直流电机的PWM控制器设计.doc

目 录 1．绪论 3 1.1直流电机介绍 3 1.1.1直流电机的特点 3 1.1.2直流电机的应用 3 1.2EDA介绍 3 1.3FPGA介绍 3 1.4 Verilog HDL硬件描述语言 4 1.4.1 Verilog HDL硬件描述语言介绍 4 1.4.2 Verilog HDL功能 4 1.5 PWM脉冲宽度调制介绍 5 1.6直流电机的PWM控制 5 2．设计原理 6 2.1设计原理 6 2.2原理图 6 2.3 模块设计 7 2.3.1 moto_test模块 7 2.3.2 pwm_logic模块 9 2.3.3 频率计模块 10 2.3.4 计数器模块 12 3．仿真结果 13 4．论文总结 13 5．论文致谢 13 参考文献 14 直流电机的PWM控制器的设计 EDA介绍 EDA电子设计自动化是Electronic Design Automation的简称，从20世纪60年代中期发展开始至今，已经取得了飞跃性的进步，在电子技术设计领域，可编程逻辑器件（如CPLD、FPGA）的应用，已经非常普及，这些可编程逻辑器件为数字系统的设计带来了相当大的灵活性。这些器件可以通过软件编程而对其硬件结构和工作方式进行重构，硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷在化工、机械、电子、通信、医学、航空航天、矿产、生物、军事等各个领域FPGA是Field－Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA采用了逻辑单元阵列内部包括可配置逻辑模块、输出输入模块和内部连线三个部分。采用FPGA设计ASIC电路(专用集成电路)，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片FPGA内部有丰富的触发器和I／O引脚FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一FPGA采用高速CHMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的，因此，工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式加电时，FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中，配置完成后，FPGA进入工作状态。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失，因此，FPGA能够反复使用。FPGA的编程无须专用的FPGA编程器，只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时，只需换一片EPROM即可。这样，同一片FPGA，不同的编程数据，可以产生不同的电路功能。因此，FPGA的使用非常灵活。Verilog HDL硬件描述语言 1.4.1 Verilog HDL硬件描述语言 本文的程序采用Verilog HDL硬件描述语言Verilog HDL硬件描述语言Verilog HDL可以用来进行各种层次的逻辑设计，也可以进行数字系统的逻辑综合，仿真验证和时序分析等。Verilog HDL适合算法级，寄存器级，逻辑级，门级和版图级等各个层次的设计和描述PWM波形，通过Verilog HDL语言编程实现电机的运转控制的。 1.4.2 Verilog HDL功能 Verilog HDL典型的功能，基本逻辑门，例如a n d、o r和n a n d等都内置在语言中。 用户定义原语（ U D P）创建的灵活性。用户定义的原语既可以是组合逻辑原语，也可以是时序逻辑原语。 开关级基本结构模型，例如p m o s 和n m o s等也被内置在语言中。 提供显式语言结构指定设计中的端口到端口的时延及路径时延和设计的时序检查。 可采用三种不同方式或混合方式对设计建模。这些方式包括：行为描述方式—使用过程化结构建模；数据流方式—使用连续赋值语句方式建模；结构化方式—使用门和模块实例语句描述建模。 Verilog HDL中有两类数据类型：线网数据类型和寄存器数据类型。线网类型表示构件间的物理连线，而寄存器类型表示抽象的数据存储元件。能够描述层次设计，可使用模块实例结构描述任何层次。 设计的规模可以是任意的；语言不对设计的规模（大小）施加任何限制。Verilog HDL不再是某些公司的专有语言而是I E E E标准人和机器都可阅读Verilog 语言，因此它可作为E D A的工具和设计者之间的交互语言。Verilog HDL语言的描述能力能够通过使用编程语言接口（ P L I）机制进一步扩展。P L I是允许外部函数访问Verilog 模块内信息