电动机速度控制系统设计.doc

摘要:本文设计了直流电机调速系统，主要由FPGA、电源、L298驱动电路、LCD液晶显示器、霍尔测速电路以及独立按键组成。电源采用78系列芯片实现，对电机的调速采用PWM波方式，PWM是脉冲宽度调制，通过FPGA改变占空比实现。通过独立按键实现对电机的启停、调速、转向的人工控制，LCD实现对测量数据（速度）的显示。电机转速利用霍尔传感器检测输出方波，通过FPGA对1秒内的方波脉冲个数进行计数，计算出电机的速度，实现了直流电机的反馈控制。为了使系统的设计和维护更加方便,同时提高系统的可扩展性,系统的设计思路采取模块化的方式。使用了VHDL语言来开发FPGA。

关键词 ：直流电机调速； LCD显示器；FPGA；VHDL

目录

摘要

Abstract

1绪论-1

1.1 课题背景-1

1.2 研究的目的及其内容-1

1.3 研究内容及其安排-2

1.3.1 研究内容-2

1.3.2 本文的安排-2

1.4 本章小结-3

2 直流电机的工作原理-4

2.1 直流电机的特点-4

2.2 直流电机的基本结构-4

2.3 直流电机的工作原理-5

2.3.1 直流电机的励磁方式-6

2.3.2 直流电机的基本方程式-8

2.4本章小结-9

3 FPGA与硬件描述语言-10

3.1 数字系统集成的基本概念-10

3.1.1 工艺集成技术-10

3.1.2 现场采集技术-10

3.1.2.1 现场集成的目标载体-------现场可编程逻辑器件-10

3.1.2.2 FPGA 的发展趋向-10

3.1.2.3 现场集成的设计工具及IP库资源-11

3.2 FPGA设计流程-12

3.3 硬件描述语言设计方法-13

3.3.1发展概况-13

3.3.2 Verilog HDL当前的应用情况与适合的设计-13

3.3.3 采用硬件描述语言的设计流程-13

3.4 本章小节-14

4电动机速度控制系统设计方案-15

4.1 直流电机控制实现方案的比较-15

4.1.1选择的硬件描述语言Verilog HDL和VHDL的比较-15

4.1.2方案选择-15

4.2 系统设计框图-15

4.2.1 模块功能简介-16

4.2.2设计的目的及其要求-16

4.3 本章小结-16

5 功能模块设计-17

5.1 PWM主要程序-17

5.1.1 计数及LCD1602显示模块-18

5.2 本章小节-21

6 硬件电路设计-22

6.1 转速检测电路设计-22

6.1.1 转速检测电路设计方案比较与分析-22

6.2 电机速度显示电路-23

6.2.1 电机速度显示模块电路方案比较与分析-23

6.3 电机驱动电路-24

6.3.1 电机驱动电路原理-24

6.3.2 驱动电路设计-25

6.4本章小结-25

7总结及其展望-26

附录-29