基于FPGA的直流电机的PWM控制系统_设计毕业设计.docx

兰州工业学院毕业（论文） 毕业设计（论文） 题目： 基于FPGA的直流电机的PWM控制系统设计 学 院： 电子信息工程学院 专 业： 通 信 技 术 班 级： 通信12-2班 姓 名： 康 建 明 学 号： 201210602214 指导教师（副教授） 周 彬 日 期： 2015年3月15日 摘要 利用FPGA可编程芯片及VHDL语言实现了对直流电机PWM控制器的设计，熟悉直流电机的工作原理及特性，对直流电机启动停止、正转反转以及速度的测量进行控制。介绍了用VHDL语言编程实现直流电机PWM控制器的PWM产生模块、串口通信模块、转向调节模块等功能，该系统无须外接D/A转换器及模拟比较器结构简单，控制精度高，有广泛的应用前景。同时，控制系统中引入上位机控制功能，可方便对电机进行远程控制。 关键词：FPGA可编程门阵列；Quartus II ；PWM；直流电机 PAGE 4 PAGE 4 PAGE II PAGE II Abstract A new design of DC motor PWM controller based on FPGA and Understand the working principle and characteristics of dc motor ,Start stop forward inversion and the speed of a dc motor measurement control ，The PWM create module, the serial communication module and the steering unit have been implemented in and chip． With the characteristics of simple structure precisecontrol and no exterior DAC．The new control system call be widely used． And the computer station control is intro-duced． Key Words：Field programmable able gate array；Quartus II ；PWM；DC motor PAGE 27 PAGE 27 PAGE 7 PAGE 7 1. 绪论 1.1课题的来源 电机是电动机和发电机的统称，是一实现机电能转换的电磁装置。拖动生产机械，将电能转换为机械能的电机称为电动机，作为电源，将机械能转化为电能的电机称为发电机。由于电流有交直流之分，所以电机也就有交流电机和直流电机两大类，在各类机电系统中，由于直流电机具有良好的启动，停止和速度控制测速等良好性能，直流电机技术已广泛运用于各个行业。本课题研究的基于FPGA的小容量的直流电动机的PWM制动控制系统中的应用，传统的方法产生PWM信号电路比较复杂，数字PWM控制只需一个FPGA中的内部资源就可以实现，而本次设计介绍了一种用单片大规模FPGA实现的PWM发生的直流电机控制器,其中产生的PWM波具有脉冲中心对称、PWM周期和死区时间可编程等特点,且性能优异,灵活性和可靠性高,同时,加入了串行通信接口,方便加入上位机控制功能。用数字比较器代替模拟比较器,数字比较器的一端接设定值计数器的输出,另一端接线性递增计数器输出。当线性计数器计数值小于设定值时输出低电平,大于设定值时输出高电平，而且通过总线数据或按键控制在系统调整脉宽数及数字比较器的设定值,从而实现对电机转速、波动性等参数的灵活控制。 直流电动机是一种能量转换的装置，具有良好的启动停止、正转反转以及便于测速等特性，在国民经济中起着重要作用。在日常生活中的家用电器，随处可见各种各样的电机，如汽车、电视机、电风扇、空调等等家用电器。同时，在越来越多的应用场合，普通的电机己无法满足要求，而是要求能够实现快速启停或反转以及准确测速等功能。因此我们必须寻找新的电机控制器来适应时代的发展。 随着电子技术的发展，用基于现场可编程门阵列FPGA的数字电子系统对电机进行控制，为实现电动机数字控制提供了一种新的有效方法。现场可编程门阵列(FPGA)器件集成度高、体积小、速度快，以硬件电路实现算法程序，将原来的电路板级产品集成为芯片