1. 研究目的与意义
直流电机具有良好的启动与制动性能，适合大范围内平滑调速，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，在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，但控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，主要缺点是需要增加两台和一些辅助励磁设备，因而体积大，维修困难而且系统非常不灵活，调速繁杂，阻碍了直流电动机控制计技术的发展和应用范围。
随着单片机技术的不断发展，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。
本课题采用单片机构成控制系统，在内部进行PID算法，输出控制量完成闭环控制实现电机的调速，可以更多的节约人力物力，从而提高工作效率，在应用计算机实现控制的系统中，PID很容易通过编制计算机语言实现。
2. 课题关键问题和重难点
研究PID算法与直流电机的特性，以及闭环控制的优点，在直流电机上首先必须了解其特点与基本工作原理，以及直流电机的分类，找出适合本课题的电机，在选择系统开发上选择51单片机进行控制，51单片机其特点，容易上手，学习资料也比较容易查找，当学习完这些之后就需要将PID算法在单片机上进行实现，这是一个比较困难的过程，需要寻找不同的方案，其中可能会涉及到PWM波调速，晶闸管调速，传感器的选择，以及专业课程中学习到的领域，如果专业课程学习的不是特别扎实的就需要去进行的学习，在本次课题中PID算法是非常重要的，控制器的的参数整定，PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。
它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。
PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。
3. 国内外研究现状（文献综述）
PID控制器（按闭环系统误差的比例、积分和微分进行控制的调节器）自30年代末期出现以来，在工业控制领域得到了很大的发展和广泛的应用。
它的结构简单，参数易于调整，在长期应用中已积累了丰富的经验。
特别是在工业过程控制中，由于被控制对象的精确的数学模型难以建立，系统的参数经常发生变化，运用控制理论分析综合不仅要耗费很大代价，而且难以得到预期的控制效果。
4. 研究方案
根据题目的给的任务和要求，通过按键模块以及显示模块作为系统的人机交互，通过按键将设定的速度以及电机的运行状态输入到单片机中，然后从数码管上得到相应的值。
控制模块将相应的PWM脉冲发送到电机驱动模块中，驱动着直流电机的运转。
在直流电机运转的同时，速度检测模块将检测到的速度传回到控制器模块中。
5. 工作计划
第 1 周 接受任务书，领会课题含义，按要求查找相关资料；翻译相关英文资料第 2 周 阅读相关资料，理解有关内容；写出开题报告一份；第 3 周 了解数字PID及其算法、参阅有关单片机资料，分析直流电机工作电路原理；第 4 周 理解PID算法直流电机闭环调速系统电路参数；第 5 周 设计单片机扩展电路并绘制单片机系统电路； 第 6 周 购买材料，搭建硬件电路；第 7 周 分析单片机扩展电路工作原理，设计控制软件框图；第 8 周 完成软件程序；第 9 周 硬件制作调试和完善软件设计；第10周 软硬件结合验证，记录相关实验数据；第11周 完成毕设论文查重，提交毕设论文终稿和检测报告，接受答辩资格审查；第12周 评阅教师评阅论文，参加答辩；第13周 检查毕设文档，毕设结束。
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