原理 (26)
3.5.1 段选显数原理 (26)
3.5.2 关于三八译码器 (27)
3.6 单片机的计数器 (28)
3.6.1 计数器的工作原理 (28)
3.6.2 计数器的设置 (28)
3.7 PID控制 (29)
3.7.1 PID概述 (29)
3.7.2 PID算法介绍 (31)
3.8.3 针对本课题用到的比例调节 (32)
3.8 关于硬件的制板 (33)
3.8.1 PCB的制板流程 (33)
3.8.2 整个设计的电路图 (34)
3.9 本章小结 (34)
结束语 (35)
参考文献 (38)
致谢 (39)
第一章绪论
第一章绪论
1.1选题背景
自动化不但能给我们带来人员进出方便，更令我们的大门增添了不少高贵典雅的气息。然而实施自动化的一个极为主要的器件就要靠电机。本课题研究的就是基于单片机的伺服直流电机控制，作为一个机电一体化的学生，既要掌握机械原理，更重要的是通过电来控制机械的运行，从最基本的微机入手，选用51单片机作为控制电机的芯片。
直流伺服电机,它包括定子、转子铁芯、电机转轴、伺服电机绕组换向器、伺服电机绕组、测速电机绕组、测速电机换向器,所述的转子铁芯由矽钢冲片叠压固定在电机转轴上构成。
1.2主要研究工作
1.2.1硬件方面
（1）通过单片机实验加深对伺服电机的驱动电源和电机工作情况了解，在单片机输出PWM信号给伺服电机，控制电机的转速；
（2）通过桥式整流电路控制伺服电机的正反转；
（3）然后通过编码器反馈信号给单片机计数，在数码管上显示脉冲数。
（4）根据功能需要选择电路元器件和型号，设计电路。
（5）画出电路原理图，进行电子自动化设计。
1.2.2 软件方面
（1）通过STC12C5A60S2单片机直接设置寄存器输出PWM信号，控制电机转动；
（2）对计数器进行设置，读入脉冲；
（3）运用PID算法，对实时输入的伺服电机输入的转速进行计算，再调整PWM输出，从而控制电机的转速，达到用户设定速度。
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1.3 直流伺服电机的简介
直流电机如下图（1-1）所示：
图1-1 直流伺服电机
本伺服电机为试验用伺服电机，接线一共有7条，紫色线为无用线，两边的线为电源线，次中间两条为编码器供电线，接+5V和地，最中间两条为A、B项接线。
伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。
直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。按电刷类型可分为：有刷直流伺服电机——电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便（换碳刷），会产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。
无刷直流伺服电机——电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护不存在碳刷损耗的情况，效率很高，运行温度低噪音小，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。
第一章绪论
1.4 为控制电机准备
1.4.1 如何控制电压
第一个需要解决的是电机的转速控制。这里用电灯来了解负载的功率是如何控制的。如图1-2（a）所示电路，当开关S闭合时，电灯L发光，电压为10V，由于电路中再没有其他的损耗，所以电池B的输出电压也是10V。如果想降低电灯的亮度，只需要吧供给电灯的电压降低即可。如图1-2（b）所示，增加一个电阻R吸收掉5V，这就使电灯的电压变成了5V，亮度降低。
图1-2（b）的方法降低电灯亮度虽然可行，但是多出的电能会变成热能损失掉，而电池B的电压仍然是10V。
图1-2（a）10W 图1-2（b）5W 下面介绍一个效率更高的方法:
如果闭合开关50ms，在这50ms内电灯的电压为10V，接着断开开关50ms，在这50ms 的电灯的电压为0V。在这100ms内，电灯的平均电压为（10V*50ms+0V*50ms）/100ms=5V。如果在1s内，这种以50ms为间隔的开关动作不断地进行，那1s这间的平均电压就是5V，既然平均电压只有原来的一半，由于人视觉的暂留作用，就会看到电灯的亮度降低了。因为开关的作用，使得1s内只有500ms电池向电灯供电，所以电能的损耗要比图1-2（b）的节省一半。
通过使开关闭合与断开的时间各为50%，是电灯亮度降低，从平均上看，电灯的供电电压变成了5V。如果想降低到6V又该怎么办呢？很简单，只要使开关闭合与断开的时间分配成60%和40%即可。在t时间内，开关闭合的时间为t*60%，而断开的时间为t*40%，所以平均电压为6V，此时电灯比10V时暗，比5V时亮。
