基于epm240c100-5芯片步进电机控制器设计

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1、2012届毕业设计任务书一、课题名称：基于EPM240T100-5芯片步进电机控制器设计二、指导老师：　王勇三、设计内容与要求1、课题概述步进电动机的技术已很成熟，特别适合于小功率开环定位系统，至今还没有能取代它的更适合产品，今后将继续稳步发展和完善化在功率稍大和要求高响应高速度的系统，则更多地让位给交流伺服系统。在现代工业控制和医疗器械中广泛的使用，但是目前主要是应用单片机进行时序控制，在应用现成的驱动器，这样势必会提高仪器仪表的成本和使用范围，本毕业设计针对ASIC芯片来进行一个三相步进电机控制和驱动系统，系统结构简单，体积小，成本低，移植性强。2、设计内容与要求（1）.确定设计方案，

2、绘制方框图；（2）.设计各部分电路，要求在一片EPM240C100-5芯片上实现主控制功能，驱动电路可另行设计实现，在保证实现基本功能和主要技术指标的前提下注意降低成本，以获取较高的性价比；（3）.分析各单元电路的工作原理和特性；（4）.画出整机电路图，用QUARTUSII软件仿真所有子电路，并在实际电路板上调试实现功能，说明电路调试的基本方法；（5）.要求设计键盘控制功能具有启动/停止、连续/单步、正转/反转、8档加速/8档减速等功能，且能消除键盘抖动；（6）.可以使用矩阵键盘或者独立键盘。3、技术指标：（1）.芯片选择：CPLD中的MAXIIEPM240C100-5芯片；（2）.步进电

3、机：四相步进电机；　　（3）.驱动功率：加驱动芯片ULN2003达5W；（4）.逻辑工作电压：DC5V，驱动电压12V（5）.步进精度或角度：3°（6）.使用环境：-20～85℃。（7）.要求控制与驱动之间加光耦隔离四、设计参考书及参考网址　1、潘松主编　《EDA技术与VHDL》，清华大学出版社2、唐亚平主编　《EDA技术应用》，化学工业出版社3、宋振辉主编　《EDA技术与VHDL》，北京大学出版社4、徐志军王金明尹廷辉编蓍　《EDA技术与VHDL设计》，电子工业出版社5、参考网址：http://eda.cepark.com/等五、设计说明书要求1、封面2、目录3、内容摘要(200～400

4、字左右，中英文)4、正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、计算、分析、论证，设计结果的说明及特点）5、结束语6、附录(参考文献、图纸、材料清单等)六、设计进程安排第1周：资料准备与借阅，了解课题思路。第2-3周：设计要求说明及课题内容辅导，完成图纸初稿。第4-6周：进行毕业设计，完成说明书初稿。第7周：指导老师检查毕业设计完成情况，作好毕业答辩准备。第8周：毕业答辩与综合成绩评定。七、毕业设计答辩及论文要求1、毕业设计答辩要求答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。学生答辩时对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任

5、务、目的和意义，所采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、设计与计算方法实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新能力。2、毕业设计论文要求文字要求：说明书要求打印(除图纸外)，不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。图纸要求：按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。曲线图表要求：所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。摘要步进电机是将电脉冲信号转变为角

6、位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。步进电机的调速一般是改变输入步进电机的脉冲的频率来实现步进电机的调速，因为步进电机每给一个脉冲就转动一个固定的角度，这样就可以通过控制步进电机的一个脉冲到下一个脉冲的时间间隔来改变脉冲的频率，延时的长短来具体控制步进角来改变电机的转速，从而实现步进电机的调速。CPLD主要是由可编程逻辑宏单元(MC，M

7、acroCell)围绕中心的可编程互连矩阵单元组成。其中MC结构较复杂，并具有复杂的I/O单元互连结构，可由用户根据需要生成特定的电路结构，完成一定的功能。本文设计了以CPLD作为核心器件种基于它的步进电机控制系统。极大地减少了外围元件的使用。具有系统扩展性能好、可靠性高、抗干扰能力强、结构简单、成本低廉，不占用CPU时间、易于高速控制等优点。步进电机可在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率实现调速、快速起停、正反转控制等。