基于某FPGA地直流电机PWM控制实现

1、实用文档基于FPGA勺直流电机PW峨制实现课程设计总结报告一、课题名称基于FPGA勺直流电机PWM6制实现二、设计任务1 .设计驱动电路来驱动直流电机2 .显示调速等级3 .测速电路基于L298N驱动直流电机设计三、系统总体设计方案实用文档（画出系统原理框图、方案的论证与比较等容）1 .系统原理框图2 . PWMJ实现与比较一般的脉宽调制 PWMF号是通过模拟比较器产生的，比较器的一端接给定的参考电压，另一端周期线性增加的锯齿波电压。当锯齿波电压小于参考电压时输出低电平，当 锯齿波电压大于参考电压时输出高电平。改变参考电压就可以改变 PW瞰形中高电平的宽度。若用单片机产生的 PWM1号波形，需

2、要通过 D/A转换器产生锯齿波电压和设置参 考电压，通过外接模拟比较器输出PW瞰形，因此外围电路比较复杂。FPGA中的数字PW能制欲一般的模拟 PW配制不同。用 FPGAT生PW瞰形，只需 FPGAFB资源就可以实现。用数字比较器代替模拟比较器，其一端接设定值计数器输出， 另一端接线性递增计数器输出。当线性计数器的计数值小于设定值时输出低电平，当计 数值大于设定值时输出高电平。与模拟控制比较，省去了外接的D/A转换器和模拟比较器，FPG的卜部连线很少，电路更加简单，便于控制。脉宽调制式细分驱动电路的关键是 脉宽调制，转速的波动随着PWMc宽系法术的增大而减小。四、具体实现方案（各模块或单元电路

3、的设计、工作原理阐述等容）；1. PWM脉宽调制信号发生模块PWM-SQU1此模块是FPGM的PW脓宽调制信号产生电路。它的输出接一电机转向控制电路模块，此模块输出的两个端口接直流电机。通过控制SL端（键1）,可以改变电机转向。PWM-SQU1的输入端之一来自模块 COUNTER8B这是一个8为计数器，输出的数据相当于锯齿波信号， 此信号的频率就是 PW眼的频率，它有来自锁相环的C0的频率决定。PWM-SQU1 一端来自键控的8位数据，其中低4为CIN3.0设定为恒定1111,高4位有计数器CNT4BT生，计 数器的时钟来自键 K8.于是可以通过手动按键控制电机的转速。在键K8输入进计数器前加

4、一个消抖模块。为了在实验板上看到键 K8输入的控制数据，在计数器前加了 7段译码模块DECL7s其输出接5E+系统的数码管LEDC实用文档PWM-SQU1 块: rpwscui-Ior一如R.：in?t1部程序:1 LIBRARY IEEE；2 TJSE IEEE . STD_LOGIC_L1S4 . kLL；3 USE 工EEE.STD二LOGTCUN写GMED,也LL;4 SENTITY FWK_SQ715 PORTCWjgR: IM 3TP_LOGIC_VECTOR(7 E'OWTO 0);6 OT： OUT 3TD_L0GIC )；7 ETJD PWM_SQUI；行HI TEC

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6、D. ALL；4 H ENTITY COUNTERS is"5 E PORT (FIN! IN STD LOGHC；-时节中信号6 DOUTiOUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)7 END COUNTERS：S HARCHITECTURE behav OF COUNTERS IS9 SIGKiL CQI: STD_LCX；IC_VECTOR (7 DOWNTO ；0 B BEGINi H PROCESS(FIN>2 BEGIK3 N IF FIN' EVENT JiND F IN= ' 1' THEN4 CQI <- C

7、QI+1；5 END IF；6 END PROCESS;7 D0UT<=CQI；S END betiavr|:计数结果COUNTER锚块:隹加TMgqInw oojtp o)一in市部程序:57091011121314IS161713LIBR.JLRY IEEE；一4位计数器USE IEEE . 5TO_LOGIC_llfi4：. ALL;USE 工EEE. ST。二LOG工UUNSIGMED, ALL；=ENTITY COUNTER4 is-PORT |FDJ:3TI>_L凸C1C;时空中信号dut： out st&_logrc_vector(a lomnto ojENT

