步进电机定位控制系统设计.doc

摘要：步进电动机是电动机的一种，它是由外部的脉冲信号来控制的，脉冲信号的频率、两相邻之间的脉冲延时决定了电机的速度和方向，因此它又被称作脉冲电机。步进电机的优点很多，主要是没有累积误差，易于精确控制，结构简单，使用维修方便，制造成本低等。当然它也有缺点，步进电机不能够之间连接在开发板上，它必须要用驱动芯片来进行驱动，不然它无法正常转动。

本次设计是基于FPGA的步进电机定位控制系统，控制对象是二相步进电机，需要对电机的各个方面进行学习，充分掌握关于步进电机的工作原理。由于步进电机的工作原理整个系统被分成了四大模块，分别是电机转速控制模块、电机方向控制模块、电机定位控制模块、数码管显示模块，这几个模块之间用接口连接。编写Verilog HDL模块程序来控制这四个模块，这几个模块仿真成功后再把这些模块综合起来进行验证，最终完成二相步进电机的定位控制系统设计。

关键词：二相步进电机；FPGA ；Verilog HDL

目录

摘要

ABSTRACT

1 引言-1

2 背景知识介绍-2

2.1  FPGA介绍-2

2.1.1  FPGA基本原理-2

2.1.2  FPGA特点-3

2.1.3  FPGA设计流程-3

2.2  Verilog HDL硬件描述语言简介-7

2.2.1  Verilog HDL历史-7

2.2.2  Verilog HDL特点-7

2.2.3  基于Verilog HDL的设计结构及流程-8

2.3  步进电机相关知识-8

2.3.1  步进电机的基本原理-8

2.3.2  步进电机的特点-9

2.3.3-步进电机的优点和应用-9

3 系统整体设计-11

3.1  系统硬件模块设计-11

3.2  系统软件模块设计-12

3.2.1 电机转向调节模块-12

3.2.2  电机转速调节模块-13

3.2.3定位控制模块-13

3.2.4  数码管显示模块-14

4 系统调试-15

4.1  硬件组成-15

4.1.1  关于FPGA开发平台-15

4.1.2  关于uln2003-16

4.1.3-七段数码管介绍-16

4.2 硬件验证-17

5 总结-19

致谢-20

参考文献-21

附录