FPGA的步进电机细分控制电路的设计.docVIP

目 录 1 引言 1 2 步进电机简介 2 2.1 步进电机工作原理 2 2.2 步进电机的励磁方式 2 2.2.1 一相励磁 2 2.2.2 二相励磁 3 2.2.3 一-二相励磁 3 2.3 细分驱动原理 4 3 设计方案 5 3.1 各个模块简要介绍 6 3.2 各个部分仿真图介绍 8 4 结论 11 谢 辞 12 参考文献 13 附 录 14 1 引言 步进电机是将电脉冲信号转变成角度位移或者线性位移的开环控制元件。在非超载的情况下电机的转速、停止位置只是取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只是周期性的误差而无累计误差的特点，使得步进电机在速度、位置等控制领域操作非常简单。 基于步进电机具有转矩大、惯性小、响应频率高、可开环应用等优点,它被广泛应用在工业自动控制、仪器仪表等领域。然而步进电机在低频运行时存在振荡现象并且产生很大的电磁噪声, 另外步进电机的固有步进角多在0. 45~1. 8
之间, 在精密、稳定控制场合, 用普通的方法驱动步进电机不能获得理想的步进控制精度和运行平稳度。因此需要通过步进电机细分技术来改善。 步进电机的细分技术实质上是一种电子阻尼技术，，提高电机的运转精度只是细分技术的一个附带功能。比如对于步进角为1.8°的两相混合式步进电机，如果细分驱动器的细分数设置为4，那么电机的运转分辨率为每个脉冲0.45°，电机的精度能否达到或接近0.45°，还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大；细分数越大精度越难控制。 的EP1] 潘松 黄继业．．出版社[5] Michael D.Ciletti.Verilog HDL 高级数字设计[M]. [6] María Dolores Valdés, Iria Villares, José Fari?a, María José. FPGA-based Frequency Measurement System for High-Accuracy QCM Sensors. Moure Department of Electronic Technology University of Vigo, Spain.2002:114-117 [7] Valdes, M.D. Moure, M.J, Rodriguez, Farina. Implementation of a Frequency Measurement Circuit for High-Accuracy QCM Sensors. Electron. Technol., Univ. of Vigo, Vigo.2004:29-38 [8] Lee, Y.-H.G. Helton, J. Chen. Real-time FPGA-based implementation of digital instantaneous frequency measurement receiver. Wright State Univ, Dayton.2006:35-38 [9] Santos, Edval J. P. Silva, Leonardo B. M. FPGA-based smart sensor implementation with precise frequency to digital converter for flow measurement. Laboratory for Devices and Nanostructures, Electronics and Systems Department, Universidade Federal de Pernambuco.2008:16-30 附 录 1 消抖模块程序 module xd( clk,key_in, key_out ); input clk; input key_in; output key_out; reg dout1; reg dout2; reg dout3; reg[17:0] count; wire key_done; assign key_done = (dout1 | dout2 | dout3); assign key_out =key_done; always @(posedge clk) begin count=count+1b1; end always @(posedge count[17]) begin dout1 = key_in; dout2 = dout1; dout3 = dout2; end endmodule 2 输入模块程序 module