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一、 绪论
1.1本课题的研究目的及意义
直流电机很早就被应用于人们生活当中。经历了多次的变革更新，现今已被普遍应用在交通工具，工程设备，电气自动化以及航天航空等。最早的直流电机调速电路很复杂，将运算放大器和非线性电路，还有模拟器件组合而成,因此早期的直流电机缺点很多，比如功能有很大限制,改装很繁琐,成本费用高等。严重影响了直流电机的应用。
近年来,由于PWM技术的出现,使直流电机的发展发挥到了极致，使其在应用范围扩大了不少。PWM调速系统的基本原理就是控制开关的导通和断开,直流电压会根据开关的导通或者断开而产生变化，当开关导通,电流就会流向直流电机，当开关断开,就没有电流流向直流电机。利用这个方法,想要改变输出的平均电压值，就要改变开关的导通和断开用它来实现电压脉冲的频率。
在直流电机调速系统中利用单片机控制直流电机的技术却是最为耀眼的一个，虽然控制系统和微机技术还有电力电子技术用的也不少，但是在应用上还是单片机控制直流电机用的更多一些。在直流电机调速中单片机的作用是将输出脉冲信号和控制其他逻辑电路，不光如此，单片机还有质量轻，体积小，成本低，灵活应用，控制能力强等优点。所以会优先选择单片机作为直流电机调速系统控制芯片。就是因为PWM技术的优点多,直流电机被获得青睐，在生活中被得到广泛的应用。
在工业领域中PWM技术占据着举足轻重的作用，他利用电路结构简单，价格便宜，控制灵活的特点与数字信号可以相互通信，使工业化的发展更上一层楼。这样看来，PWM技术可能会对我们的工作生活起到作用，所以我们要去多学习PWM技术。
通过L298N电机驱动电路，本设计就选择51单片机来实现对直流电机的调速控制,通过本次设计可以使我们对所学到的知识得到进一步的巩固和加深，在我们以后的生活工作当中得到充分的表现有很大的意义。
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1.2直流电机调速方法
直流电机基本的调速方法主要有4种。
1.最早的直流电机调速系统想要实现直流电机的调速是要改变电机的内阻的大小而使直流电机两端的电压产生变化。这种调速系统电路有很多的缺点，比如调速精度较低,不能精确调节电机的转速。但是这种调速系统操作起来比较容易，电路也很简单而且工艺的制造也不麻烦。
2.发电机一电动机调速，这种调速系统一般由电磁放大器,电机扩大器,闸流管等器件构成。这种方法相对以前的方法有相当大的突破，一改以往的精度低，调速低的缺点，把直流电机带到了一个新的高度。但是这个系统还是存在些许不足，比如电力设备以及电子元器件较多，价钱也比较昂贵，其中的连线接线线路并不简单,使得这个系统太过繁琐,不易于制造。
3.基于泵浆变流器的调速方式。这种调速方法在平时用的不多，调速功能比之前也有很大的提高，调速精度也比较高，不会出现调速精度低和调速不稳定的问题。但是这种调速方法是基于泵浆变流器的，系统中的会挥发处不良气体，会对人体产生伤害，这就是不常用的原因，所以也就不便去推广引用了。
4.PWM调速。这种方法利用调整半导体开关的通断从而改变电机两段平均电压的形式改变调整电机转速。早期的半导体开关利用三极管，但是三极管的载流较小，通常只能驱动功率较小的电机。直流电机有了相当大的进步是当第一只晶闸管成功出世，将它应用到直流电机调速系统中,确实有着不匪的表现，而且在今后的很长时间内都是被主要应用，这种调速系统比之前的更小更精致,调速精度更高,价格更低。欧美国家在调速系统这部分则更有话语权,比较有实力的公司西门子、通用电气等他们拥有更多不同种类的调速设备，他们的设备性能很高，他们的产品不会应用在精度和稳定性相对较低的地方，他们对这方面要求很严格。
1.3设计内容
设计了一个基于PWM调速方法的调速系统。整个系统由主控，电机驱动电路，按键控制电路，显示电路等构成。并将转速级别显示于LCD显示
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器上。系统的主控采用51单片机，电机驱动采用L298N电机驱动电路。系统具有成本低廉，构造简单，容易操作的优点。
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二、系统主要硬件介绍
本章主要介绍8051单片机的由来和它的特性，还有将利用L298N作为实验工具来进行实验研究。
2.1 8051单片机
2.1.1简介
8051是一种单芯片微控制器，在1981年INTEL公司制造出来的。很多公司也在做8051型号的单片机比如爱特梅尔公司，Philips公司，Deep lianhua公司等公司，他们很多都研发了性能更好，应用更广泛的产品，他们之所以会有之后的成就，也是因为最早通过Intel公司授权得来的MCS51核心技术。
8051单芯片是同步式的顺序逻辑系统，它的系统内部时脉信号发生变化时整个系统才会健康的运行起来，很多信号和动作都是通过他发出来的。8051单片机内部有一个时钟产生器，一般和电容还有石英提谐振器等还有很多振荡器相连才能使用，系统就会产生时钟信号是系统正常的运转。8051比平常的的微处理器多了38BRAM、8KB的ROM和4个8位的串行口还有不少特殊功能的寄存器，单片机只用于对系统的控制设计，而微处理器多数情况用于对系统内的数据进行运算，所以单片机在控制能力上是非常强大的，是微处理器所不具备的。
图2.1 8051单片机原理图
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