1.4.2 什么是PWM
这种利用开关对通、断时间的控制来改变平均电压的机制称为PWM（又称脉宽调制）。负载所获得的功率与电源接通的时间成正比。
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PWM是一种非常常用的数字控制模拟方法，在测量、通信等诸多领域都被广泛地应用。从本质上看，PWM是一种模拟信号电平幅度的数字编码，通过使用高分辨的计数器，方波的占空比被调制，从而使模拟信号幅度的有效值得到改变。PWM仍然是一个数字信号，这是因为在某一时刻，直流电平要么出现，要么不出现。电源以一系列脉冲的形式给负载供电。在带宽足够的情况下，任何模拟电平值都可以由PWM产生。
通过调节方波的占空比和频率能获得不同的PWM信号，从而实现可控电平的模拟信号输出。至于如何获得PWM的输出，在下一章会有详细介绍。
1.5 编码器的原理
1.5.1 编码器的介绍
编码器是将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。
编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者成为码盘，后者称码尺．按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种．接触式采用电刷输出，一电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是“1”还是“0”；非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是“1”还是“0”，通过“1”和“0”的二进制编码来将采集来的物理信号转换为机器码可读取的电信号用以通讯、传输和储存。
按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。（REP）
工业控制中的定位，接近开关、光电开关的应用已经相当成熟了，而且很好用。可是，随着工控的不断发展，又有了新的要求，这样，选用旋转编码器的应用优点就突出了：信息化：除了定位，控制室还可知道其具体位置；编码器
柔性化：定位可以在控制室柔性调整；
现场安装的方便和安全、长寿：拳头大小的一个旋转编码器，可以测量从几个μ到几十几百米的距离，n个工位，只要解决一个旋转编码器的安全安装问题，可以避免诸多接近开关、光电开关在现场机械安装麻烦，容易被撞坏和遭高温、水气困扰等问题。由于是光电码盘，无机械损耗，只要安装位置准确，其使用寿命往往很长。
多功能化：除了定位，还可以远传当前位置，换算运动速度，对于变频器，步进电机等的应用尤为重要。
经济化：对于多个控制工位，只需一个旋转编码器的成本，以及更主要的安装、维护、损耗成本降低，使用寿命增长，其经济化逐渐突显出来。
如上所述优点，旋转编码器已经越来越广泛地被应用于各种工控场合。
第一章绪论
绝对式编码器
旋转增量式编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来知道其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样，当停电后，编码器不能有任何的移动，当来电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有干扰而丢失脉冲，不然，计数设备记忆的零点就会偏移，而且这种偏移的量是无从知道的，只有错误的生产结果出现后才能知道。
解决的方法是增加参考点，编码器每经过参考点，将参考位置修正进计数设备的记忆位置。在参考点以前，是不能保证位置的准确性的。为此，在工控中就有每次操作先找参考点，开机找零等方法。
比如，打印机扫描仪的定位就是用的增量式编码器原理，每次开机，我们都能听到噼哩啪啦的一阵响，它在找参考零点，然后才工作。
这样的方法对有些工控项目比较麻烦，甚至不允许开机找零（开机后就要知道准确位置），于是就有了绝对编码器的出现。
绝对型旋转光电编码器，因其每一个位置绝对唯一、抗干扰、无需掉电记忆，已经越来越广泛地应用于各种工业系统中的角度、长度测量和定位控制。
绝对编码器光码盘上有许多道刻线，每道刻线依次以2线、4线、8线、16线......编排，这样，在编码器的每一个位置，通过读取每道刻线的通、暗，获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的2进制编码（格雷码），这就称为n位绝对编码器。这样的编码器是由码盘的机械位置决定的，它不受停电、德国hubner编码器干扰的影响。
