毕业设计（论文）基于fpga电机转速监测监控与显示系统设计

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1、徐州师范大学徐州师范大学基于FPGA电机转速监测监控与显示系统设计DesignofMotorRotationalSpeedMeasuringSystembasedonFPGA院系电气工程及其自动化学院专业电气信息工程指导老师刘丽君老师学生姓名徐斐、赵轻领、钱朦晓、苏永超、王小艳42徐州师范大学摘要在现代工农业生产和日常工作生活中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，例如在发动机,电动机，卷扬机，机床主轴等旋转设备的试验，运转和控制中，常需要显示其瞬时转速。若转速的误差较大且显示有延迟，将会给工农业生产带来巨大影响。这就要求所用的测速装置能够高速且

2、十分精确地将转速测出来。伴随着计算机、集成电路和电子设计技术的发展，EDA技术在过去的几十年里取得了巨大的进步。如今，EDA已经成为电子信息类产品的支柱产业。因此，利用EDA技术和VerilogHDL语言，设计了基于FPGA的电机测速显示系统。可编程逻辑器件FPGA具有速度快、集成度高、设计灵活的优点，大容量、低成本也为FPGA在电机测速系统中的应用创造条件。基于FPGA的速度测量系统设计,以MAX+PLUSⅡ为软件平台,采用模块化设计并通过数码管驱动电路静态显示最终结果。该系统能够完成对电机转速参数和数据的采集，实时记录、处理、分析显示的功能

3、，通过软件设计省去了大量硬件电路设计，具有一定的电路设计集成化，经实际应用证实，该系统运行稳定、安全可靠、抗干扰能力强、高速精确。本文对增量式光电编码器脉冲信号进行倍频、鉴向、计数器分频、锁存、运算、数据位选择和显示模块进行了详细的介绍。编码器输出的数据在FPGA芯片中进行倍频、鉴相、计数、锁存、运算、数据位选择等传输处理；最后，所得的数据经数码管显示。关键词：光电编码器FPGAVerilogHDL语言电机测速42徐州师范大学致谢42徐州师范大学目录1引言61.1目的及意义61.2研究现状及前景6摘要致谢重新写1.2可以再稍微多介绍一些其他的测

4、速方法写2页以上2FPGA和器件介绍7详细介绍一下我们使用的Altera公司芯片的特点或者内部结构光电编码器的工作方法要再详细一些2.1FPGA简介72.1.1FPGA的工作原理72.1.2典型的FPGA结构82.1.3FPGA的优点102.1.4VerilogHDL语言介绍112.2电机转速测量方案对比122.3光电编码器简介132.3.1光电编码器的分类132.3.2增量式光电编码器的原理142.4光电耦合器介绍153VerilogHDL编程工具163.1MAX+plusⅡ简介163.2MAX+plusⅡ开发系统的特点16书P85宏功能模块

5、中计数器模块乘法器模块介绍可以参考阶段性报告及五六章里所完成的内容多点增加，大概写8页左右4电机转速测量原理18测速的参考文献要标好，里面的公式用WORD自带编辑器重新编写适当增添内容4.1数字测量方法184.1.1M法测速184.1.2T法测速184.1.3M/T法测速194.2三种测速方法的精度指标204.2.1分辨率204.2.2测速误差率2142徐州师范大学4.3测速方法的比较和选择225系统总体设计235.1系统总体结构图235.2总体设计235.2.1系统主要模块的划分235.2.2各个模块的功能246系统详细设计256.1详细功能

6、设计256.1.1系统详细结构设计256.2系统层次结构设计256.2.1倍频、鉴向模块266.2.2计数模块286.2.3计数显示分频及时钟模块306.2.4锁存模块316.2.5运算模块326.2.6译码模块346.3整体模块设计366.4本章小节377总结与展望387.1总结与展望38参考文献39附录4042徐州师范大学1引言1.1目的及意义基于FPGA的电机测速显示系统是生产工业中不可缺少的一个系统。它的开发具有十分重要的意义。转速是指作圆周运动的物体在单位时间内所转过的圈数，它是电机极为重要的一个状态参数。转速检测的快速性和精度高低将

7、直接影响系统的效果和动静态性能，也会直接影响生产工业的经济。如何提高测量的速度和精度，如何减轻工作人员的工作负担，如何采取有效措施减少经济损失，如何保障工农业顺利进行等问题迫在眉睫。因此，电机测速系统的研究与实现具有了十分重要的意义！这个测速系统采用FPGA芯片，光电编码器，光电耦合器，七段数码管等，提高了电机转速测量的速度和精度，杜绝了误测现象的发生。电机测速显示系统可以应用于各种机械的转速测量，例如在发动机,电动机，卷扬机，机床主轴等旋转设备，具有十分重要的意义。1.2研究现状及前景到目前为止，国内外测量电机转速的方法有许多种，例如永磁直流

8、测速发电机，无刷直流测速，单片机电机测速系统，同步测速法等等。传统的电机测速装置主要采用测速发电机，但由于电刷和换向器的摩擦，增加了被测电极的粘滞转矩