基于fpga的直流电机pwm控制实现

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1、《基于FPGA的直流电机PWM控制实现》课程设计总结报告一、课题名称《基于FPGA的直流电机PWM控制实现》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（画出系统原理框图、方案的论证与比较等内容）；1.系统原理框图PLL20分频8位计数PWM脉宽调制信号发生输出PWM波形译码4位计数消抖调速开关转速控制输出输出转速8位寄存器两个十位计数器频率计控制2.PWM的实现与比较一般的脉宽调制PWM信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

2、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PWM波形中高电平的宽度。若用单片机产生的PWM信号波形，需要通过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PWM波形，因此外围电路比较复杂。FPGA中的数字PWM控制欲一般的模拟PWM控制不同。用FPGA产生PWM波形，只需FPGA内部资源就可以实现。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

3、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，FPGA外部连线很少，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PWM脉宽系法术的增大而减小。四、具体实现方案（各模块或单元电路的设计、工作原理阐述等内容）；1.PWM脉宽调制信号发生模块PWM-SQU1此模块是FPGA中的PWM脉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

4、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PWM波的频率，它有来自锁相环的C0的频率决定。PWM-SQU1另一端来自键控的8位数据，其中低4为CIN[3..0]设定为恒定1111，高4位有计数器CNT4B产生，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。PWM-SQU1模块：内部程序：COUNTER

5、8B模块：内部程序：COUNTER4B模块：内部程序：SLT二路选择器模块：内部程序：消抖模块：DECL7S:内部程序：整体PWM波输出模块：2.电机转速措施系统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，更重要的是，可以据此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

6、进入一个2为十进制显示的频率计。TF-CTRL模块是测频时序控制电路，CNT10D模块是双十位计数器，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.CNT模块：内部程序：TF-CTRL模块:内部程序：CNT10D模块：内部程序：LOCK8模块：内部程序：1.工作时钟发生器。这主要有锁相环PLL20模块担任。其输入频率是20MHz。PLL20模块的设置：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

7、果2.引脚锁定六、结果展示（各模块工作实际照片展示等）；1.PWM波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。2.测速效果1.方向改变按键改变按键1，就可以输出在M0或是M1上，方向相反七、心得体会本次EDA课程设计题目为直流电机调速器设计，实现用PWM对于电机的控制。此次课设需要用硬件描述语言（VHDL）编写程序，并在Quartus II软件平台上进行程序的编译和仿真，锁定引脚并下载到可编程逻辑器件（试验箱）中，进行硬件的测试。 此次EDA课程设计历时

8、两周时间，两人一组合作进行系统的设计。程序的编写我们采用元件例化的形式，经过思考和相互间的分析讨论，将整个系统划分3个功能模块，彼此配合进行3个功能模块设计和程序的编写。其间，我们亦遇到许多问题，诸如整个系统核心模块计数过程的实现，时钟频率的设定等等。 经历两周时间的不懈努力和队友之间愈加默契的配合，我们终于完成预定的目的。虽然其中遇到很多困难