摘要：
直流电动机是工业社会中人们最先开始制造与使用的一种电机。随着现代科技的进步，在我们各种工业环境、生活 、科研的领域中已经很广泛的使用电力电子技术。而且在各种机电工作车间中，因为直流电动机具有很好的启停、制动和调速功能，直流电机调速系统目前已经广泛应用于各种大工业生产以及高新技术的每个方面，脉宽调制技术（PWM）是目前直流电机调速系统中最常用的调速方法，具有调整方便、调试精度高，调速范围广和对电机的折损低等特点。而使用计算机算法流程对直流电机进行控制也逐渐成为当前工业控制技术的主流，目前计算机能达到的运行速度与数据吞吐量能够使得对直流电机产生最快的控制效果，最终能够达到目标理想状态下的理想速度。本论文阐述了一种直流电动机PWM调速系统，可以在实际工作条件下通过人为调节达到理想速度。
关键词：单片机；霍尔传感器；L298N模块；LCD1602液晶
0 引言
目前在直流电机调速领域中存在很多方面可以进行研究，对于直流电机调速来说最重要的是对其速度平滑的控制。古老的直流电机调速方式使用晶闸管以及滑动变阻箱进行调压调速，但是如果在很多要求较为严格的环境使用此调速方法对于应用以及维修都很不方便。当下电气传动的主流是使用微控制器对直流电机实现数字化调速，随着现代工业的生产压力不断增大，各个行业对直流电机使用频率日益增多，就对整个系统提出来较高的要求，并且跟随着电子技术不断进步，直流电动机调速慢慢地从模拟式调速转换为数字式调速方法，尤其是单片机控制技术的使用，使得直流调速技术渐入了一种高便利性、高可靠性的新发展阶段。
1 整体方案设计
本设计由STC89C52单片机、DS1302时钟模块、按键模块、蓝牙模块、L298N电机驱动模块、小型直流电动机、1602液晶屏等组成，在开机待机运行状态下能够显示当前运行的系统时间。在电机调速模式下，系统液晶屏能够显示当前电机的真实转速大小，用户在通过按键或者远程设备修改电机的设定转速值之后，电机能够自行变化到用户所设定的值。
具体功能及要求如下：
（1）通过DS1302实时时钟芯片保存系统的运行时间，单片机可以通过串行的方式读取时间的数据值，处理完之后保存在单片机的内存中。在时间不正确的时候，用户能够通过按键去调整修正系统的时间，修改完成之后时间能够立即生效，用按键调整时间较为安全稳定；
（2）用户可以进入电机调速模式后，用户可以在1602液晶屏上读取实时的直流电机的转动速度，在用独立按键对直流电机的转速进行设定，设定好之后放入单片机内存进行保存，电机会迅速的变化到设定的转速值，能够达到最小误差追踪设定转速值；
（3）系统增加了的蓝牙模块，用户可以通过手机蓝牙连接本设计的蓝牙模块，用户在手机上就能够方便地对直流电机的启动与停止和运行方向进行调整。在手机上进行单击之后，整个系统能够立即进行反应然后对电机的状态改变。
（4）系统中带有LCD1602液晶屏，在整个系统开机上电后，稳定后能够显示当前的日期以及时间。在电机调速模式下，能够显示电机当前的实际所测的运转速度与人为设定的转速大小，显示清晰方便调整。
系统整体功能框图如图1所示：
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2 硬件电路设计
2.1 电源模块
本直流电动机PWM调速系统使用的是USB电源线对整个设计进行供电，在按下电源开关之后，5V电压就能稳定供给整个调速系统。在后期如果需要成为可移动设备，则可以外接稳压电源，增加可充电电池供电。
2.2 独立按键模块
本次设计中所用到的对整个系统进行调整操作的硬件为独立按键。用户通过按下按键对电机进行控制以及对时间进行调整。独立按键在工作特性上十分稳定，易于串联。在电路中只要将其中一端连接至单片机，另一端连接至公共地。选用独立按键进行操作是因为其电路连接方式十分简单，和矩阵键盘相比独立按键更加易于焊接操作，整体可用性更强。独立按键上分为常开端子与常闭端子，只要区分清楚进行连接就能在电路中达到检测按下信号的作用。通常将常开那个端子接地，另一个端子连接单片机的I/O口。
2.3 时钟模块
本次毕业设计使用的是时钟模块是DS1302实时时钟模块，此时钟模块属于一种稳定时钟。DS1302是美国达拉斯公司设计并制作的一款高能力、低能消耗其内部可缓慢涓流充电的实时时钟芯片。芯片内含有一个实时时钟/日历和31个字节的内存RAM,与外界进行通信的方式选用的是SPI串行通信结构。
2.4 液晶显示屏
本次设计使用的人机界面是LCD1602液晶屏，此屏幕显示内容清晰明了。液晶是一种显示设备，因为其拥有大范围使用的优势，广泛运用于仪器仪表、电子设备等低功耗的设计设备中。在以往之前的测控显示设备中绝大多数使用的LED形式的显示屏显示相应的数据，其存在着显示内容少、形式较为单一、对操作人员水平有一些要求。
2.5 蓝牙模块
本次设计中采用的远程控制模块是HC-05蓝牙模块。HC-05蓝牙模块内部使用是CSR主流蓝牙控制芯片，遵循着蓝牙V2.0通讯标准协议。它的输入电压可以从3.6V到6V之间变化，但最高不能超过7V，这能够完美匹配51单片机的电源系统。
2.6 电机驱动模块与电机
本次毕业设计使用的是L298N电机驱动模块，在电机驱动上连接电机之后就能够稳定控制电机正反转以及转速。L298N本身属于一种调速芯片，内部可实现H桥功能。在通电上电之后，能够通过电平控制能够完成电机正转动与反转动的切换以及调速功能。此模块拥有良好的启动性能，使得所连接的直流电机能输出很大启动转矩。它的工作电压可以在最高不超过36V电压下进行工作，前提是这个模块多连接控制的直流电动机是在它相应的额定工作电压下运行。
3 结论
本文所设计的直流电动机PWM调速系统，在真正的作为真正商品量产之前还只是一个雏形，在正式设计调试步骤中，本系统能够在正常运行状态下显示当前的日期、时间，在用户想要进入调速模式阶段，只需要按下按键即可进行直流电动机的控制，通过在单片机中融入PID算法实现了对电机速度的自抗扰控制，使得直流电动机转速达到预设的理想效果。用户可以通过手机上的蓝牙和本系统进行直接连接，之后用户可以对电机进行远程控制，整个设计在制作过程中成本略低，制作过程十分有条不紊。
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