电机调速控制设计

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1、系统设计专题之电机调速控制设计学院：自动化与电气工程学院班级：********姓名：*****学号：*******日期：*******1CPLD系统简介1.1CPLD简介CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice)复杂可编程逻辑器件，是从PAL和GAL器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆

2、（“在系统”编程）将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。1.2CPLD系统的基本构架主要包括有处理器、外围电路及接口和外部设备三大部分其中外围电路一般包括有时钟、复位电路、。程序存储器、数据存储器和电源模块等部件组成。外部设备一般应配有USB、显示器、键盘和其他等设备及接口电路。在一片CPLD微处理器基础上增加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个CPLD核心控制模块。其中操作系统和应用程序都可以固化在ROM中。1.3CPLD系统的特点采用32位EPM3032A微处理器和实时操作系统组成的

3、CPLD控制系统，与传统基于单片机的控制系统和基于PC的控制方式相比，具有以下突出优点：性能方面：采用32位RISC结构微处理器，主频从30MHz到1200MHz以上，接近PC机的水平，但体积更小，能够真正地“嵌入”到设备中。实时性方面：CPLD机控制器内嵌实时操作系统（RTOS），能够完全保证控制系统的强实时性。人机交互方面：CPLD控制器可支持大屏幕的液晶显示器，提供功能强大的图形用户界面，这些方面的性能也接近于PC，优于单片机。系统升级方面：CPLD控制器可为控制系统专门设计，其功能专一，成本较

4、低，而且开放的用户程序接口（API）保证了系统能够快速升级和更新。1.4CPLD技术的应用领域CPLD技术可应用在：工业控制；交通管理；信息家电；家庭智能管理；网络及电子商务；环境监测；机器人等领域。在工业和服务领域中，大量CPLD技术也已经应用于工业控制、数控机床、智能工具、工业机器人、服务机器人等各个行业，正在逐渐改变着传统的工业生产和服务方式。例如，飞机的电子设备、城市地铁购票系统等都可应用CPLD系统来实现。2设计内容2.1任务目标根据所学的CPLD系统的知识，通过硬件和软件想结合，编程控制电

5、机的正转、反转、加速和减速。2.2硬件原理图硬件原理图如图1所示：EPM3032A芯片起到接收PWM信号并实现对电机的控制的作用。图1硬件原理图2.3H桥原理图H桥电动机驱动电路包括4个三极管和一个电机。如图2所示。要使电机转动，必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管的导通情况，电流可能从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。图2H桥原理图当G1和G4导通时，电机受正向电压，导通一段时间后，令G4截止，由于电机中存在电感，电流不能突变，电流经G1和Q3导通续流，此时电动机两端的变压为零，

6、输出电压的均值为电动机的电压。这样就实现了电机的正转。在周期不变的情况下，改变变换器输出电压的占空比，就改变了输出电压均值，也就改变了电机的转速。当输出高电平的时间增大，而低电平所占的时间减小时，此时实现的是加速，反之就是减速。当G2和G3导通，电机受负向电压，导通一段时间后，令G2截止，由于电机中存在电感，电流不能突变，电流经G3和Q1导通续流，此时电动机两端的变压为零，与正转类似，这样就实现了电机的反转。反转时也能实现加减速，同正转。2.4直流电机调速直流电机控制驱动芯片:L9110.L9110是

7、为控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率放大专用集成电路器件，将分立电路集成在单片IC之中，使外围器件成本降低，整机可靠性提高。该芯片有两个TTL/CMOS兼容电平的输入，具有良好的抗干扰性；两个输出端能直接驱动电机的正反向运动，它具有较大的电流驱动能力，每通道能通过800mA的持续电流，峰值电流能力可达1.5A；同时它具有较低的输出饱和压降；内置的钳位二极管能释放感性负载的反向冲击电流，使它在驱动继电器、直流电机、步进电机或开关功率管的使用上安全可靠。L9110被广泛应用于玩具汽车电机驱动、脉冲电磁阀

8、门驱动，步进电机驱动和开关功率管等电路上。图3L9110管脚定义、参数L9110直流电机控制芯片的管脚波形图：图4L9110管脚波形图L9110直流电机控制芯片的电路接线图。图5L9110电路接线图利用脉冲宽度调制（PWM）原理进行调速。PWM是靠改变脉冲宽度来控制输出电压。如图3所示。通过改变周期来控制输出频率，而输出频率的变化可通过改变脉冲的调制周期来实现。图6脉冲宽度调速原理图平均电压：。为PWM脉冲的占空比，决定平均电压的大小。占空比越大，电路开