基于fpga的步进电机的pwm控制--细分驱动的实现

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1、山东大学威海分校 课程设计报告设计题目：_基于FPGA的步进电机的PWM控制____________——细分驱动的实现_姓名___秦正运______学号20059002029院系__信息工程学院_专业_电子信息科学与技术年级___05____________2009年5月3日目录目录2摘要3关键词3Abstract3Keywords3一、引言4二、步进电机细分驱动的基本原理4三、QuartusII概述5四、课题设计6（一）总体设计6（二）细分电流的实现6（三）细分驱动性能的改善6（四）程序设计7六、仿真与测试结果分析10七、结论12参考文献13注释14附录15谢辞21摘要在对步进电机

2、细分驱动原理进行分析研究的基础上，提出一种基于FPGA控制的步进电机细分驱动器。利用FPGA中的嵌入式EAB构成LPM-ROM，存放步进电机各相细分电流所需的PWM控制波形数据表，并通过FPGA设计的数字比较器，同时产生多路PWM电流波形，实现对步进电机转角进行均匀细分控制。实验证明，所研制的步进电机驱动器不仅体积小，简化了系统的设计，减少了延迟，改善了低频特性，有良好的适应性和自保护能力，提高了驱动器的稳定性和可靠性。关键词步进电机；细分驱动；脉宽调制；FPGAAbstractInthispaper,adivideddrivingcircuitforsteppingmotorcont

3、rolledbyFPGAisputforward,basedontheanalysisoftheprincipleofsteppingmotordivideddriving.UsingembeddedEABinFPGAtocomposeLPM-ROM,storePWMcontrolwaveformdatawhichsteppingmotoreachphasesubdivideddrivingcurrentisneeded．ThemagnitudecomparatordesignedwithFPGAgeneratesseveralPWMcurrentwaveformsynchronous

4、ly,torealizethestepanglesevendivisioncontrolforthree–phasesteppingmotor.Experimmentshaveprovedthatthedevelopedsubdivisiondriverisnotonlysmaller,samplerinsystem,canshortenthedelaytime,improvethestabilityinlowfrequency,buthasgoodself-adaptationandself-protectionability,anditsstabilityandrelibility

5、arehigher.Keywordssteppingmotor;divideddriving；PWM;FPGA一、引言步进电机是把脉冲信号转换成角位移或直线位移的执行元件，是一种输出与输入数字脉冲相对应的增量驱动元件。具有定位精度高、惯性小、无积累误差、启动性能好、易于控制、价格低廉及与计算机接口方便等优点，被广泛应用于数控系统中。但由于脉冲的不连续性又使步进电机的运行存在许多的不足之处，如低频震荡，噪声大，分辨率不高及驱动系统的可靠性差等，严重制约了其应用范围。步进电机的细分控制有效的解决了这一问题，步进电机细分驱动技术可以减小步进电机的步距角，提高电机运行的平稳性，增加控制的灵活性

6、等。但是传统的步进电机驱动大多数采用的是用单片机作为控制芯片，外加分立的数字逻辑电路和模拟电路构成。受单片机工作频率的限制，细分数不是很高，因此控制器的精度较低，控制性能不是很理想。近年来随着可编程逻辑器件的飞速发展，似的可编程逻辑器件功能越来越强大从而促使高集成化高精度的驱动器的出现。本系统是以FPGA为核心的控制器件，将驱动逻辑功能模块和控制器成功地集成在FPGA上。利用FPGA中的嵌入式EAB可以构成存放电机各相电流所需的控制波形表，再利用数字比较器同步产生多路FPGA电流波形，对多相步进电机进行控制。若改变控制波形表的数据、增加计数器和比较器的位数，提高计数精度，就可以提高PW

7、M波形的细分精度，进而对步进电机的步进转角进行任意级细分，实现转角的精确控制。二、步进电机细分驱动的基本原理步进电机的驱动是靠给步进电机的各相励磁绕组轮流通以电流，实现步进电机内部磁场合成方向的变化来使步进电机转动的。设矢量Ta、Tb、Tc、Td为步进电机A、B、C、D四项励磁绕组分别通电时产生的磁场矢量；Tab、Tbc、Tcd、Tda为步进电机中AB,BC,CD,DA两相同时通电产生的合成磁场矢量。当步进电机的A、B、C、D四相轮流通电时，步