1. 研究目的与意义（文献综述）

直流电机（direct current machine）是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。直流电动机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调速范围广；过载能力大，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的快速起动、制动和反转；能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求。直流电机出厂前，需要对电机的各项性能进行测试，以保证出厂电机满足各工况下的运行要求，保证电机的质量。若以传统的人工手动检验方式，需要单独对电机的各项性能进行测试，效率较低，同时由于仪表误差和操作误差的存在，其准确性也较低。随着计算机技术和电子技术的飞速发展,电子计算机辅助测试技术日趋成熟,硬件性能提高以及价格下降，将计算机应用于电机测试中,基于计算机的电机性能测试也逐步取代传统的手动操作式电机检测,并向着自动化智能化的方向发展。这不仅可以提高测试效率,而且可以对同一物理量重复测量,以提高测量精度及可靠性,还可对大量试验数据进行处理,得到高精度的测量结果。同时，还可以获取电机在运行过程中各参数的变化曲线图，直观地显示出电机的运行状况，各参数变化是否正常，是否在允许变动范围内。一旦电机工况异常，能通过该系统被识别出并及时反馈，这样可以省去繁重的测试花费的人力物力，具有很高的实用价值。

设计直流电机测试和分析系统,利用虚拟仪器技术的灵活易用性,图形编程功能和高速信号采集能力,可以实现对电机故障的诊断和电机性能的分析,可以测试电机参数。测试内容主要包括母线直流电流值、母线直流电压值、直流功率、转矩、转速、电机各部分温度值、电枢电阻值。测试平台采集到这些值后,通过串口发送给pc方显示,进而实现对直流电机控制器的功能测试和性能测试。要对直流电机多项参数进行测试和分析，我们想到设计以单片机为核心的数据采集系统，运用接口技术和传感技术，对各项指标经过单片机程序的运算清晰显示在显示屏上。于是，计算机作为上位机，而经过选择的单片机作为下位机，这样的一个测控系统，使系统实现全数字化，结构简单，可靠性高，可减少操作及维护的困难。这样的一个电机测试与分析系统其实是一个数据采集系统。

数据采集系统其实就是通过各种采集传感器输出的模拟信号后转换成数字信号，采集到数据后进行分析、处理、传输、显示、存储和显示。早在20世纪的50年代就已经有了数据采集系统，美国更是在1956年就把该系统应用到了军事上，目的是在测试过程中不依赖有关的测试文件，并且由于非成熟的人员来操作，该测试任务全过程是由测试设备自主高速的完成的。由于本系统可以完成很多以往不能完成的采集和测试任务，且处理起来更快更灵活。因此在60年代的后期得到了初步认可并且制造了成套的设备。

2. 研究的基本内容与方案

要设计这样的一个电机测试与分析系统，考虑要对多项物理量进行测量并转换成数字信号。选择pc机作为上位机而单片机系统作为下位机配合，结合a/d转化模块，各传感器模块以实现信号转化和显示。通过编制程序以实现物理量的重复测量，采用pwm调制技术，实现对直流电机速度的调制，并通过串口实现上位机的在线控制。

基本内容如下

系统的组成框图如图2.1所示。系统由stc89c52微处理器核心模块、电源模块、独立式键盘模块、12864液晶显示模块、蜂鸣器电路模块、rs232串口通信模块、电源指示电路模块等组成。其中，独立式键盘由微动开关连接到io口与地线之间组成。注意，由于p0口内部没有上拉电阻，在作为输入时，需要外接上拉电阻。串口通信电路由max232电平转换芯片与9db串口插座等构成，用于下载程序和实现与上位机通信。蜂鸣器电路主要由蜂鸣器和三级管组成，用于实现按键声音等。液晶显示电路主要由12864液晶显示模块及少量外围电阻等构成，主要用于实现人机界面的交互功能。

3. 研究计划与安排

1-2周：完成开题报告和文献翻译，完成开题答辩；

3-4周：熟悉电机测试的项目及方法；

5-8周：设计电路的硬件部分；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]philip a. adewuyi，dc motor control: a case between pid controller and fuzzy logic controller[c] international journal of multidisciplinary sciences and engineering,vol.4,no.4,may 2013.

[2]v. r. singh,v.k. garg,tuning of pid controller for speed control of dc motor using soft computing techniques - a review[c] international journal of applied engineering research 9(9):1141-1147 · january 2014.

[3]guoguangzhang,jianyongcao,fanyu,design of active and energy-regenerative controllers for dc-motor-based suspension[c]《mechatronics》 , 2012, 22(8):1124-1134.