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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

目前，通过对电动机的控制，将电能转换为机械能进而控制工作机械按给定的运动规律运行且使之满足特定要求的新型电气传动自动化技术已广泛应用于国民经济的各个领域。 三十多年来，直流电机传动经历了重大的变革。首先实现了整流器的更新换代，以晶闸管整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了一次大的跃进。同时，控制电路已经实现高集成化、小型化、高可靠性及低成本。以上技术的应用，使直流调速系统的性能指标大幅提高，应用范围不断扩大。直流调速技术不断发展，走向成熟化、完善化、系列化、标准化，在可逆脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代。由于直流电气传动技术的研究和应用已达到比较成熟的地步，应用相当普遍，尤其是全数字直流系统的出现，更提高了直流调速系统的精度及可靠性。所以，今后一个阶段在调速要求较高的场合，如轧钢厂、海上钻井平台等，直流调速仍然处于主要地位。早期直流传动的控制系统采用模拟分离器件构成，由于模拟器件有其固有的缺点，如存在温漂、零漂电压，构成系统的器件较多，使得模拟直流传动系统的控制精度及可靠性较低。随着计算机控制技术的发展，直流传动系统已经广泛使用微机，实现了全数字化控制。由于微机以数字信号工作，控制手段灵活方便，抗干扰能力强。所以，全数字直流调速控制精度和可靠性比模拟直流调速系统大大提高。而且通过系统总线全数字化控制系统，能与管理计算机、过程计算机、远程电控装置进行交换，实现生产过程的自动化分级控制。所以，直流传动控制采用微机实现全数字化，使直流调速系统进入一个崭新的阶段。

国内外研究现状

随着不可再生动力资源的日渐枯竭，直流电机控制的研发困难也在逐步提升。数字直流调速设备，从技术上，它可以利用接受的信号、更改相关参数的值、达到引起脉冲进行工作，利用软硬件相结合的方式控制规定参数范围的直流电机，运用修改参数值或更新软件的方式可以使不同的机器被一台控制器所操纵，其通信功能配合可编程逻辑器件共同完成了工控设备的信息传递的任务，简单的使用方法，外界难以干扰等优势让它在工控领域被广泛使用，而它所具备的调试方式多变，安全系数高，稳定性好以及尺寸较小的优点，极大程度的解决了同类仪器中常见的一些问题，很好的解决了直流调速规格大、调试难等问题，与此同时，它的这些优点也使其在相关领域立于不败之地，受到从业者的一致好评。

直流电机的测速方法有下面的几种：第一种：霍尔传感器，这种传感器是一个3端器件，外形与三极管相似，只要接上电源、地，即可工作，输出通常是集电极开路（oc）门输出，工作电压范围宽，使用非常方便；第二种方法：光电传感器，其基本的原理就是当发射管光照射到接收管时，接收管导通，反之关断；第三种方法：光电编码器，光电编码器的工作原理与光电传感器一样，不过它已将光电传感器、电子电路、码盘等做成一个整体，只要用连轴器将光电传感器的轴与转轴相连，就能获得多种输出信号。

2. 研究的基本内容

本系统是以stc89c52单片机为控制核心，通过按键调节pwm波参数，改变定时器中断参数值，控制l298n大功率h桥路驱动直流电机达到调速控制转速的目的。利用红外光电传感器在测速传感器工作是收集速度数据，产生的脉冲信号并进行计数，然后利用单片机定时/计数器通过测定一段时间内的脉冲数数目，根据脉冲数和时间的关系转换成每分钟的转速，并显示到lcd1602液晶屏幕上。通过实际测量的转速来修正电机调速，使电机达到稳定的转速输出的状态。

本次设计完成的具体任务如下：

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案： 设计的系统是以stc89c52单片机为主控芯片，通过键盘调节pwm波参数，改变定时器中断参数值，控制l298n大功率h桥路驱动直流电机达到调速控制转速的目的。利用红外传感器来收集速度传感器操作速度数据，并将所生成的脉冲信号进行计数，然后，在一段时间内测量脉冲的数量，使用单片机的定时器/计数器数，根据脉冲数和时间的关系转换成每分钟的转速，并显示到lcd1602液晶屏幕上。通过实际测量的转速来修正电机调速，使电机达到稳定的转速输出的状态。

进度安排：从2017年2月25日开始，到2017年6月结束，我的安排如下： 2月26日到3月15日：查资料，了解直流电机速度控制系统的背景以及发展情况； 3月16日到3月30日：根据设计需要设计作品框架，绘制模块图，完成开题报告； 3月31日到4月15日：购买元器件，完成焊接；

4月16日到5月1日：硬件组装和进行软件调试；

4. 参考文献

[1]ciucur v v. speed position control system for dc motor[c]// ieee, international conference on harmonics and quality of power. ieee, 2014:876-879.

[2]焦玉朋. 基于51单片机的pwm直流电机调速系统[d].内蒙古大学,2013.

[3]wu huaqiang, linghu changyang, lv hongming, et al. graphene applications in electronic and optoelectronic devices and circuits[j]. chinese physics b, 2013, 22(9):101-110.