PWM控制直流电机速度

河南科技大学 课 程 设 计 说 明 书

课程名称 ＿＿现代电子系统课程设计＿＿ 题 目 ＿＿＿直流电机控制设计＿＿＿

学 院 ＿＿＿＿＿＿＿＿ 班 级 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 学生姓名 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 指导教师 ＿＿ ＿＿＿ 日 期 ＿＿ ＿＿＿＿＿＿

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课程设计任务书 （指导教师填写）

课程设计名称 现代电子系统课程设计 学生姓名 专业班级 设计题目 直流电机控制设计 一、 课程设计目的

学习直流电机PWM的FPGA控制； 掌握PWM控制的工作原理；

掌握GW48_SOPC实验箱的使用方法； 了解基于FPGA的电子系统的设计方法。 二、 设计内容、技术条件和要求

利用PWM控制技术实现直流电机的速度控制。 （1）基本要求：

a．速度调节：不少于4档，可实现加减档控制。 b．能控制电机的旋转方向。

c．通过红外光电电路测得电机的转速，设计频率计用4位10进制显示电机的转速。 （2）发挥部分

module pwm (clk, en, speed, dir_in, pwm1, pwm2);

input clk; input en;

input [2:0] speed; input dir_in;

output pwm1; output pwm2; //reg dir_out1; //reg dir_out2; //reg pwm_signal; wire w_dir1,w_dir2;

counter u1(.clk(clk),

.en_dir1(w_dir1), .en_dir2(w_dir2), .speed(speed), .out1(pwm1), .out2(pwm2));

direction u2(.clk(clk), .dir_in(dir_in), .dir_out1(w_dir1), .dir_out2(w_dir2));

endmodule

module co

module pwm (clk, en, speed, dir_in, pwm1, pwm2);

input clk; input en;

input [2:0] speed; input dir_in;

output pwm1; output pwm2; //reg dir_out1; //reg dir_out2; //reg pwm_signal; wire w_dir1,w_dir2;

counter u1(.clk(clk),

.en_dir1(w_dir1), .en_dir2(w_dir2), .speed(speed), .out1(pwm1), .out2(pwm2));

direction u2(.clk(clk), .dir_in(dir_in), .dir_out1(w_dir1), .dir_out2(w_dir2));

endmodule

module co

摘要

论文以直流电机为研究对象，应用了FPGA技术，设计出了一种全数字的步进电机控制系统。

本论文分析了直流电机工作原理及其具体的控制过程，并阐述了FPGA的设计原理以及所涉及的相关芯片，然后对所用的硬件语言VHDL的知识进行简要地介绍，这些为论文的具体设计提供了理论基础。

本系统针对实现直流电机的调速，设计了一种符合要求的并连续可调的脉冲信号发生器，对整个系统进行模块化设计，并且每个子模块都通过了仿真测试。系统采用模块化的设计思路，使系统的设计和维护更加方便，也提高了系统性能的可扩展性。

FPGA、VHDL以及EDA工具构成的数字系统集成技术，是本设计的核心部分，该技术具有操作灵活、利用广泛及价廉等特点。系统设计采用全数字化的控制方案，使系统更紧凑、更合理及经济节约。由于系统的数字化，使整个系统运行得十分可靠，调试也极为方便。

关键词： 直流电机，可编程门阵列，硬件描述语言

Abstract

In this paper, DC motor as the study, with the application of FPGA technology, designs an all-digital stepper motor control

摘要

论文以直流电机为研究对象，应用了FPGA技术，设计出了一种全数字的步进电机控制系统。

本论文分析了直流电机工作原理及其具体的控制过程，并阐述了FPGA的设计原理以及所涉及的相关芯片，然后对所用的硬件语言VHDL的知识进行简要地介绍，这些为论文的具体设计提供了理论基础。

本系统针对实现直流电机的调速，设计了一种符合要求的并连续可调的脉冲信号发生器，对整个系统进行模块化设计，并且每个子模块都通过了仿真测试。系统采用模块化的设计思路，使系统的设计和维护更加方便，也提高了系统性能的可扩展性。

FPGA、VHDL以及EDA工具构成的数字系统集成技术，是本设计的核心部分，该技术具有操作灵活、利用广泛及价廉等特点。系统设计采用全数字化的控制方案，使系统更紧凑、更合理及经济节约。由于系统的数字化，使整个系统运行得十分可靠，调试也极为方便。

关键词： 直流电机，可编程门阵列，硬件描述语言

Abstract

In this paper, DC motor as the study, with the application of FPGA technology, designs an all-digital stepper motor control

综 合 设 计 报 告

单 位： 自 动 化 学 院 学生姓名： 专 业： 测控技术与仪器 班 级： 0820801 学 号：

指导老师： 成 绩：

设计时间： 2011 年 12 月 重庆邮电大学自动化学院制

一、题目

直流电机调速与控制系统设计。 二、技术要求

设计直流电机调速与控制系统，要求如下： 1、学习直流电机调速与控制的基本原理； 2、了解直流电机速度脉冲检测原理；

3、利用51单片机和合适的电机驱动芯片设计控制器及速度检测电路； 4、使用C语言编写控制程序，通过实时串口能够完成和上位机的通信； 5、选择合适控制平台，绘制系统的组建结构图，给出完整的设计流程图。 6、要求电机能实现正反转控制； 7、系统具有实时显示电机速度功能； 8、电机的设定速度由电位器输入；

