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1.2 本设计的研究目的及研究意义
随着时代的进步和科技的发展，直流电机调速系统在工业控制、交通运输以及日常生活中的各个方面中都起着越来越重要的作用，因此，对电机调速的研究有着非常积极的意义。长期以来，直流电机一直在调速领域占居主导地位，而且被广泛应用于调速系统中，这主要是因为直流电机调速比较方便，而且在磁场一定的条件下，电枢电压和电转速成正比，转矩能够很容易被控制，同时具有良好的起动制动性能，能够比较平滑和经济地实现对电机速度的控制，因此采用直流电机调速可以得到良好的动态特性。由于直流电动机具有优良的起、制动性能，宜于在广泛范围内平滑调速，在轧钢机、矿井卷机、挖掘机、金属切削机床、造纸机、高层电梯、数控机床等领域中一直得到了广泛应用,因此，直流调速系统一直在调速系统领域内占据着十分重要的位置。
2. 系统的总体设计方案
2.1 系统设计的内容
本设计的主要功能包括：独立式键盘用于向单片机输入控制信号以实现对电机转速的精确控制；芯片IR2110根据单片机输出的控制信号驱动直流电机；显示模块用于实时显示电机转速；光电编码盘通过光电效应将获得的脉冲信号交给单片机，单片机将脉冲信号进行运算处理获得电机的转速，然后将电机转速通过LCD实时显示出来，用户能够及时观测到电机的转速，以实现工作的要求。
2.2 系统设计方案的选择
本次设计主要采用PWM控制信号驱动直流电机，以达到对电机转速的控制。传统的电机控制大多采用调节电位器改变电机电压、继电器控制、达林顿管驱动等方法，但是会出现调速不平滑、分立器件已损坏等问题，为了避免传统设计的缺陷，本次设计采用AT89S52单片机[1]为控制核心，通过单片机的定时计数功能给IR2110直流电机驱动芯片传送PWM波形来驱动直流电机，能达到调速平滑、精确、稳定输出的优良特性。在测速模块，测速系统把光电编码盘检测到的计数脉冲反馈给单片机，经单片机进行计算处理后通过显示模块实时显示电机转速，用户能够实时地获得电机的转速，并且当转速未达到规定值时，用户可以通过按键实时控制电机转速，这样设计很好地实现了对电机速度的精确调整，能够满足对电机速度控制的要求。
系统的硬件总体设计框图如图1所示：
图1 系统总体设计框图
转速控制模块：这一模块主要是利用键盘来改变PWM信号的占空比，实现对直流电机速度的控制，从而实现电机的加速、减速以及电机的正转、反转和急停控制。
单片机控制模块：单片机控制模块主要由AT89S52单片机的I/O端口、定时计数器[2]、外部中断扩展等部分组成，能够很方便的实现电机的智能控制。
电机驱动模块：单片机AT89S52通过内部的定时计数功能产生 PWM[3]波，输入驱动芯片 IR2110来驱动直流电机。
测速模块：用光电编码盘获取电机转动时的脉冲个数，从而实现对电动机速度的检测。
显示模块：由LCD实现电机转速的实时显示。
3. 系统硬件电路设计
直流电机的PWM控制系统设计主要对软件设计作了与以往设计不同的改进。以往对电机的控制大多采用调节电位器改变电机电压、继电器控制、达林顿管驱动等方法，但是会出现调速不平滑、分立器件已损坏等问题，鉴于此本次设计采用AT89S52单片机为控制核心，定时不断给IR2110直流电机驱动芯片送PWM波形来驱动直流电机，能达到调速平滑、精确、稳定输出的优良特性。在测速部分中，测速系统把检测到的数据反馈给单片机，经单片机处理后通过LCD显示转速，这样设计很好地实现了对电机速度的控制与调整，能精确地完成工程需要。
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