1. 研究目的与意义
（1）国内外研究现状：在电气时代的今天，电动机一直在现代化的生产和生活中起着十分重要的作用。无论是在工农业生产、交通运输、国防、航空航天、医疗卫生、商务与办公设备中，还是在日常生活中的家用电器中，都大量地使用着各种各样的电动机。长期以来，直流电机以其良好的线性特性、优异的控制性能等特点成为大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制系统的最佳选择。伴随着人们对控制系统的要求越来越高，电机调速成了人们研究的热门课题，现在对于普通直流电机的调速已经有了一些比较成熟的方法。
背景：直流电机问世已有一百四十多年的历史。在设计和制造技术上有很大的进步，新材料、新技术的应用以及整流电源的普及，促进了一般工业用直流电机的不断扩大，品种的日益繁多。从小至数瓦，大到万余千瓦，广泛地用于冶金、矿山、煤炭、起重运输、机床制造、纺织印染等各个部门中，特别是近几年电子计算技术广泛应用在直流电机设计制造中。从直流电动机的演变历史，也可以纵观直流电动机的发展历史和动向、从四十年代后期到五十年代的前期，直流电动机的电源主要是采用M-G电动发电机组，六十年代初，电动发电机组电源已被水银整流器逐渐替代，到了六十年代后期，由于可控硅整流装置的出现，并得到迅速发展，可控硅整流电源已占统治地位。由于直流电源供电方式的不断更新换代，特别是在最近的十几年期间，进一步促使了直流电动机的单机功率、转速不断提高，目前朝着高速、大功率方向发展。另外，由于绝缘技术和分析技术的进步，直流电动机已迅速向小型轻量，低惯量方面发展。
（2）直流电机调速器就是调节直流电动机速度的设备,由于直流电动机具有低转速大力矩的特点,是交流电动机无法取代的,因此调节直流电动机速度的设备—直流调速器,由于它的特殊性能、常被用于直流负载回路中、灯具调光或直流电动机调速、HW-1020型调速器、就是利用脉宽调制(PWM)原理制作的马达调速器、PWM调速器已经在工业直流电机调速、工业传送带调速、灯光照明调解、计算机电源散热、直流电扇等、得到广泛应用。直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速。早期直流电动机的控制均以模拟分离器件构成，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，控制精度及可靠性低，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。20世纪70年代以来，利用单片机作为控制器开始在电机控制系统中被广泛应用。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。传统的控制系统采用模拟元件，虽在一定程度上满足了生产要求，但是因为元件容易老化和在使用中易受外界干扰影响，并且线路复杂、通用性差，控制效果受到器件性能、温度等因素的影响，故系统的运行可靠性及准确性得不到保证，甚至出现事故。目前，直流电动机调速系统数字化已经走向实用化，伴随着电子技术的高度发展，促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变，特别是单片机技术的应用，使直流电机调速技术又进入到一个新的阶段，小型化、智能化已成为它发展的趋势。目的：直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。意义：随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低成本，从而有效的提高工作效率。
2. 研究内容与预期目标
（1）主要研究内容：
直流电动机为本课题的研究对象，对其转速进行控制。以单片机C8051F040控制的直流电机脉宽调制调速系统，利用C8051F040芯片进行低成本直流电动机控制系统的设计，能够简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。系统实现对电机的正转、反转、急停、加速、减速的控制，以及设计显示电路，使用户可以通过显示屏与控制系统进行交互，实现电机正反转等状态以及速度的实时显示。
需解决的主要问题：1、直流电机调速系统的工作原理2、基于51内核的单片机开发流程。3、PWM调速原理及方法。4、LED数码管显示和独立键盘控制技术。5、直流电机的数学建模和PID控制策略。
3. 研究方法与步骤
设计一个基于单片机直流电机调速控制硬件电路 ，熟练掌握PWM调速原理及方法，实现直流电机转速测量与调速系统，满足控制任务要求。本系统采用C8051F040控制输出数据,由PWM信号发生电路产生PWM信号,送到直流电机,直流电机通过测速电路,滤波电路,和A/D转换电路交换数据重新送回单片机,进行PID运算,从而实现对电机速度和转向的控制,达到直流电机调速的目的。 如图所示为整个调速系统的硬件组成，其中包括:单片机、电机控制模块、PWM控制模块、电机驱动模块、转速显示模块、按键控制模块、电源模块。
4. 参考文献
[1] 胡大可.MSP430系列FLASH型超低功耗16位单片机[M].北京：北京航空航天大学出
版社,2001.
[2]魏小龙.MSP430系列单片机接口技术及系统设计实例[M].北京：北京航空航天大学出
5. 工作计划
（1）2018.03.02—2018.03.22（3周）查阅资料，撰写开题报告，翻译资料；
（2）2018.03.23—2018.04.12（3周）硬件功能分析，熟悉单片机指令；
（3）2018.04.13—2018.05.10（4周）设计电路原理图、编制应用程序；
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
