直流电机的pwm控制设计

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1、直流电机的PWM控制设计姓名：学号：专业：电子信息工程班级：指导教师：2012年11月8日14目录一、设计要求--------------------------------------------------------2二、设计方案--------------------------------------------------------2三、设计原理--------------------------------------------------------3-6四、电路的总仿真图-----------------------------------------------6

2、-9五、源程序-----------------------------------------------------------10六、仿真结果与分析-----------------------------------------------10七、结论与心得-----------------------------------------------------11八、参考文献--------------------------------------------------------1114直流电机PWM控制设计一、设计要求设计一个直流电机PWM控制器，并能进行启停与正反转控

3、制；二、设计方案基于VerilogHDL的直流电机PWM设计方案直流电机PWM控制器产生的PWM波形，只需要FPGA内部资源就可以实现，如数字比较器、锯齿波发生器等均为FPGA内部资源，我们只要直接调用就可以。外部端口Z/F、START接在键盘电路上，其具体的连接方式如图1。其工作原理是：旋转方向控制电路控制直流电动机转向和启/停,该电路由两个2选1的多路选择器组成,Z/F键控制选择PWM波形是从正端Z进入H桥，还是从负端F进入H桥，以控制电机的旋转方向。当Z/F=1时，PWM输出波形从正端Z进入H桥，电机正转。当Z/F=0时，PWM输出波形从负端F进入H桥，电机反转。Start键通过“

4、与”门控制PWM输出,实现对电机的工作停止/控制。当START=1时，与门打开，允许电机工作。当START=0时，与门关闭，电机停止转动。H桥电路由大功率晶体管组成，PWM输出波形通过方向控制电路送到H桥,经功率放大以后对直流电机实现四象限运行。基于FPGA的直流电机PWM控制省去了外接的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。FPGA的直流电机PWM控制具有精度高，反应快，外部连线少，电路简单，便于控制等优点。14三、设计原理3.1设计总原理本课程设计通过VerilogHDL编写程序，通过FPGA实现其实物效果。基于FPGA的直流电机PWM控制电路主要由

5、四部分组成：控制命令输入模块、控制命令处理模块、控制命令输出模块、电源模块。系统的控制命令输入模块，向FPGA芯片发送命令，FPGA芯片是系统控制命令的处理模块，负责接收、处理输入命令并向控制命令输出模块发出PWM信号，是系统的控制核心。控制命令输出模块由H型桥式直流电机驱动电路组成，它负责接收由FPGA芯片发出的PWM信号，从而控制直流电机的正反转。电源模块负责给整个电路供电，保证电路能够正常的运行。在VerilogHDL的编写方面，通过if、else语句实现嵌套功能，来实现START、PWM、Z_F、Z、F的关系联系，设置PWM、Z_F、START为输入，设置电机的正反转Z、F为输出

6、，从而实现对电机PWM的启停、正反转的控制。START是电机的开启端，Z_F是电机的方向端口，选择电机运行的方向。PWM其主要作用是向FPGA控制系统提供时钟脉冲，控制电机进行运转。通过键盘设置PWM信号。Z_F键是电机运转的方向按键，当把Z_F键按下时，Z_F=1，电机正转；反之Z_F=0时，电机反转。START是电机的开启键，当START=1，允许电机工作；当START=0时，电机停止转动。H桥电路由大功率晶体管组成，PWM输出波形通过由两个二选一电路组成的方向控制电路送到H桥,经功率放大以后对直流电机实现四象限运行。143.2设计总原理图图1总电路设计图从总电路设计图可以看出，Z_

7、F、START、PWM为输入端，Z、F为输出端，中间通过二选一选择器来连通。3.3模块设计和相应模块程序3.3.1逻辑控制模块FPGA中的工作/停止控制和正/反转方向控制电路，其两个二选一多路选择器加上两个与门根据逻辑原理组合而成。START键通过“与”门控制PWM输出,实现对电机的工作/停止控制。当START端接高电平时，表示接通电源，电机开始运转；当START端接低电平时，电机停止运转。Z_F键控制选择PWM波形是从正端Z进入H