8、 C9UHTER1；S ARCHITECTURE behav QF COUNTERS ISSIOTkL CQI ： STD_LOSIC_Vf：CTOR (3 DOWTJTO a；H BEGINS PROCESS(FIN)H IF FIM1EVEMT AND FIM=1I1 THEMCQ工 <=CQI+1;EMD IF；END PROCESS;BOUT< = CQT；EMt1 behav"； IF计数结果实用文档SLT二路选择器模块:部程序:1 LIERARV IEEE;2 USE IFEE . STI)_LOGIC_11 64 . ALL ；3 USE IEEE . $T

9、I)lQG 工E二UNS IG1JED , ALL;4 H ENTIT? SLT IS5 FORT (帛LjM: IKI ST1_1OCIC;RHQ； Hl ； CUT 力亍7 END ENTITY SLT；8 ARCHITECTURE cue OF SLT ISS与工GNM 。工；BIT;IC S BEGITJ11 a PROCESS(SL13 LEGIN13IF (5L=11')14 STHEN 1!<= TI；15 3ELSEICEND ir；17 EHD PROCESS；IB END AKCHITECTBRZ one；消抖模块:实用文档DECL7S:psnnq一用 0 L

10、E口7骊,日 * .inm部程序:1 LIBRARY IEEE；2 USE IEEE . ST)_L0GrC_llS4, ALL,;3 B ENTITY DECL75 IS4 B PORTfk： IBT S TDLOGICVECTOR (3 DOWNTO Cl)：SLED7S: OUT BTDlOG工C_3ECTOR16 DOWNTO 0) *6 END;7 B ARCHITECTURE OKE Of DECL7S IS8 HI BEG INg e process (k；io beg-in11 SI CASE k IS12OENp"OOOOp,b->LEI)7S<-*,a

11、il1.111*r,1.3圻苴EZ"。1I"=AL£D字3式="。0甘。11 口”:14tfHEKT,|RO 0 i 0 ,P=>LED7S<= " LO11011"IEVHEN-M0011,=>LED7S<-F,LCiOLLiLF,;OENM10100,p->LEI>7S<>*pLi00L10*r;1.7tTHEN"01Ql”=ALED73m口门口1"；ISVUEW" 011Q,F 1111101,r ;ISVHEN,rQlll,r=>LE7SrrQ

12、Q0Qlllrr；SO¥HENM1000,r->LEI>7S<-"lllllll；21KTHEN,1001,h=>LJEl>7S<-F,LinLlllFr；22皿旺加口01口""=浊皿？8=”,11口11；S3WHEN”' 1口 11 FRE；D7$bn111cl口”；24¥HENM1100,L->LE07S<-"OL11001；25WHEN叮 mfLEDTSL-ICillLLn”；Z 6HHEN”' 11 IQ "=>LED75LS LI 1口口广；Z

13、7MHEWm F>LST3sm口口口广；Z6OEN OTKER3=>NULL：2gEMD CASE;30 END FROCE55；31END；整体PW限输出模块:2.电机转速措施系统更重要的是，可以据此电机转速的测定很重要，一方面可以直观了解电机的转动情况, 构成电机的闭环控制，即可以设定电机的某一转速后，确保负载变动是人就能保持不变转速 和核定输出功率。本想试验是通过红外光电测定转速的。没转一圈光电管发出一个负脉冲，有CNIN 口进入。由于此方法册转速，会附带大量毛刺脉冲，所以在CNIN信号后必须接入消 毛刺模块（即消抖模块），此模块输出信号进入一个 2为十进制显示的频率计。TF

