基于CPLD的直流電機驅(qū)動及轉(zhuǎn)速測量與控制系統(tǒng)的研制

電氣自動化論文編號:ZD369  論文字數(shù):27949,頁數(shù):72，有開題報告，任務書，文獻綜述

  目　錄
 
 摘要  ……………………………………………………………………………………Ⅰ
 Abstract …………………………………………………………………………………Ⅱ
第一章 直流電機工作原理…………………………………………………………………1
 1.1 電機的發(fā)展…………………………………………………………………………1
 1.2 直流電機工作原理…………………………………………………………………1
 1.3 直流電動機工作原理………………………………………………………………2
 1.4 調(diào)速系統(tǒng)的性能指標………………………………………………………………2
 1.4.1 穩(wěn)態(tài)性能指標………………………………………………………………2
 1.4.2 動態(tài)性能指標………………………………………………………………3
第二章 可編程邏輯器件(CPLD)和VHDL語言簡介………………………………………4
 2.1 電子設計自動化（EDA）…………………………………………………………4
     2.1.1 EDA技術……………………………………………………………………4
     2.1.2 EDA與電子系統(tǒng)設計………………………………………………………4
        2.1.3 EDA的基本工具……………………………………………………………5
 2.2 FPGA/CPLD簡介…………………………………………………………………6
    2.3 VHDL語言簡介……………………………………………………………………8
 2.4 MAXPLUS II簡介…………………………………………………………………9
第三章 直流電機驅(qū)動及轉(zhuǎn)速測量與控制系統(tǒng)的方案比較…………………………………12
    3.1 概述 ………………………………………………………………………………12
 3.2 實現(xiàn)方案的比較…………………………………………………………………12
     3.2.1 微機控制……………………………………………………………………13
     3.2.2 DSP芯片為核心的電機控制系統(tǒng)…………………………………………13
 3.3 轉(zhuǎn)速測量方案比較………………………………………………………………14
 3.3.1基于CPLD的M/T測速法………………………………………………14
 3.3.2基于反射式光電傳感器的直流電機測速…………………………………15
 3.3.3基于光碼盤傳感器的直流電機測速………………………………………15
 3.4轉(zhuǎn)速控制方案比較…………………………………………………………………16
     3.4.1改變電源電壓調(diào)速（一般用于他勵式）…………………………………16
     3.4.2改變勵磁回路的外串電阻…………………………………………………17
 3.5系統(tǒng)電源方案比較…………………………………………………………………17
     3.5.1電容降壓式直流供電電路…………………………………………………17
     3.5.2開關型直流功率放大器……………………………………………………18
 3.6 本設計總體設計方案……………………………………………………………18
第四章 硬件電路的VHDL語言實現(xiàn)……………………………………………………19
 4.1 轉(zhuǎn)速測量與控制系統(tǒng)的各子模塊構(gòu)成及原理…………………………………19
 4.1.1分頻模塊……………………………………………………………………19
        4.1.2計數(shù)模塊……………………………………………………………………20
   4.1.3 移位寄存模塊………………………………………………………………26
   4.1.4比較模塊……………………………………………………………………28
 4.1.5 PWM模塊…………………………………………………………………29
   4.1.6動態(tài)顯示模塊………………………………………………………………31
 4.1.7 鍵盤輸入模塊………………………………………………………………35
 4.1.8堵轉(zhuǎn)報警保護………………………………………………………………41
 4.2 仿真結(jié)果及分析…………………………………………………………………44
第五章 硬件設計……………………………………………………………………………45
 5.1 用CPLD為核心的直流電機驅(qū)動及轉(zhuǎn)速測量與控制系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)(含PLD底層引腳分配圖)

 …………………………………………………………………45
 5.1.1測速系統(tǒng)設計………………………………………………………………45
        5.1.2速度信號采樣電路…………………………………………………………45
 5.2 系統(tǒng)電源的硬件設計……………………………………………………………46
 5.2.1直流電機驅(qū)動電源設計……………………………………………………46
 5.3 外圍接口電路的設計……………………………………………………………47
        5.3.1鍵盤電路設計………………………………………………………………47
   5.3.2 LED七段譯碼顯示器………………………………………………………48
   5.3.3高速數(shù)字光電耦合器………………………………………………………49
 5.4 硬件總體設計與連接……………………………………………………………49
第六章 系統(tǒng)調(diào)試……………………………………………………………………………51
 6.1 系統(tǒng)功能調(diào)試……………………………………………………………………51
 6.2 測試方法和數(shù)據(jù)…………………………………………………………………51
 6.3 結(jié)論………………………………………………………………………………53
小 結(jié)…………………………………………………………………………………………54
參考文獻……………………………………………………………………………………55
致 謝…………………………………………………………………………………………56
附錄A：CPLD芯片底層引腳圖…………………………………………………………57
附錄B：CPLD芯片內(nèi)部資源分配圖………………………………………………………58
附錄C：CPLD各個模塊連接圖……………………………………………………………59
附錄D：顯示、鍵盤與時鐘電路……………………………………………………………60
附錄E：電源電路、速度采樣電路、報警電路……………………………………………61
附錄F：仿真波形圖…………………………………………………………………………62
附錄 G：軟件總體原理圖……………………………………………………………………66

【摘要】本設計介紹用Alter公司的CPLD器件實現(xiàn)對直流電機的高精度、寬范圍的調(diào)速控制方案。本系統(tǒng)的控制對象是直流侍服電動機，運用VHDL硬件描述語言實現(xiàn)各模塊的功能，從來實現(xiàn)系統(tǒng)對電機的測速、調(diào)速、控制以及報警保護的功能，并完成系統(tǒng)調(diào)試和仿真。系統(tǒng)的測速硬件是利用光電式碼盤這種非接觸性光電傳感器。系統(tǒng)調(diào)速控制是利用反饋回路中的比較電路來完成。系統(tǒng)的仿真實在MAXPLUSⅡ軟件中完成。系統(tǒng)還設計了一套直流電動機驅(qū)動電源，給出了電子電路圖。系統(tǒng)對驅(qū)動電源電壓的和電動機轉(zhuǎn)速的顯示用的是LED七段譯碼顯示器�；�于CPLD直流電動機控制系統(tǒng)大大簡化了控制電路，實踐證明其工作可靠、實用。
【關鍵詞】CPLD  VHDL    直流電動機控制   驅(qū)動電源   MAXPLUSⅡ

The research of DC motor drive, control and
 Speed measuring system based on CPLD
 
【Abstract】It is realize with CPLD device , Alter of Company high accuracy , wide range in direct current machine transfer and controlling the scheme rapidly to recommend to design originally. Control of system this target whether direct current is it obey motor to wait upon, use VHDL hardware describe language realize every function of module, always function that the implementation system protects to testing the speed , adjusting speed , control and reporting to the police of electrical machinery, combine completion system debugging and emulation . The systematic one tests the speed the hardware utilizes photo electricity type one yard of such untouchable photoelectric sensors. System is it is it is it feedback comparison circuit of return circuit finish to utilize to control rapidly to adjust. Systematic emulation is really finished in MAXPLUSⅡ software. System design a direct current motor urge the power , provides the electronic circuit diagram also. To urge power voltage and whom display, motor of rotational speed spend LED seven decipher display system. Having simplified the control circuit greatly because of CPLD direct current motor control system, practice has proved it works reliably, practical.
【Keywords】CPLD; VHDL; The direct current motor controlling ;Drive power; MAXPLUSⅡ