基于CPLD直流电机控制系统的设计

基于CPLD直流电机控制系统的设计

摘要

随着电子设计自动化（Electronic Design Automation, EDA）技术和数字电路技术的飞速发展，使实现基于CPLD（复杂可编程逻辑器件）的直流电机控制系统已成为可能。直流电动机的优点是具有较大的启动转矩和良好的起动、制动、调速性能，可以在很宽范围内平滑调速，能在很短的时间里转向。

本文给出了一种基于ALTERA公司的MAX  II的CPLD构成的直流电机控制系统的设计和实现，以CPLD作为核心器件，极大地减少了外围元件的使用，系统扩展性能好、可靠性高、抗干扰能力强、结构简单、成本低廉，具有可在系统改变功能、不占用CPU时间、易于高速控制等优点，也可用于各种直流电机控制场合。

本设计采用了模块的设计方法，根据直流电机控制系统的功能把它分为若干个模块：PWM信号产生模块（包括分频模块、可调计数器模块、不可调计数器模块）、消抖模块、液晶显示模块。PWM信号模块主要是为硬件提供适当的控制信号，消抖模块主要是对按键产生的毛刺进行处理使测试更加准确，液晶显示模块是将霍尔元件测量脉冲信号转化成字符串并显示在LCD上。

关键词:EDA  CPLD  直流电机  MAX II

摘要 I

目次 Ⅲ

引言 1

1. 直流电机工作原理 3

1.1 电机的发展 3

1.2 直流电机的基本结构 3

1.3 直流电动机工作原理 4

2. 可编程逻辑器件和VHDL语言简介 5

2.1 电子设计自动化（EDA） 5

2.1.1 EDA技术 5

2.1.2 EDA与电子系统设计 5

2.1.3 EDA技术的基本特征 5

2.1.4 EDA的基本工具 7

2.2 CPLD简介 8

2.2.1 CPLD的基本结构 8

2.3 VHDL语言简介 9

2.4 MAXPLUS II简介 9

2.4.1 MAXPLUS II软件的特点 9

3. 方案对比与工作原理 11

3.1 方案比较 11

3.2工作原理及特点 11

3.2.1 工作原理 11

3.2.2 特点 11

4.系统设计 13

4.1系统设计 13

4.1.1 系统结构框图 13

4.1.2 硬件原理图 13

4.1.3 顶层文件原理图 14

4.2 系统硬件实现 16

5 CPLD的VHDL语言实现及仿真波形图 17

5.1 PWM控制电路基本原理 17

5.1.2 PWM信号产生模块 18

5.1.3 PWM模块的原理图 29

5.2 消抖模块 31

5.3 液晶显示模块 32

6. 结论 35

参 考 文 献 36

致 谢 38

附 录 39