9、电机的速度调节误差应在允许的误差范围内。 三、给定条件

1、《直流电机驱动原理》，《单片机原理及接口技术》等参考资料； 2、电阻、电容等各种分离元件、IC、直流电机、电源等

综 合 设 计 报 告

单 位： 自 动 化 学 院 学生姓名： 专 业： 测控技术与仪器 班 级： 0820801 学 号：

指导老师： 成 绩：

设计时间： 2011 年 12 月 重庆邮电大学自动化学院制

一、题目

直流电机调速与控制系统设计。 二、技术要求

设计直流电机调速与控制系统，要求如下： 1、学习直流电机调速与控制的基本原理； 2、了解直流电机速度脉冲检测原理；

3、利用51单片机和合适的电机驱动芯片设计控制器及速度检测电路； 4、使用C语言编写控制程序，通过实时串口能够完成和上位机的通信； 5、选择合适控制平台，绘制系统的组建结构图，给出完整的设计流程图。 6、要求电机能实现正反转控制； 7、系统具有实时显示电机速度功能； 8、电机的设定速度由电位器输入；

9、电机的速度调节误差应在允许的误差范围内。 三、给定条件

1、《直流电机驱动原理》，《单片机原理及接口技术》等参考资料； 2、电阻、电容等各种分离元件、IC、直流电机、电源等

综 合 设 计 报 告

单 位： 自 动 化 学 院 学生姓名： 专 业： 测控技术与仪器 班 级： 0820801 学 号：

指导老师： 成 绩：

设计时间： 2011 年 12 月 重庆邮电大学自动化学院制

一、题目

直流电机调速与控制系统设计。 二、技术要求

设计直流电机调速与控制系统，要求如下： 1、学习直流电机调速与控制的基本原理； 2、了解直流电机速度脉冲检测原理；

3、利用51单片机和合适的电机驱动芯片设计控制器及速度检测电路； 4、使用C语言编写控制程序，通过实时串口能够完成和上位机的通信； 5、选择合适控制平台，绘制系统的组建结构图，给出完整的设计流程图。 6、要求电机能实现正反转控制； 7、系统具有实时显示电机速度功能； 8、电机的设定速度由电位器输入；

9、电机的速度调节误差应在允许的误差范围内。 三、给定条件

1、《直流电机驱动原理》，《单片机原理及接口技术》等参考资料； 2、电阻、电容等各种分离元件、IC、直流电机、电源等

电动摩托车控制器中的电机PWM调速

电动摩托车控制器中的电机PWM调速

摘要：随着“低碳”社会理念的深入，新型的电动摩托车发展迅速，逐渐成为人们主要的代步工具之一，由于直流无刷电机的种种优点，在电动摩托车中也得到了广泛应用，因此，本文控制部分主要介绍一种基于STM32F103芯片的新型直流无刷电机调速控制系统，这里主要通过PWM技术来进行电机的调速控制，且运行稳定，安全可靠，成本低，具有深远的意义。

1. 总体设计概述

1.1 直流无刷电机及工作原理

直流无刷电机（简称BLDCM），由于利用电子换向取代了传统的机械电刷和换向器，使得其电磁性能可靠，结构简单，易于维护，既保持了直流电机的优点又避免了直流电机因电刷而引起的缺陷 ，因此，被广泛应用。另外，由于直流无刷电机专用控制芯片价格昂贵，本文介绍了一种基于STM32的新型直流无刷电机控制系统，既可降低直流无刷电机的应用成本，又弥补了专用处理器功能单一的缺点，具有重要的现实意义和发展前景。

工作原理：直流无刷电机是同步电机的一种，其转子为永磁体，而定子则为三个按照星形连接方式连接起来的线圈，根据同步电机的原理，如果电子线圈产生一个旋转的磁场，则永磁体的转子也会随着这个磁场转动因此，驱动直流无刷电

基于FPGA直流电机的PWM控制

Based on FPGA direct current machine's PWM

control rotational

摘 要

EDA技术是用于电子产品设计中比较先进的技术，可以代替设计者完成电子系统设计中的大部分工作，而且可以直接从程序中修改错误及系统功能而不需要硬件电路的支持，既缩短了研发周期，又大大节约了成本，受到了电子工程师的青睐。

实现直流电机转速的控制方法很多，可以用可编程序控制器PLC、单片机等方案来实现。但是这些控制方法的功能修改及调试都需要硬件电路的支持，在一定程度上增加了功能修改及系统调试的困难。因此，在设计中采用EDA技术，应用目前广泛应用的VHDL硬件电路描述语言，实现直流电机转向的控制设计，利用QuartusⅡ集成开发环境进行综合、仿真。

关键词：电子系统、硬件电路、直流电机、转向

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ABSTRACT

EDA the technology is uses in the electronic products design the quite advanced technology, may replace the designer to complete in the el