1. 研究目的与意义

在现代科学和经济突飞猛进的时代，不同学科相互交融，造成了工程领域技术的革命与改造。微电子技术与计算机技术的迅速发展与机械工业形成了机电一体化。微电子、控制、信息与机械技术相互影响。未来，机电一体化将更加系统、智能。在电气时代的工业生产和日常生活中，电动机起着十分关键的作用。直流电机因为其机械特性出众，启动性良好，调速范围较宽以及易懂的控制电路等优点，广泛应用于矿业、机械、交通、航空、化工等领域，也广泛应用于各种日常的电子设备如按摩椅，儿童车，唱片机等各种玩具，在一些高精确产品如摄像机、打印机、点钞机等也会涉及，分为有换向器和无换向器两种机型。

目前电气传动自动化技术在国民经济领域得到广泛运用，其通过控制电动机，将电能转换为机械能进而在特定要求下控制工作机械按给定的运动规律运行。电动机控制作为电气传动技术的控制对象，核心是微电子装置，执行机构是电子电力功率变换装置，运用自动控制理论组成电气传动控制系统。相比较交流调速系统，直流调速系统凭借其高精度，广阔的调速范围以及易控制的交流装置在调速运动中占据统治地位。早期的直流电动机是采用恒定直流电压供电，通过调节回路中电阻完成调速。这种方法制造设备方便，简单易操作，廉价。缺点是效率较低，调速性能较窄且不平滑，机械特性软。仅仅适用于调速范围与功率较小的场合使用，很难进行调速。在实际应用中，电动机作为把电能转换为机械能的主要设备，一是要具有较高的能量转换效率；二是应能根据生产工艺的要求调整转速，电动机的调速性能对提高产品质量、提高劳动生产率和节省电能有着直接的决定性影响。因此，调速技术一直是研究的热点。

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。电子产品一般是纯硬件电路，没有使用单片机，电路复杂难以设计，也难以检查问题近年来，随着技术的进步与发展，市场对产品的功能和性能不断提高，直流电机的应用越加广泛，尤其是在智能机器人中的应用。直流电动机的启动和调速性能、过载能力等特点显得十分重要。

针对直流电机在应用领域中所存在的缺陷以及当今发展主流趋势，本设计的主旨在于通过设计一个基于at89s51单片机控制的直流电机多速控制器，实现对直流电机调速自动控制，该系统应包括：电压检测、电流检测、转数检测传感器、单片机控制系统、lcd或者数码显示单位。通过这一设计实现温度压力的数据采集、显示、运算处理，数值在lcd或数码显示单元显示，以此进行运算处理熟悉直流电机的缺点并进一步研究和探索直流电机的控制和测量，以遍提高对直流电机的控制精度和响应速度，最终按需要来控制输出量。基于单片机原理设计的电机调速控制器装置，可以具有精度高，可靠性强，小体积，方便使用等特点。

2. 研究内容与预期目标

主要研究内容：

（1）设计一个单片机控制的直流电机多速控制器；

（2）完成的功能：温度、压力的数据采集、显示、运算处理、按需要控制输出量；

（3）电路原理图和硬件电路图设计；

3. 研究方法与步骤

拟采用的研究方法

本课题拟采用软硬件相结合组成实际控制系统。主要分为以下几个部分：电路原理图设计与分析，算法模型建立并进行软件的编程及其功能的调试与仿真。然后印刷电路版图，采用at89s51单片机，采用模数转换器，led显示器完成对数据的采集、分析与处理，最后输出控制量。

拟采用的具体步骤为：

（1）查阅设计中涉及的参考资料

4. 参考文献

[1] 单片机原理及其应用.张洪润,孙悦等著.清华大学出版社.2008 [2] 单片机应用技术.吴国经主编.中国电力出版社.2004 [3] 基于单片机的智能系统设计与实现.沈红卫著.电子工业出版社.2005 [4] 王瑞安. 关于非独立控制励磁的他励直流电动机采用双通道LQSF直流调速系统时励磁回路控制的探讨[J]. 冶金自动化.1983 [5] 冯方亮. 他励直流电动机机械特性实验分析[J]. 江汉大学学报.1996 [6] 邹宝钦. 浅析他励直流电动机的可控硅调速[J]. 福建电力与电工.1997 [7] 孟祥霓. 直流电动机机械特性测定方法的研究[J]. 济南大学学报(社会科学版). 1997 [8] 甄光裕. 直流电动机机械特性的估算分析[J]. 电机技术. 2002 [9] 刘荣林. 航空直流电动机机械特性的无载测试[J]. 中国民航飞行学院学报. 2004 [10] 董成明. 电驱动钻机的直流电动机选型[J]. 电气传动自动化. 2000 [11] 陈明德, 魏(王美)琪. 直流电动机的f(I,M,n)特性研究[J]. 微特电机. 1981 [12] 李颖，赵振玉. 直流电动机倒拉反接制动机械特性测定[J]. 青岛大学学报(工程技术版). 1994 [13] 刘建华. 确保复励直流电动机稳定运行的有效方法[J]. 电机技术.1994 [14] 罗毅, 李莺. 浅析电力拖动系统稳定运行的充要条件[J]. 太原师范学院学报(自然科学版). 2006 [15] 杜广豫. 比例法在他励直流电动机的调速计算和稳定运行状态计算中的应用[J]. 东方电机.1995 [16] 徐专政. 使用直流电动机检验触发绕组[J]. 摩托车.2004

5. 工作计划

（1）2022.2.20—2022.3.06查阅资料，撰写开题报告；

（2）2022.3.06—2022.4.17硬件功能分析，熟悉mcs-51系统指令及编程语言；

（3）2022.4.18—2022.5.14设计电路原理图、编制应用程序；

（4）2022.5.15—2022.6.11系统调试及改进；