绝对编码器由机械位置决定的每个位置的唯一性，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。
由于绝对编码器在定位方面明显地优于增量式编码器，已经越来越多地应用于工控定位中。绝对型编码器因其高精度，输出位数较多，如仍用并行输出，其每一位输出信号必须确保连接很好，对于较复杂工况还要隔离，连接电缆芯数多，由此带来诸多不便和降低可靠性，因此，绝对编码器在多位数输出型，一般均选用串行输出或总线型输出，德国生产的绝对型编码器串行输出最常用的是SSI（同步串行输出）。
从单圈绝对式编码器到多圈绝对式编码器。旋转单圈绝对式编码器，以转动中测量光码盘各道刻线，以获取唯一的编码，当转动超过360度时，编码又回到原点，这样就不符合绝对编码唯一的原则，这样的编码器只能用于旋转范围360度以内的测量，称为单圈绝对式编码器。如果要测量旋转超过360度范围，就要用到多圈绝对式编码器。
编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理，当中心码盘旋转时，通过齿轮传动另一组码盘（或多组齿轮，多组码盘），在单圈编码的基础上再增加圈数的编码，以扩大编码器的
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测量范围，这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器，它同样是由机械位置确定编码，每个位置编码唯一不重复，而无需记忆。
多圈编码器另一个优点是由于测量范围大，实际使用往往富裕较多，这样在安装时不必要费劲找零点，将某一中间位置作为起始点就可以了，而大大简化了安装调试难度。
多圈式绝对编码器在长度定位方面的优势明显，已经越来越多地应用于工控定位中。
1.5.2 编码器工作原理
由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。
由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。
编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度高，金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级，塑料码盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性、寿命均要差一些。
分辨率—编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线，一般在每转分度5~10000线。
信号输出有正弦波（电流或电压）,方波（TTL、HTL）,集电极开路（PNP、NPN）,推拉式多种形式，其中TTL为长线差分驱动（对称A,A-;B,B-;Z,Z-）,HTL也称推拉式、推挽式输出，编码器的信号接收设备接口应与编码器对应。信号连接—编码器的脉冲信号一般连接计数器、PLC、计算机，PLC和计算机连接的模块有低速模块与高速模块之分，开关频率有低有高。如单相联接，用于单方向计数，单方向测速；A.B两相联接，用于正反向计数、判断正反向和测速；A、B、Z三相联接，用于带参考位修正的位置测量；A、A-，B、B-，Z、Z-连接，由于带有对称负信号的连接，电流对于电缆贡献的电磁场为0，衰减最小，抗干扰最佳，可传输较远的距离。
对于TTL的带有对称负信号输出的编码器，信号传输距离可达150米。对于HTL的带有对称负信号输出的编码器，信号传输距离可达300米。
1.6 本章小结
本章通过对伺服电机资料的搜集，介绍了伺服电机的原理及特点，加深对伺服电机的了解。古语云：欲先成其事，必先利其器，我认为这一步不可少，只有对伺服电机有准确的定位，才可以更好地完成设计。
第二章直流电机的控制原理
第二章直流电机的控制原理
2.1 “H桥”整流电路的原理
2.1.1 “H桥”整流电路的驱动原理
图2-1中所示为一个典型的直流电机控制电路。电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠（注意：图2-1及随后的两个图都只是示意图，而不是完整的电路图，其中三极管的驱动电路没有画出来）。
如图2-1所示，H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。
图2-1 H桥驱动电路
要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。例如，如图2-2所示，当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极。按图中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。当三极管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动（电机周围的箭头指示为顺时针方向）。