14、-CTRL模实用文档块是测频时序控制电路，CNT10D莫块是双十位计数器，模块LOCK8是8位寄存器。两位十进制显示在数码管 LEDA,LEDB.设计能输出8Hz的脉冲采用了两个 8位分频器CNT和一个6为分频器CNT6.CNTlf 块:部程序:TF-CTRL模块:广二日就""'""CLK CNT_ENLOCKCLRInst 13部程序:实用文档rCM B $ L&U Ui F J rTFlF 上.| a.y| MLiblTER s1.gidim aiiN <ji州 0I3N Ciah LlhN：一厂 cwf jeii"&

15、#39;fluHu.1_；> Lifi r irr " i-s - r h -三.三D-D-LI-CNT10t>块：GNTCDurih狙DItoutinst12部程序:：KH12 CRirw-1 匚 LR 1QA1CLKA 1白日*i匚L即 igct口MA+忸 LM RH2CLhA 23cl4KLKD 氮口：当3、CCUkTERL J JI. L .4加班.X1P n '一MTtr I-> 第I r -F，二LOCK歌块:GNTCDerib q7.OMUtin 12部程序:的实用文档1 LTEJRJLRY IEEE；2 75E IEEE,STD_L0GIC_

16、1164.ALL;3 S ENTITY LOCKS'IS司 = PORT ( LK:IN STDLOGIC;5 D: IM STD_LOGIC_UECTOR (7 DCVIJTO ;6 Q： ©UT STD_LOGTC_VECTOR (? JOTJTJTO 0);7 EHD LOCK8;8 ： I kRCdlTECTURE L'Shav OF LQCK8 工活9 S BEGLH10 HPRCJCE55 (LK)11 BEGIN12 SIF LK1EVENT AND LK ='11 TKEN13 Q <- D；14 END IF；15 ENI> PR

17、OCESS；16 END behav;|3.工作时钟发生器。这主要有锁相环PLL20模块担任。其车入频率是20MHzPLL20模块的设置：实用文档整体程序:五、系统仿真结果及分析（系统仿真结果及结果分析）；1 .仿真结果2 .引脚锁定口| Lai： at ion|gx.i'-.： .：ijefiErd PUrtlianMHvedSMbteriL1 口忙毋17L>Mi.'-Ti.口g ITT曰<lE0t nPTILNo工犷mn:4 3rki；j,<-1iJnpn_ioi3.3-VLIl口 iU |X>L>DrS£f>t4*W小Jg3,

18、 mftlj!jr|iih51t1喇GWk3斗 wni8 jnnr !JQHVKftr3LEDJPltff47|43.a-VLriLLO JfftTs 4|,jr可隔JIH3, ? VL'-i rLt d jrr 旧，v»4«* 皿 7FTV罩H3. VLSIRM Jfftr mQJQ-叫PR.£24a.S-'VLMTTLCa jnrri I/OLE54f：>JUUFLEIXI口H_的13, 2 VL-IR.T jnnn U0-l."l'J .1l皿动PTl W,-lJ.lVhlR'.3 JW hQLM照55游0-E

19、WTILIFTl -HS.aLTTLCa jam 炉Ve±13<*iSl JIM3, : VL- JL.T JIT' UO餐l>1>3咖PBJ2Hid vmn2 w凶15ii.flSlPTIJ3k3,37 LSTTLg j'l a' i Qd!LW&STTig11GM.EI "m多3VL-TTl心175_匆1LJ.Z'VK'LPew*Ji&Tn*BiHaiFH-3|a.l-VLSTRPiWFill jLITp1/.EI1Ipa_：sdi3m ng】i©FUIji-iln餐»ulH点小为i43 A LEVid e g1,fGFTI用H13MLmti-Lijinya1 >rii?FZi3 IL23mjail.= VL>TRRoiX>FU2_'.：Ulp6实用文档六、结果展示（各模块工作实际照片展示等）；1.PWMK形输出通过按键来改变它的占空比，由LEDC可以观察到，按键由 0 F这16个档次，数值越大，占空比也就越大。实用文档*口” ¥.实用文档素一MVIJVIIH1II B实用文档2.测速效果实用文档4.方向改变按键改变按键1,就可以输出在 M0或是M