基于Verilog HDL的简易数控直流电源.doc

1、总体思路： 利用EasyFPGA030开发板，通过Verilog语言编程实现对步进电压0.1V的控制、数码管显示当前电压的控制、电压预置的控制以及波形输出的控制。总体模块图如1.1所示 图1.1 总体模块 过程分析：1、8位预置数由拨码开关实现； 2、按“ADD”按钮，通过FPGA控制，使输出电压增加0.1V； 3、按“SUB”按钮，通过FPGA控制，使输出电压减少0.1V； 4、按“LOAD”按钮，通过FPGA控制，使输出电压为预置值； 5、按“RST”按钮，通过FPGA控制，使输出电压复位到0； 6、按“WAVE”按钮，通过FPGA控制，使输出波形； 7、再输出所需的电压的同时，数码管会显示相应的数值； 8、通过控制继电器的驱动电路，使继电器进行开、闭动作，得到所需电压的相应的电阻值； 硬件设计： 2.1变压器模块 2.1.1电路图如1.2所示 图1.2 变压器模块 2.1.2过程分析 220V电压经过变压器降压后，送给双全波整流、电容器滤波后，得到正负电压，分别送给LM317、LM337的输入端口。 2.1.3 元件分析 变压器：为了得到正负电源，这里选用了有中心抽头的变压器。因为V1+，V1-分别为15V,-15V（这里V1的大小是根据LM317,LM317特性，以及输出电压范围而选择的，因为LM317,LM337需要3V以上的压降，而输出电压的最大值为9.9V），则根据V1次级线圈电压的1.2倍，这里选择220V转13左右的变压器。 二极管：一般电网电压波动范围为10%，则实际选用的二极管的最大整流电流和最高反向电压Vrm应有大于10%的余量。由Vrm=，这里选用1N5400就足以满足要求了。 电容器：这里选用3.3mF的电容器来滤波就可以了。 2.2步进电压输出模块 2.2.1 电路图如图1.3所示 图1.3 步进电压输出模块 2.2.2 过程分析 通过变压器模块输出的V1+,V1-使LM317、LM337工作，这里之所以选用LM337，是因为利用它的-1.25基准电压来使Vout大小能够从0开始。通过FPGA控制继电器的驱动电路（电路图如图1.4所示，图1.3尚未画出），来实现对与常闭继电器并接的电阻是否短路，从而选择实际作用的电阻的大小，实现电压的步进。 2.2.3 元件分析 二极管：这里选择1N4007的二级管来实现输入端与输出端、输出端与调整端的电压反极性保护。 电容器：在输入、输出端接上电容器来进一步滤波，图中的C5用于滤除高频负载电流，这里选用陶瓷电容器，其它的用电解电容器，耐压50V就可以了。 电阻：这里选择LM317的输出端与调整端的电阻为675欧，则为了得到0.1V,0.2V,0.4V,0.8V,1V,2V,4V,8V(通过这些电压值的组合，得到0~9.9V，步进0.1V的要求),这里选择电阻值分别为50欧，100欧，200欧，400欧，500欧，1000欧，2000欧，4000欧的电阻满足要求。这样，通过这些电阻作用与否，来实现电压0.1V的步进，对于市场上，买不到这样大小的电阻，通过固定电阻串并联来实现。之所以用固定电阻，而不用电位器，是因为电位器不稳定。 2.3继电器驱动模块 2.3.1电路图如图1.4所示 图1.4 继电器驱动模块 2.3.2 过程分析 通过FPGA输出控制信号，来实现三极管的开、关动作，从而控制相应的电阻是否作用，实现电压输出。 2.3.3 元件分析 二极管：这里选择1N4007来做续流二极管，为激磁线圈提供电流继续流动的回路，防止烧坏触点。 电阻：选用180欧的电阻，用来与三极管构成开关电路。 三极管：这里选用2N1711，来实现开、关动作，以及电流放大，使继电器能够正常工作。 继电器：这里选用JQX-21F，4100 DC5V 继电器 图1.5 FPGA内部模块分配以及外围 3、软件设计