图2-2 H桥电路驱动电机顺时针转动
图2-3所示为另一对三极管Q2和Q3导通的情况，电流将从右至左流过电机。当三极管Q2和Q3导通时，电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动（电机周围的箭头表示为逆时针方向）。
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图2-3 H桥驱动电机逆时针转动
2.1.2使能控制和方向逻辑
驱动电机时，保证H桥上两个同侧的三极管不会同时导通非常重要。如果三极管Q1和Q2同时导通，那么电流就会从正极穿过两个三极管直接回到负极。此时，电路中除了三极管外没有其他任何负载，因此电路上的电流就可能达到最大值（该电流仅受电源性能限制），甚至烧坏三极管。基于上述原因，在实际驱动电路中通常要用硬件电路方便地控制三极管的开关。
图2-4 所示就是基于这种考虑的改进电路，它在基本H桥电路的基础上增加了4个与门和2个非门。4个与门同一个“使能”导通信号相接，这样，用这一个信号就能控制整个电路的开关。而2个非门通过提供一种方向输人，可以保证任何时候在H桥的同侧腿上都只有一个三极管能导通。
图2-4 具有使能控制和方向逻辑的H桥电路
采用以上方法，电机的运转就只需要用三个信号控制：两个方向信号和一个使能信号。如果DIR－L信号为0，DIR－R信号为1，并且使能信号是1，那么三极管Q1和Q4导通，电流从左至右流经电机；如果DIR－L信号变为1，而DIR－R信号变为0，那么Q2和Q3将导通，电流则反向流过电机。
第二章直流电机的控制原理2.2 关于“H桥”整流电路的制作
2.2.1 制作电路选用的芯片
1、bts7960b（如图2-5示）
图2-5 bts7960b芯片2、74ALS244（如图2-6示）
图2-6 74ALS244芯片2.2.2 练习用的驱动板
练习用的驱动板（如图2-7示）
图2-7 驱动板实物图
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2.2.3 驱动板电路图
驱动板电路图（如图2-8示）
图2-8 驱动板电路图
2.2.4 关于电路的接线说明
方法1：将VCC,GND及主电源，电机接好，EN，IN1,IN2分别接到单片机。如需电机正转IN1置0，IN2置1，EN给PWM信号。反之IN1置1,IN2置0。
方法2：将VCC,GND及主电源，及电机接好。IN1,IN2分别接到单片机。EN可通过跳线接到VCC，如需电机正转IN1置0，IN2给PWM信号。反之IN1置PWM信号,IN2置0。
2.3 码盘输入信号的过滤
2.3.1 制作该电路的原因
由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。
由于单片机便于辨别的是脉冲，故考虑把A、B相的脉冲转化成当A相有脉冲时，B相的脉冲为0；当B相有脉冲时，A相的脉冲为0.这样可以有效识别电机的正反转。
第二章直流电机的控制原理
2.3.2 该电路的芯片
1、MC74HC74AN的引脚说明（如图2-9示）
图2-9 MC74HC74AN的引脚说明
2、MC74HC74AN的输入与输出逻辑说明（如表2-1示）
表2-1 MC74HC74AN的输入与输出逻辑说明
INPUT OUTPUT SET RESET CLOCK DA TA Q Q’
低电平高电平无无高电平低电平高电平低电平无无低电平高电平低电平低电平无无高电平高电平高电平高电平上升沿高电平高电平低电平高电平高电平上升沿低电平低电平高电平高电平高电平低电平无无变化
高电平高电平高电平无无变化
高电平高电平下降沿无无变化
说明：MC74HC74AN又称“D触发器”，上表为该芯片的输入与输出对应表，输入一个什么信号，相应就输入另一个信号。在实验中给SET和RESET高电平，CLOCK和DA TA接伺服电机编码器输入的脉冲，Q和Q’输出处理后的信号。
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3、与门的集成——MC74HC08AN
MC74HC08AN引脚（如图2-10示）
图2-10 MC74CH008AN引脚说明
说明：VCC接+5V电源，GND接地，A1、B1、C1，A2、B2、C3，A3、B3、C3分别为三组与门的逻辑关系，A、B为输入，Y为输出。
2.3.3 该电路的原理图
电路原理图（如图2-11示）
图2-11 电路原理图
电路图（如图2-12示）
图2-12 电路图