基于FPGA的直流电机PWM调速系统设计与实现

FPGA 课程设计题目：基于 FPGA 的直流电机 PWM 调速系统设计与实现班级:微电子学 1202 班姓名:杜英学号：1206080201日期:2024 年 3 月 24 日基于 FPGA 的直流电机 PWM 调速系统设计与实现1 设计任务与要求1.1 设计任务完成基于 FPGA 的直流电机 PWM 调速系统设计与实现,实现对直流电机的闭环调速,速度值采纳 LCD 或数码管显示.1.2 设计要求1。2。1 了解 PWM 控制方法及应用；掌握 PWM 直流电机调速控制原理;掌握直流电机调速及驱动控制原理；完成基于 FPGA 的直流电机 PWM调速系统设计。采纳 PWM(脉冲宽度调制）技术，速度值采纳 LCD 或数码管显示.1.2。2 通过课程设计的实践，进一步了解和掌握硬件描述语言（VHDL 或 Verilog）和 TOP—DOWN 的设计流程,提高对实际项目的分析和设计能力，体会 FPGA 项目开发的过程,熟悉实验报告的编写法律规范。2 设计原理分析2．1 直流电机结构如下图 1.1 所示图 2.1 直流电机的构造将直流电源通过电刷接通线组线圈，使线组线圈导体（电枢导体)有电流通过，在电磁的作用下，线组线圈将会产生磁场，同时产生的磁场与主磁极的磁场产生电磁力，这个电磁力作用于转子,使转子以一定的速度开始旋转，电机就开始工作。 在电机的外部电路加入开关型的霍尔元件，同时在电子转子的转盘上加入一个使霍尔元件产生输出的带有磁场的磁钢片。当直流电机旋转时转盘与磁钢片一起旋转，当磁钢片转到霍尔元件上方时，可以使霍尔元件的输出端高电平变为低电平.当磁钢片离开霍尔元件上方后,霍尔元件输出端又恢复高电平。如此，点击每旋转一周，会使霍尔元件的输出端产生一个低脉冲,可以通过检测单位时间内霍尔元件输出端低脉冲的个数推算出直流电机的转速。本次设计中，调节 PWM 占空比进而控制直流电机转速，在本次设计中，为了保护霍尔元件，故设定程序每 6 秒刷新一次数据，所以在数码管显示的数据乘以 10 就是在该占空比时的直流电机每分钟转速。在这次的实验中数码管采纳的 8 位共阴极数码管，通过锁存器输入数据使得数码管的 8 个段码数字显示,再通过选择输出数据对所需数码管进行选择。2．2 电路原理图图 2。2 电路原理图3 设计方案上述原理图中包含 PWM 模块、测速模块、计数模块、电机模块、滤波模块。电机的外部电路加入开关型的霍尔元件，同时在电子转子的转盘上加入一个使霍尔元件产生输出的带有磁场的磁钢片。当直流电机旋转时转盘与磁钢片一起旋转，...